Regulação do Material Genético

Mutações Cromossómicas

As mutações cromossómicas ocorrem ao nível dos cromossomas, envolvendo alteração de grandes quantidades de genoma por exemplo em cromossomas ou até grupos destes. Podemos distinguir dois grandes grupos conforme a alteração seja qualitativa ou quantitativa, assim, as alterações podem ser estruturais quando afectam a estrutura de um ou mais cromossomas e podem ser alterações numéricas quando afectam o número de cromossomas. 

Mutações Cromossómicas Estruturais

São alterações que afectam a estrutura de um ou mais cromossomas, podendo ocorrer de várias formas. São elas: 

 Delecção- Quando se perde uma parte do material genético. 

 Duplicação- Quando se dá a repetição de um segmento originando uma leitura dupla de genes. 

Inversão- Quando um segmento sofre uma quebra e regressa invertido à sua posição original.

Translocação – Ocorre quando há transferência de porções de genes. A translocação pode ser simples ou recíproca. Na translocação simples há transferência de uma porção de genes para um cromossoma não homólogo. Na translocação recíproca (a mais comum) há trocas entre dois cromossomas não homólogos.

Exemplo

Síndrome de "Cri-du-Chat"

Os portadores desta síndrome possuem um choro semelhante ao miado agudo dos gatos, daí também ser conhecida como síndrome do choro do gato.
É uma anomalia cromossómica, causada pela delecção (perda) parcial do braço curto do cromossoma 5, apresentando um cariótipo 46,xx,5p- e 46,xy,5p-. é por isso que esta síndrome também é conhecida como delecção do cromossoma 5p ou síndrome do menos.
Esta síndrome afecta 1 em cada 50000 crianças em todo o mundo, e 196 indivíduos com retardamento mental.

Na maioria das vezes a síndrome não é herdada pelos pais. Em 85% dos casos resultam de novas delecções esporádicas, enquanto que 5% dos casos resultam de uma segregação desigual de uma translocação parental. As pessoas que sofrem uma translocação normal são perfeitamente normais pois não houve perdas do material genético, sendo apenas portadores.

Cariótipo Normal

Cariótipo "Cri-du-Chat"

Mutações Cromossómicas Numéricas

São alterações na quantidade de cromossomos das células, em que lotes inteiros podem ser encontrados em excesso ou em falta (euploidias), ou apenas um par pode estar comprometido, com a presença ou ausência de componentes (aneuploidias).

Euploidias: 

Envolve a alteração completa do genoma. A euploidia pode ser:

• Haploidia – perda de metade do material genético, em que o indivíduo passa a possuir n cromossomas. Os indivíduos resultantes são, no geral, estéreis, devido a irregularidades na meiose, decorrentes da dificuldade de emparelhamento cromossómico.
• Poliploidia – ganho de material genético, em que o indivíduo passa a possuir x.2n cromossomas.

Aneuploidia

Existem cromossomas a mais ou a menos em relação ao número normal. Geralmente envolve apenas um único par de cromossomas e pode ser autossómica ou heterossómica. A aneuploidfia pode ser:

• Nulissomia – faltam os dois cromossomas de um par de homólogos (2n-2). Se afectando o par sexual no homem, a nulissomia é letal.
• Monossomia – ausência de um dos homólogos num dado par (2n-1).
• Polissomia – um ou mais cromossomas extra.

Exemplo

Trissomia 21 ou Síndrome de Down

Como o nome indica é um aumento de um cromossoma no cromossoma 21. Alteração genética que acarreta um atraso do desenvolvimento, tanto nas funções motoras como nas funções mentais

o De cada 700 bebés 1 tem síndrome de Down.

Mutações Génicas

As mutações génicas são as que alteram a informação de um gene através da adição, substituição ou perda de bases, alterando ou não uma sequência de aminoácidos codificada pelo gene, ou impedindo que essa sequência seja produzida.

As mutações génicas são a de substituição (troca de um nucleotídeo por outro), a adição ( introdução de um nucleotídeo suplementar) e a deleção ( perda de um nucleotídeo).

Substituição: Ocorre a troca de um ou mais pares de bases. Chama-se transição a substituição de uma purina por outra ou de uma pirimidina por outra e transversão a substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa.

Adição: Acontece quando uma ou mais bases são adicionadas ao DNA, modificando a ordem de leitura da molécula durante a replicação ou a transcrição.

5’ ATT CGA TAT TCA 3’   ----»     5’ ATT CGC ATA TTC A 3’

Deleção: Acontece quando uma ou mais bases são retiradas do DNA, modificando a ordem da leitura, durante a replicação ou a transcrição.

Quando o número de bases envolvidas não é múltiplo de três, a mutação altera a leitura da tradução a partir do ponto de mutação resultando numa uma proteína com sequência de aminoácidos diferentes.

Quando o número de bases envolvidas é múltiplo de três, a mutação resulta numa proteína com a adição ou falta de aminoácidos.

Mutações

Mutação – qualquer modificação ou alteração brusca de genes ou de cromossomas, podendo provocar uma variação hereditária ou uma mudança no fenótipo. A mutação pode produzir uma característica favorável num dado ambiente e desfavorável noutro.


Classificação das mutações:

• Génicas – alteram a sequência de nucleótidos do DNA, por substituição, adição ou remoção de bases. Podem conduzir à modificação da molécula de RNAm que é transcrita a partir do DNA e, consequentemente, à alteração da proteína produzida, o que tem, geralmente, efeitos no fenótipo.
• Cromossómicas – traduzem-se numa alteração da estrutura (mutação cromossómica estrutural) ou do número (mutação cromossómica numérica) de cromossomas. Podem afectar uma determinada região de um cromossoma, um cromossoma inteiro ou todo o complemento cromossómico de um indivíduo.
  
  

Podem ocorrer:

• Mutação nas células somáticas – ocorre durante a replicação do DNA que precede uma divisão mitótica. Todas as células descendentes são afectadas, mas podem localizar-se apenas numa pequena parte do corpo. As mutações somáticas estão na origem de certos cancros. Não são transmitidas à descendência.
• Mutação nas células germinativas – ocorre durante a replicação do DNA que precede a meiose. A mutação afecta os gâmetas e todas as células que deles descendem após a fecundação – é transmitida à descendência

                As mutações são importantes do ponto de vista evolutivo. São as mutações que dão origem à variabilidade de indivíduos de uma população sobre a qual actua a selecção natural.

As mutações podem ocorrer espontaneamente ou podem ser induzidas por exposição a um agente mutagénico.

• Mutações espontâneas:

• Podem ocorrer devido:
  - Ao facto de que as quatro bases nucleotídicas podem existir sob duas formas diferentes, uma usual e outra muito rara. Quando uma base adquire, temporariamente, a sua forma rara, pode emparelhar-se com uma base diferente.
  - A erros na replicação do DNA motivados pela DNA polimerase. Quase sempre estes erros são reparados durante o processo de replicação do DNA, contudo, alguns persistem.
  - A erros na meiose ou mitose (não disjunção de homólogos ou cromatídeos, tendo como consequência a formação de células com excesso ou falta de cromossomas).

• Onde ocorrem? Podem ocorrer em qualquer gene e em qualquer local do gene, no entanto:
  - São mais frequentes em regiões com sequências de DNA repetitivas ou simétricas, os chamados pontos quentes. Nestes locais, aumenta o risco de uma cadeia de DNA emparelhar consigo própria durante a replicação;
  - São mais frequentes em genes de maior tamanho, que, assim, têm uma maior probabilidade de sofrer alterações na sua sequência de bases;
  - São mais frequentes em genes do genoma mitocondrial que não tem mecanismos de reparação do DNA.

• Mutações induzidas:

• Agentes mutagénicos – substâncias químicas ou radiações que aumentam a probabilidade de ocorrência de mutações.
• Principais agentes mutagénicos:
  - Fontes naturais de radiação como raios cósmicos, luz solar e minerais radioactivos da crosta terrestre. Certos minerais da crosta (urânio, rádio, carbono 14...) emitem radiações ionizantes, os raios α, β e γ. Estas radiações, especialmente os raios γ, têm energia suficiente para remover electrões dos átomos e quebrar o esqueleto de açucares e fosfato do DNA;
  - Substâncias químicas, como agentes aquilantes, acridinas, drogas usadas em quimioterapia, nitrosaminas e nitrito de s´ódio.

• Formas de actuação dos agentes mutagénicos:
  - Alteração das bases nucleotídicas por agentes químicos. No caso do ácido nítrico e dos seus derivados, podem transformar a citosina presente no DNA, na sua forma rara; para tal, ocorre a conversão de -NH2 em =NH. Tem por consequência a alteração do emparelhamento das bases;
  - Adição de grupos químicos às bases por agentes químicos, como, por exemplo, o benzopireno, um dos componentes do fumo do tabaco, que adiciona um grupo químico à guanina, tornando-a indisponível para o emparelhamento das bases;
  - Danificação do material genético por radiações. As radiações ionizantes (raios X) produzem radicais livres, altamente reactivos, e que podem alterar as bases do DNA para formas não reconhecíveis, ou causar anormalidades cromossómicas. As radiações ultravioletas do Sol são absorvidas pela timina do DNA, promovendo o estabelecimento de ligações covalentes entre bases adjacentes, o que causa grandes problemas durante a replicação do DNA.

Extensões da Genética

 

Alelos múltiplos

Cada individuo possui apenas dois alelos num determinado gene, mas as combinações possíveis entre os diferentes alelos existentes são variadas.

Exemplos

- Sistema de sangue AB0

Existem quatro tipos sanguíneos: A, B, AB e O, formando o Sistema ABO

- Cor do pêlo dos coelhos

Podemos observar a manifestação genética de uma série com quatro genes alelos:

Alelo C (cor selvagem)

Alelo C^ch (cor chinchila)

Alelo C^h (cor Himalaia)

Alelo C^a (cor Albina) 

Sendo a relação de dominância → C > C^ch > C^h > C^a 

O gene C é dominante sobre todos os outros três, o C^ch dominante em relação ao himalaia e ao albino, porém recessivo perante o selvagem, e assim sucessivamente.

O quadro abaixo representa as combinações entre os alelos e os fenótipos resultantes.

Genótipo	Fenótipo
CC, C Cch, C Che C Ca	Selvagem
CchCch, CchChe CchCa	Chinchila
ChCh e Ch Ca	Himalaia
CaCa	Albino

Alelos letais

Quando existem alelos que, quando se reúnem em homozigotia, podem conduzir à morte do seu portador.  Se existirem esses genes em heterozigotia não são letais. 

Exemplo 

Gato Manx: A ausência de cauda nos gatos Manx resulta de uma mutação que dá origem a um gene letal recessivo. 

 

C - alelo dominante (fenótipo normal, com cauda)

c - alelo recessivo (fenótipo sem cauda)

Cc - 50% indivíduos heterozigóticos (gatos Manx)

CC - 25% indivíduos homozigóticos dominantes (gatos normais, com cauda)

cc - 25% indivíduos homozigóticos recessivos (não viáveis - morte prematura)

Existem alguns genes letais humanos, como, por exemplo, os que causam a a ictiose congénita e a doença de Tay-Sachs. 

Epistasia 

A epistasia ocorre quando a presença de um alelo inibe a acção de outro. O alelo com efeito inibidor é chamado de epistático, e o alelo inibido é chamado de hipostático.~

 No caso de o alelo epistático aparecer sem par, ou seja, apenas um alelo é necessário para manifestar a acção de inibição, dizemos que é epistasia dominante. Já no caso de apenas manifestar-se a ação inibidora com o par de alelos, dizemos epistasia recessiva.

Exemplo:

Galinhas da raça Leghorn

Nessas aves existe um gene C, dominante, que condiciona plumagem colorida. Logo, os indivíduos coloridos devem ter genótipos CC ou Cc. Ocorre, porém, que existe um gene dominante I, epistático em relação a C. Assim, para possuir plumagem colorida, uma ave tem que ser portadora do gene C e não pode conter o gene I. Observe a tabela abaixo:

Genótipo	Fenótipo
Ccii ou Ccii	Plumage colorida
CII, CCIi, CcII, cclI, ccli, ccii	Plumagem branca

Ligação Factorial

Os genes localizados no mesmo cromossoma não sofrem segregação independente na meiose, ficam juntos nos mesmos gâmetas.

Hereditariedade ligada ao sexo

Relacionadaoa genes presentes na parte não-homóloga dos cromossomos sexuais, ou seja, no caso da espécie humana, os genes presentes no cromossomo X sem correspondentes no cromossomo Y. 

Exemplo

Cor dos olhos da Drosophila

Dominância incompleta

O fenótipo dos heterozigóticos é intermédio dos dois fenótipos homozigóticos, não se verifica a expressão completa do fenótipo dominante.

Exemplo

Galinhas Andaluzas

A cor da plumagem em galinhas da raça andaluza. O cruzamento de aves de uma linhagem pura de plumagem preta com aves puras de plumagem branca produz descendentes de plumagem cinza-azulada. Quando indivíduos cinza-azulados são cruzados entre si, obtém-se três tipos de descendentes, na seguinte proporção: 1 com plumagem preta; 2 com plumagem cinza-azulada; 1 com plumagem branca

Codominância 

O fenótipo dos heterozigóticos é diferente dos homozigóticos e não é intermédio entre eles. Ambos se manifestam.

Exemplo:

Cor das flores maravilha

Fazendo o cruzamento de uma planta de maravilha que produz flores vermelhas com outra que produz flores brancas e analisando os resultados fenotípicos da geração F₁e F₂, teríamos: