Facebook do Portal São Francisco Google+
+ circle
Home  Mutações Genéticas  Voltar

Mutações Genéticas

 

MUTAÇÃO GÊNICA

Mutação é uma alteração súbita e herdável na estrutura do material genético. Esta alteração pode levar a uma mudança correspondente no fenótipo do indivíduo.

As mutações são fontes extremamente importantes de variabilidade genética nas populações, pois fornecem novas informações genéticas. A recombinação – mistura de genes paternos durante a meiose por meio de crossing over -, que é outra fonte de variabilidade, apenas rearranja informações genéticas já existentes em novas combinações.

Sem a mutação, todos os genes ocorreriam apenas em uma forma, pois não existiriam alelos. Portanto, os organismos não seriam capazes de evoluir e adaptar- se às mudanças ambientais. Tradicionalmente, as mutações envolvem alterações na molécula de DNA, podendo ocasionar mudanças no fenótipo. No entanto, as alterações cromossômicas numéricas e estruturais também podem induzir alterações fenotípicas herdáveis.

Simplificadamente, uma mutação gênica ocorre em decorrência de substituições em pares de bases. Tais substituições originam mutações pontuais.

Como conseqüência da substituição de um par de bases, a seqüência de aminoácidos de uma proteína pode ser alterada. Caso essa mudança altere a atividade bioquímica da proteína, poderá interferir no fenótipo.

Esse é o caso da hemoglobina na anemia falciforme e da insulina na diabete, em que um aminoácido da proteína foi trocado devido à substituição de um par de bases de um gene. Além disso, a substituição do par de bases pode mudar o códon original para um códon finalizador, resultando em término precoce da síntese de uma proteína.

Mutações Genéticas

Sempre que bases forem adicionadas ou deletadas, ocorre uma mudança de matriz de leitura, alterando a composição dos aminoácidos de toda a proteína.

Por outro lado, devido à redundância do código genético, nem todas as alterações de pares de bases levam a um aminoácido alterado na proteína. Logo, quando as mutações não promovem efeitos no fenótipo são chamadas de mutações silenciosas. Elas podem ser identificadas através da comparação de seqüências de pares de bases entre genes normais e mutantes.

Exemplo de mutação pontual >> Anemia Falciforme ou Siclemia:

Causada por uma alteração na cadeia ß da hemoglobina, decorrente da substituição de uma adenina por uma timina (transversão) no sexto códon do gene.

Através dessa mutação pontual, o códon GAA transforma-se em GTA, provocando substituição do ácido glutâmico pela valina na cadeia polipeptídica. Essa simples substituição de nucleotídeos e de um único aminoácido na cadeia polipeptídica leva a hemoglobina a assumir uma configuração espacial diferente, que causa a deformação das hemáceas. A hemoglobina alterada em forma de foice é denominada hemoblobina S (de sickle cell anemia).

1) Mutação somática:

Aquela que ocorre em genes de células somáticas. Portanto, permanece restrita ao indivíduo que a porta, não sendo transmitida aos descendentes através dos gametas.

Exemplo:

Heterocromia de íris:

Condição na qual as duas íris são de cores distintas ou apenas uma porção da íris é de cor diferente do restante.

Se ambas as íris apresentarem coloração distinta, a mutação ocorreu na primeira célula que originou as demais. Caso a mutação surja em um estágio mais avançado do desenvolvimento da íris, o indivíduo apresenta apenas uma mancha em uma das íris.

2) Mutação germinativa:

Aquela que ocorre em células que originam gametas, sendo portanto natureza sem uma causa aparente. Podem ser devidas a erros na replicação do DNA ou a mutagênicos químicos e físicos.

Exemplo:

Carneiros da raça Ancon:

O primeiro registro de mutação germinativa dominante em animais domésticos foi feito por Seth Wright em 1791. Wright notou um carneiro com pernas incomumente curtas no rebanho de carneiros de sua fazenda. Ocorreu a ele que seria vantagem ter um rebanho inteiro de carneiros com essa característica, pois impossibilitaria que os animais pulassem os baixos muros de pedra de sua vizinhança em New England. Wright, então, cruzou seu novo carneiro de pernas curtas com 15 ovelhas na estação seguinte. Nasceram 15 carneiros dos quais 2 tinham pernas curtas. Estes foram cruzados, dando origem a uma nova linhagem na qual a característica expressava-se em todos os indivíduos.

Agentes mutagênicos

I) AGENTES FÍSICOS:

Temperatura:

O aumento da temperatura promove a quebras das ligações entre os átomos.

Radiações:

Incluem radiações ionizantes de alta energia, tais como raios X, raios gama, nêutrons, e partículas beta e alfa, bem como radiação não-ionizante de baixa energia, luz ultravioleta, cada uma induzindo mutações por sua ação sobre o DNA.

O ESTUDO DAS MUTAÇÕES

Em uma população, os organismos dotados do melhor conjunto de características têm maiores condições não apenas de sobreviver como também de se reproduzir e passar as suas características para as gerações futuras.

Esse é um aspecto fundamental da evolução: a taxa diferencial de reprodução. Seres mais aptos devem gerar maior quantidade de descendentes, de tal forma que suas características tendem a predominar, com o passar das gerações.

Vamos analisar uma seguinte situação concreta: em um lugar de clima frio, onde neva com freqüência, há uma espécie de pombos de plumagem castanha. Essas aves são predadas por carnívoros que habitam a região. Em um dado momento, surge uma ave mutante, cuja plumagem é branca. Como a sua coloração é igual à da neve, consegue passar despercebida e escapar dos predadores. Cruzando com outras aves, origina descendentes com plumagem branca. Essas aves têm menor probabilidade de serem devoradas e maior probabilidade que as demais de alcançarem a idade fértil e se reproduzir. Geração após geração, plumagem branca passa a predominar, até que todas as aves da região sejam brancas.

Essa mesma mutação seria catastrófica se ocorresse em uma outra região, como em uma floresta, onde as aves brancas seriam reconhecidas com mais facilidade.

Há dois aspectos relevantes:

O ambiente não determina a ocorrência de uma mutação específica. A ave não se tornou branca porque o ambiente é branco! O ambiente exerce papel de seleção, eliminando os indivíduos portadores de características desfavoráveis e privilegiando os que têm aspectos favoráveis. Esse crivo que determina a permanência ou o desaparecimento das características é a seleção natural.
Para que se possa dizer se uma mutação é favorável ou desfavorável, precisamos conhecer quais são as exigências do ambiente. Uma mesma mutação pode ser muito favorável, em uma região, e uma tragédia, em outra região! Uma característica que, em uma certa situação, é favorável e aumenta a chance de sobrevivência do portador é uma característica adaptativa.

1. Mutações gênicas

São aquelas em que apenas um locus gênico é afetado. Constituem as principais responsáveis pelo surgimento de novas características, dentro das espécies.

Todos os alelos surgem um dos outros graças à ocorrência de mutações gênicas.

Mutações Genéticas

O tipo mais frequente envolve as chamadas mutações pontuais, substituições de um nucleotídeo por outro, na molécula do DNA, durante a replicação.

Tomemos um exemplo, partindo de um fragmento de DNA com a seguinte sequência de nucleotídeos:

A T T G T A G A T T G G C C A

T A A C A T C T A A C C G G T

Esse fragmento de DNA pode transcrever o RNAm com a seqüência

A U U G U A G A U U G G C C A

Separando de três em três nucleotídeos (pois cada códon representa um aminoácido), teríamos os seguintes códons, com os correspondentes aminoácidos:

Mutações Genéticas

Caso o terceiro nucleotídeo do filamento de DNA (adenina-nucleotídeo) seja substituído por citosina-nucleotídeo, isso fará com que o códon AUU seja alterado para AUG. Na proteína produzida, em vez de uma molécula do aminoácido isoleucina, entrará uma molécula de metionina.

Na doença conhecida por anemia falciforme, ocorre a substituição de um aminoácido na molécula da hemoglobina, pigmento transportador de oxigênio, no sangue: no lugar de um ácido glutâmico, os portadores dessa anemia apresentam uma valina. Toda a configuração espacial da hemoglobina se altera, bem como a sua capacidade de transporte de oxigênio. Os glóbulos vermelhos portadores da hemoglobina anormal têm a forma de uma foice, e não a sua forma normal.

2. Mutações cromossômicas estruturais

Caso uma alteração afete um cromossomo inteiro, ou mesmo lotes inteiros de cromossomos, é chamada aberração ou mutação cromossômica, que podem afetar a quantidade de cromossomos ou a estrutura dos cromossomos, sendo classificadas, respectivamente, em estruturais e numéricas.

Nas mutações estruturais, não há modificação na quantidade de cromossomos das células, mas na estrutura de um ou de alguns deles.

a) Deleções (ou Deficiências): Consistem na perda de um fragmento do cromossomo, causando a deficiência de um lote de genes. De acordo com a importância desses genes, a deleção poderá ser mais ou menos grave e até mesmo ser incompatível com a vida.

Mutações Genéticas
Deleção

b) Duplicações: Correspondem ao aparecimento, em um certo cromossomo, de um fragmento duplicado contendo alguns genes. Suas conseqüências não são graves como as deficiências, porque não há falta de informações genéticas.

Mutações Genéticas
Duplicação

c) Inversões: São pedaços cromossômicos cuja seqüência gênica é contrária à habitual.

Mutações Genéticas
Inversão

d) Translocações: São trocas de fragmentos entre cromossomos não homólogos. Não há perda de genes, mas eles se localizam em uma posição diferente da normal.

Mutações Genéticas
Translocação

3. Mutações cromossômicas 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).

a) Euploidias: Nas células humanas, há 46 cromossomos, ou seja, 23 pares de homólogos. Cada conjunto de 23 cromossomos, contendo um representante de cada par, corresponde a um lote n. Euploidias são as aberrações numéricas em que lotes inteiros estão em excesso ou falta.

Tomemos como exemplo as células das drosófilas, ou "mosca-da-frutas", cujas células têm 2n = 8. Caso uma célula somática tenha apenas 4, trata-se de uma haploidia, cuja quantidade cromossômica é representada por n. Se, em uma célula somática, encontrarmos 12 cromossomos, isso pode indicar a presença de um lote cromossômico a mais que o normal, o que se indica por 3n. Essa aberração é a triploidia.

Células com 4 ou mais lotes cromossômicos (4n, 5n, etc.) são chamadas poliplóides. Muitas plantas poliplóides já foram desenvolvidas artificialmente, e várias têm emprego comercial, como melancias e morangos.

Mutações Genéticas

b) Aneuploidias: São defeitos quantitativos que afetam apenas um par de cromossomos homólogos, com componentes a mais ou a menos. Resultam de distúrbios na meiose, durante a formação dos gametas. Um determinado par de cromossomos não se segrega, ou seja, não se separa, durante a meiose I, ou o par de cromátides-irmãs não se separa na meiose II.

Mutações Genéticas

Comumente, o erro acontece na meiose I, quando não há a disjunção na anáfase I, e resulta em gametas com um cromossomo a mais ou a menos, como pode ser visto na figura anterior. A fecundação envolvendo esses gametas anormais resulta em aneuploidias.

Caso um gameta com um cromossomo a menos seja fecundado por um gameta normal, o resultado será uma célula-ovo diplóide, porém deficiente em um cromossomo. Essa anormalidade quantitativa se chama monossomia, e se representa por (2n - 1).

Na espécie humana, um exemplo já citado de monossomia é a síndrome de Turner (44 autossomos + X0), cujos portadores têm 45 cromossomos nas células somáticas, e falta um dos cromossomos sexuais. São mulheres de baixa estatura e estéreis.

Caso dois gametas portadores do mesmo defeito se encontrem, o zigoto resultante não terá nenhum cromossomo do par afetado. Portanto, são 2 cromossomos a menos em relação às células normais (2n - 2). Essa anomalia é a nulissomia, e não há nenhum caso compatível com a vida, na espécie humana.

Mutações Genéticas
Nulissomia

Mutações Genéticas
Monossomia

Considerando-se a fecundação envolvendo o gameta com um cromossomo a mais, o resultado será uma célula-ovo com um par de homólogos com 3 representantes. Essa mutação numérica é a trissomia, indicada por 2n + 1.

Na espécie humana, há diversas trissomias conhecidas:

Síndrome de Klinefelter: 44A + XXY
Trissomia X: 44A + XXX
Síndrome do "Duplo Y": 44A + XYY
Síndrome de Patau: trissomia do 13º par de autossomos
Síndrome de Edwards: trissomia do 18º par de autossomos
Síndrome de Down: trissomia do 21º par de autossomos

A síndrome de Down, também conhecida como mongolismo, determina alguns aspectos fenotípicos característicos: retardo mental de severidade variável, fenda palpebral oblíqua, orelhas com a implantação baixa, prega palmar única, língua grande, etc. Muitas vezes, os portadores da síndrome de Down apresentam malformações cardíacas, distúrbios visuais e doenças respiratórias de repetição.

Mutações Genéticas

4. Agentes mutagênicos

As mutações são relativamente raras, aleatórias e geralmente prejudiciais. Acontecem espontaneamente em todas as espécies de seres vivos, sendo chamadas, nesses casos, de mutações espontâneas.

Entretanto, há determinados fatores que aumentam a chance de sua ocorrência: são os agentes mutagênicos, fatores físicos ou químicos relacionados com a gênese das mutações. Quando um grupo de organismos é exposto a esses fatores, são desencadeadas mutações induzidas.

Os agentes mutagênicos físicos mais conhecidos são as radiações, como o Raio-X e a radiação ultra-violeta. É bem conhecida a relação entre a exposição aos equipamentos de radiologia ou de radioterapia e a ocorrência de mutações e de diversas formas de câncer, como leucemias. As pessoas submetidas à explosão atômica em Hiroshima, na Segunda Guerra Mundial, sofrem até hoje as conseqüências da exposição à radiação.

Os efeitos mutagênicos das radiações são cumulativos, ou seja, a incidência de mutações se eleva tanto se um organismo for submetido a uma dose única, muito elevada de radiação, como se for submetido a numerosas doses de pequena intensidade, ao longo de um certo tempo.

Alguns dos mais conhecidos agentes mutagênicos químicos são o gás mostarda, o óxido nitroso, alguns corantes alimentares e muitos dos componentes da fumaça dos cigarros, como a acroleína. Alterando o material genético das células mais diretamente expostas, como as células do epitélio das vias aéreas, essas substâncias aumentam significativamente a incidência de câncer de pulmão.

Uma mutação só terá efeitos hereditários caso afete as células germinativas, responsáveis pela produção dos gametas. Nesses casos, as alterações serão transmitidas para os descendentes. Se afetarem apenas as células somáticas, ainda que suas conseqüências sejam graves, como câncer ou leucemia, não são transmitidas e desaparecem com a morte de seus portadores. Cancêr de pulmão associado ao tabagismo e câncer de pele provocado pela exposição excessiva à radiação ultravioleta do sol são alguns exemplos de alterações no patrimônio genético de um indivíduo, que não se transmitem para gerações seguintes por serem somáticas.

Fonte: biomania.com

Mutações Genéticas

MUTAÇÃO E SELEÇÃO NATURAL: FATORES EVOLUTIVOS?

INTRODUÇÃO

De acordo com a teoria da evolução, a vida na terra começou com a evolução da célula, a partir da qual se desenvolveram os organismos mais simples. Estes deram origem aos organismos mais complexos. Todos os novos genes e novas informações surgiram por mutação e recombinação. As mutações ocorrem ao acaso. A maioria delas são deletérias e diminuirão a adaptação dos organismos ao meio ambiente. Novas combinações do material genético são formadas através da recombinação de genes que ocorre na meiose, durante a reprodução sexuada. A seleção natural elimina as mutações deletérias e preserva as combinações disponíveis que estão melhor adaptadas ao ambiente.

Pode-se então perceber que, segundo a teoria da evolução, a mutação e seleção natural constituem-se nos principais fatores evolutivos. Mas será que elas somente seriam capazes de, a partir de organismos unicelulares, originar toda a grande variedade de seres vivos que temos hoje?

MECANISMOS EVOLUTIVOS

Existem quatro explicações normalmente oferecidas para a variação observada dentro de uma espécie e entre espécies diferentes: influências ambientais, mutação, recombinação e seleção natural.

Influências ambientais

Respostas a diferentes fatores ambientais podem produzir diferenças entre indivíduos, mas isso não ocorre devido a novos genes, mas sim devido à expressão de genes que já estavam presentes. Por exemplo, os abetos Englemann existentes nas Montanhas Rochosas atingem 25 metros na altitude de 2700 metros, mas apresentam formas anãs grotescas na altitude de 3000 a 3300 metros. A variação ambiental não afeta a linhagem, isto é, se as sementes forem plantadas em outro ambiente, as plantas se desenvolverão de acordo com o novo ambiente, e não com o velho.

Mutação

A mutação pode ser definida como um evento que dá origem a alterações qualitativas ou quantitativas no material genético.

Podem ser de dois tipos:

Mutação gênica ou mutação de ponto: São alterações muito pequenas que não afetam os cromossomos de maneira visível, pois envolvem alterações num número reduzido de nucleotídeos da molécula de DNA. Podem ser substituições de bases ou adições ou deleções de nucleotídeos na molécula de DNA.

Mutação cromossômica ou aberração cromossômica: São mutações que alteram de maneira visível ao microscópio, seja o número, seja a estrutura dos cromossomos.

As aberrações cromossômicas podem ser:

1. Numéricas: envolvem alterações no número cromossômico.

Estas podem ser subclassificadas em euploidias e aneuploidias:

Euploidias - um indivíduo ou célula diplóide normal tem dois genomas (2n). Euplóides são células ou organismos nos quais o número de genomas (n) ocorre em múltiplos inteiros (n, 3n, 4n, 5n, etc.).
Aneuploidias -
neste tipo de modificação, o número de cromossomos do genoma fica alterado, formando complementos somáticos que são múltiplos irregulares do genoma característico da espécie. Assim, o indivíduo tem cromossomos a mais ou a menos em um dos pares, mas não em todos.

2. Estruturais: afetam a estrutura dos cromossomos, ou seja, o número ou o arranjo dos genes nos cromossomos.

Podem ser subclassificadas em:

Deficiência ou deleção - é a perda de uma porção maior ou menor do cromossomo, resultando na falta de um ou mais genes.
Duplicação -
é o produto da presença de uma porção extra de cromossomo, resultando na repetição de um ou mais genes.
Inversão -
ocorre quando, num determinado segmento de cromossomo, houver duas fraturas, seguidas da subsequente soldadura do fragmento mediano, agora, porém, colocado em posição invertida.
Translocação -
ocorre quando os fragmentos de um cromossomo são transferidos para outro cromossomo não homólogo.

O fenômeno da mutação é um componente da maior importância do modelo evolucionista. Este precisa pressupor algum mecanismo que produza o processo ascendente requerido em termos de complexidade, que caracteriza o modelo em sua dimensão mais ampla. E a mutação é supostamente este mecanismo.

Porém, alguns fatos experimentais sobre as mutações devem ser considerados:

1. As mutações são feitas ao acaso, e não dirigidas. Não há forma alguma de controlar as mutações, para fazer com que elas produzam as características que possam ser necessárias. A seleção natural precisa simplesmente aproveitar-se do que der e vier.
2.
As mutações são raras. A freqüência estimada da maioria das mutações nos organismos superiores é de uma em dez mil a uma em um milhão por gene por geração.
3.
A maioria das mutações é deletéria.

As aberrações cromossômicas geralmente têm efeitos bastante drásticos sobre os indivíduos que as possuem. Com relação às aberrações numéricas, as alterações fenotípicas produzidas pela adição ou subtração de um cromossoma (aneuploidia) são tão drásticas que tornam estes tipos de aberrações praticamente sem importância na evolução. Euploidias são muito raras em animais, mas em vegetais podem originar novas espécies. As aberrações cromossômicas estruturais também podem ter efeitos bastante graves. Pequenas deficiências podem comprometer substancialmente a viabilidade de seus portadores. Já as duplicações são mais comuns e menos prejudiciais que as deficiências. Segundo alguns autores, as duplicações fornecem um meio de introduzir novos genes numa população.

Estes novos genes poderiam sofrer mutação sem causar grandes danos ao organismo, pois as enzimas indispensáveis estão sendo sintetizadas pelo gene não alterado.

A maioria das milhares de mutações gênicas estudadas é deletéria e recessiva. É altamente improvável que uma mutação possa ser construtiva. Mudanças casuais em qualquer sistema complexo integrado provavelmente perturbarão o sistema. Por exemplo, mutações nos genes das moscas das frutas podem causar perda ou redução das asas, mudanças na cor dos olhos e outras. O fato de que as mutações são normalmente neutras ou deletérias contradiz o ponto de vista de que as mutações constituem um mecanismo para o avanço de uma espécie.

Apesar de que a maioria das mutações torna os organismos menos eficientes, sendo assim desvantajosas, existe a possibilidade de desenvolver novas características desejáveis através da indução de mutações, principalmente em plantas. Por exemplo, já foram obtidos mutantes de cevada que apresentam aumento na produção, resistência a doenças causadas por fungos, caule mais rijo, aumento no conteúdo de proteínas e sementes sem casca.

Algumas mutações são neutras, ou seja, não diminuem a sobrevivência das espécies.

Para que uma espécie se torne mais complexa, é necessário mais que uma simples mutação em um gene: são requeridos novos genes. Mas adicionar simplesmente um novo gene pode não funcionar. Genes não trabalham isolados. Ao contrário, o conjunto de genes de um organismo trabalha junto para produzir o organismo. Um novo gene precisa interagir apropriadamente com todos os outros genes para que o organismo sobreviva. Além disso, vários novos genes seriam necessários para produzir uma nova estrutura e um organismo mais complexo. Cada novo gene requereria um gene regulador. Além disso, cada novo gene teria que operar em um determinado momento no desenvolvimento para que a nova estrutura se desenvolvesse corretamente. Não parece razoável esperar que mesmo um novo gene apareça por acaso, quanto mais diversos genes altamente coordenados trabalhando juntos para produzir uma nova estrutura.

Recombinação

Recombinação é a mistura de genes que ocorre durante a meiose, para formação dos gametas. Essa recombinação é responsável pela singularidade de cada indivíduo de uma mesma espécie. A probabilidade de que dois indivíduos da mesma irmandade sejam iguais é praticamente zero.

Seleção natural

Segundo a teoria da evolução, a mudança começa com o material genético fornecido por mutações casuais e recombinação. A seleção natural é o processo chave que age sobre a casualidade da mutação e seleciona as características apropriadas para melhorar a adaptação dos organismos. A maioria das mutações é deletéria, mas a seleção natural é efetiva em eliminar as mutações mais destrutivas e preservar as benéficas. Consequentemente o efeito resultante é para cima, melhorando a adaptação ao ambiente, e consequentemente levando à produção de novos genes, novas adaptações e mesmo novos sistemas de órgãos.

Um exemplo de seleção que ocorre em condições naturais é o do melanismo industrial. Um dos exemplos clássicos envolvendo mudanças causadas por seleção natural é o que se refere ao aumento de formas melânicas em populações de mariposas. Na mariposa Biston betularia, até a primeira metade do século XIX, a única forma conhecida era branco acinzentada, salpicada de pontos pretos. Exemplares escuros eram encontrados muito raramente. Em Manchester, Inglaterra, a primeira referência de um exemplar escuro data de 1848. Entretanto, em 1895, aproximadamente 98% dos exemplares coletados eram escuros. O que aconteceu para ocasionar essa mudança? Com a industrialização crescente de várias regiões inglesas, a fuligem produzida pelas fábricas enegreceu lentamente muros e troncos de árvores.

Num ambiente sem fuligem, as mariposas claras confundem-se melhor com os troncos das árvores, que são cobertos por liquens. Ao contrário, as de cor escura são enxergadas pelos pássaros, predadas mais facilmente e têm menores chances de transmitirem seus genes a seus descendentes.

Quando, porém, o ambiente fica enegrecido pela fuligem, a situação se inverte: as mariposas escuras se escondem melhor dos predadores, sobrevivem e se reproduzem com maior freqüência do que as claras. A cor escura, neste caso, acaba por predominar na população. Hoje já se sabe que a cor da mariposa é hereditária e depende de um par de genes, sendo a variedade escura condicionada por um gene dominante.

As observações da seleção natural, ao invés de mostrarem que ela é capaz de produzir mudança genética ilimitada, revelam os seus limites potenciais para mudança. No caso das mariposas descrito anteriormente houve apenas uma alteração na freqüência do gene para cor.

Outra observação da seleção natural mostra o seu potencial limitado para mudanças. Os famosos tentilhões de Darwin, localizados nas Ilhas Galápagos, são classificados em treze espécies colocadas em dois gêneros, e são sempre usados como exemplo de seleção natural e irradiação adaptativa. Estes tentilhões, em lugar de apresentar fortes argumentos a favor de um mecanismo para grandes mudanças, são uma ilustração de mudança limitada. Apesar de os tentilhões serem diferentes entre si com relação aos seu bicos e plumagens, eles são muito semelhantes internamente, e realmente não são muito diferentes um do outro. As várias espécies de tentilhões foram capazes de se estabelecer graças à sua habilidade de encontrar e preencher um nicho ecológico vazio.

O criacionismo sugere que a mutação e seleção natural não são capazes de produzir um aumento na complexidade originando novos genes e órgãos. Elas só são capazes de mudar os animais dentro das restrições de seu potencial genético original. A seleção natural age também como um freio, para eliminar muitos dos indivíduos que foram enfraquecidos pelas mutações e assim diminuir as forças destrutivas que se originam da mutação.

Essa interpretação da seleção natural feita pelo criacionismo não é realmente uma idéia nova ou radical, e não vai contra os dados disponíveis. Muitos cientistas não criacionistas se questionam se a seleção natural pode realmente fazer algumas das coisas que a teoria da evolução afirma que ela faz. Eles não sugerem que os animais foram criados, mas que o processo tradicional da mutação de ponto e seleção natural não é o processo que gera mudança evolutiva significativa. O criacionismo reconhece que a seleção natural é uma força significativa, mas sugere que ela não é capaz de gerar novas estruturas significativas, e que não há outro mecanismo evolutivo que possa fazer isso.

Mesmo que a mutação ou a recombinação realmente pudessem produzir algo verdadeiramente novo, para que sobre isso a seleção natural agisse, essa novidade quase certamente seria rapidamente eliminada. Uma nova característica estrutural ou orgânica que conferisse uma vantagem verdadeira na luta pela existência - por exemplo, uma asa para um animal anteriormente terrestre, ou um olho para um animal até então sem olhos - seria inútil ou até mesmo prejudicial, enquanto não estivesse plenamente desenvolvido.

Não haveria razão para que a seleção natural favorecesse uma asa incipiente ou um olho incipiente ou qualquer outra característica incipiente. Indivíduos com órgãos incipientes sem utilidade estariam em desvantagem, e poderiam ser eliminados pela seleção natural. Não obstante, de alguma forma, se o modelo evolucionista é válido, as asas "evoluíram" em quatro ocasiões diferentes ( em insetos, répteis voadores, aves e morcegos) e olhos "evoluíram" independentemente pelo menos três vezes.

Salisbury comentou este fato notável como se segue: "A minha última dúvida refere-se à chamada evolução paralela...

Até algo tão complexo como o olho apareceu várias vezes, por exemplo, nas lulas, nos invertebrados e nos artrópodes. Já é suficientemente difícil prestar esclarecimento acerca da origem de tais coisa uma vez, mas o pensamento de produzi-los várias vezes, de acordo com a teoria da evolução, faz com que a minha cabeça gire."

Além disso, um órgão não precisa apenas estar completo: ele precisa trabalhar em harmonia com outros órgãos. Que vantagem haveria se um olho pudesse ver um inimigo se aproximando mas se não houvesse conexões nervosas para produzir uma resposta?

CONCLUSÃO

Mutação e seleção natural são fatores que podem gerar diversidade em populações naturais, levando provavelmente, aliadas a outros fatores, à formação de novas raças e espécies, ou seja, mudança genética limitada. Mutação e seleção natural podem modificar informações, mas elas não podem criar novas informações. Portanto, estes fatores nunca poderiam levar a um aumento de complexidade, indispensável para a teoria da evolução. E não existe nenhum mecanismo genético plausível que possa levar a este aumento de complexidade.

BIBLIOGRAFIA

BRAND, L. R. & GIBSON, J. An interventionist theory of natural selection and biological change within limits. Origins, 2: 60 - 82, 1993.
CARVALHO, H.C. Fundamentos de Genética e Evolução. 3a ed. Rio de Janeiro, Livraria Atheneu, 1987. 556 p.
GARDNER, E. J., SIMMONS, M. J. & SNUSTAD, D. P.. Principles of Genetics. 8a ed. New York, John Wiley & Sons, 1991. 649 p.
GIBSON, L. J. Are there limits to change in species? Geoscience Research Institute.
MARSH, F. L. Variação e fixidez entre os seres vivos - um novo princípio biológico. Folha Criacionista, 21: 17 - 24, 1979.
MORRIS, H. M. O enigma das origens: a resposta. Belo Horizonte, Editora Origens, 1995. 265 p.
SALLISBURY, F. B. Doubts about the Modern Synthetic Theory of Evolution. American Biology Teacher, setembro de 1971, p. 338.
WEBSTER, C. L. A scientist's perspective on creation and the flood. Loma linda, Geoscience Research Institute, 1995. 28 p.

Fonte: origins.swau.edu

Mutações Genéticas

MUTAÇÕES

Mutações Genéticas

São mudanças herdáveis no material genético

Principal fonte de toda variação genética

Fornece a matéria prima para a evolução

Mutações Gênicas - eventos mutacionais que ocorrem dentro de genes individuais

MUTAÇÕES SOMÁTICAS E DE LINHAGEM GERMINATIVA

Mutações Genéticas

MUTAÇÕES GÊNICAS

Mutações de Ponto - envolvem mudanças em sítios específicos de um gene

Principais tipos de mutações de ponto são:

Substituições de Bases: um par de base é substituído por outro.

Transição - subs. de uma base por outra da - mesma categoria química (A-G / C-T)

Mutações Genéticas

Transversão - subs. de uma base por outra de categoria química diferente (purina por pirimidina)

Mutações Genéticas

Inserções e Deleções

Inserções e Deleções - adição ou remoção de um ou mais pares de nucleotídeos

Inserções e Deleções - são mais freqüentes do que as substituições de bases

Podem levar a mudança na matriz de leitura, alterando todos os aminoácidos após a mutação

Em geral essas mutações tem efeitos drásticos no fenótipo

Del e Ins em múltiplos de 3 podem deixar a matriz intacta, embora ainda afete o fenótipo

Inserção

Mutações Genéticas

Mutações Silenciosas: mudança de um códon por outro originando o mesmo aminoácido

Mutações de Sentido Trocado: mudança de um códon por outro originando aminoácido diferente.

Sinônimas - códon especifica aa quimica/e semelhante

Não-sinônimas - aa quimica/e diferente

Mutações sem sentido - substituição de um códon para AA qquer por um stop codon

Mutação Direta - altera o fenótipo do tipo selvagem

MUTAÇÕES

Exemplos:

Mutações Genéticas

SUBSTITUIÇÃO DE BASES

MUTAÇÕES GÊNICAS

Mutação Reversa: altera o fenótipo mutante de volta para o selvagem.
Mutações de Perda de Funções:
ausência completa ou parcial do funcionamento normal da proteína.
Mutações de Ganho de Funções:
produz um característica nova, ou faz com que uma característica apareça em tecidos impróprios
Mutações Letais:
causam a morte prematura
Mutações Induzidas:
surgem após um tratamento proposital com mutágenos, agentes ambientais conhecidos por aumentar a taxa de mutações.
Pontos Quentes:
sítios mutacionais que podem surgir da preferência de alguns mutágenos.
Mutações Espontanêas:
as que surgem na ausência de tratamento, são supostamente a fonte natural da variação genética que é vista nas populações

MUTAÇÕES

Expansão de Repetição de Trinucleotídeos

Em 1991 - descoberto um novo tipo de mutação no gene FMR1 que causa a síndrome do X Frágil, que é a 2 a causa hereditária mais comum de retardo mentalO gene FMR1 contém um número de cópias adjacentes de trinucleotídeos CGG.
O alelo normal tem 60 cópias ou menos desse trinucleotídeo
Pessoas que possuem a mutação podem ter centenas ou mesmo milhares de cópias de CGG
O número de cópias está relacionado à gravidade ou a idade de início da doença
O número de cópias também está correlacionado à instabilidade das repetições de trinucleotídeos
Quando estão presentes mais repetições, a probabilidade de expansão das repetições aumenta
Essa instabilidade leva ao fenômeno de Antecipação - se tornam mais graves a cada geração

Exemplos de doenças genéticas causadas por expansão de trinucleotídeos

Ainda não está claro como o aumento produz os sintomas das doenças
Algumas doenças a expansão se dá dentro da parte codificante do gene produzindo uma proteína tóxica
Em outras doenças a repetição está fora da região codificante, e portanto deve ter algum outro modo de ação
O mecanismo que leva à expansão ainda não está claro - deslizamento na replicação do DNA ou crossing over desigual

Fonte: www.professor.ucg.br

Mutações Genéticas

Embora um dos mais importantes requisitos do material genético seja a sua estabilidade, a capacidade de mudança também é necessária.

As mutações genéticas são importantes para a evolução biológica, pois elas produzem uma diversidade genética que pode ser expressa como uma variabilidade de características, as quais serão selecionadas ou não pelas condições do ambiente.

Mas o que é, afinal, uma mutação?

Mutação é uma alteração súbita, permanente e herdável no material genético de uma célula (que não sejam processos de recombinação), podendo conferir mudanças nas características do indivíduo. Estas modificações na estrutura do DNA também podem ser prejudiciais às células, uma vez que têm a capacidade de alterar processos vitais, como a duplicação do DNA e a transcrição gênica, além de contribuir para o desenvolvimento de processos tumorais e morte celular.

Podem ser classificadas em três categorias:

Genômicas: quando afetam o número de cromossomos na célula. Ex: aneuploidias
Cromossômicas:
alteram a estrutura de cromossomos individuais. Ex: duplicações, deleções, inversões, translocações
Gênicas:
alteram genes individuais. Ex: mutações de ponto, deleções e inserções de base

Mesmo uma pequena mutação gênica pode ter grandes efeitos, dependendo local do genoma (se é um gene ou não), do gene que foi alterado e de que efeito a alteração tem na expressão do gene. Uma mutação gênica que consista na mudança de um único nucleotídeo na seqüência codificante de um determinado gene pode levar a uma perda completa de expressão do gene ou à formação de uma proteína variante com propriedades alteradas.

Qualquer célula pode sofrer mutação, tanto as germinativas quanto as somáticas. Apenas as mutações da linhagem germinativa são transmitidas de uma geração para a seguinte e são responsáveis pelas doenças hereditárias. Mutações nas células somáticas, entretanto, são muito mais freqüentes e provocam alterações diretas no indivíduo portador da mutação, podendo ser transmitidas para as células filhas daquela que sofreu a mutação. Caso a função de um determinado gene seja afetada, este será responsável pelo desenvolvimento de doenças, sobretudo o câncer. Do contrário, a mutação na célula somática poderá ser uma fonte de variabilidade, o que chamamos de polimorfismos.

TIPOS DE MUTAÇÃO GÊNICA

Hoje se sabe que qualquer modificação no código genético de um organismo pode ser chamada de mutação. Tais modificações podem envolver alterações na seqüência codificante ou na forma em que o código genético é organizado.

Mutações de Ponto

Simplificadamente, ocorre como resultado de substituições em pares de bases envolvendo apenas um ou alguns poucos nucleotídeos. Caracteriza-se transição quando há substituição de purina por purina (G• A e A• G) ou de pi rimidina por pi rimidina (C• T e T• C). Transversão ocorre quando uma purina é substituída por pirimidina, e vice-versa.

De acordo com o código genético, um certo aminoácido pode ser determinado por mais de um códon; algumas mutações, portanto, não alteram a seqüência de aminoácidos produzida pelo gene modificado e sua função permanece a mesma.

Por exemplo: o aminoácido Prolina pode ser determinado pelos códons CCA, CCC, CCG e CCU. Portanto, uma mutação na terceira base desses códons não provocaria mudança na seqüência de aminoácidos da cadeia poliipeptídica. As mutações desse tipo são chamadas “silenciosas” e são bastante freqüentes; elas são responsáveis por uma variabilidade genética que é sempre maior do que a diversidade de características.

Existem mutações que alteram a proteína, pois causam a substituição de um aminoácido na proteína em formação. As conseqüências podem ser graves, alterando completamente a forma espacial e a função da proteína. É o caso da substituição de um nucleotídeo no gene responsável pela produção da hemoglobina, em que o códon GAA passa a ser GUA. Com isso, há substituição de um aminoácido na cadeia polipeptídica (Glutamato • Val ina), que resulta na produção de hemoglobina defeituosa, causando uma doença chamada anemia falciforme. Estas são mutações com sentido trocado.

Há casos em que mutações na seqüência de nucleotídeos e de aminoácidos não resultam na perda ou alteração da função da proteína. Certas regiões de uma molécula podem não ser essenciais ao seu funcionamento. A insulina, por exemplo, é um hormônio presente em todos os vertebrados, mas a molécula não é idêntica em todas as espécies. Quando comparamos a seqüência de aminoácidos da insulina de duas ou mais espécies diferentes, observamos alterações na seqüência que, no entanto, não prejudicam a forma e a função dessa proteína. Dizemos então que ocorreram mutações funcionalmente neutras, conservadas no genoma dos indivíduos ao longo das gerações.

Uma mutação que gera um dos três códons de parada (UAA, UAG, UGA) é chamada sem sentido. Se o RNAm for suficientemente estável para ser traduzido, o produto da tradução em geral será tão instável que sofrerá degradação dentro da célula. Esta situação poderá ser tão importante a ponto de levar o indivíduo a uma condição letal.

Além das regiões codificadoras, outras porções do DNA que podem sofrer mutação são sítios de splicing, seqüências regulatórias, genes de fatores de transcrição ou regiões 5’ e 3’ não traduzidas. Apesar de não fazerem parte do RNAm, estão diretamente relacionadas aos éxons, podendo interferir na expressão gênica, reduzindo ou aumentando-a, além de conferir instabilidade ao RNAm quando mutadas.

Mutações de ponto de um único nucleotídeo nos microssatélites mostraram haver, nestes segmentos de DNA repetivivo em tandem, o favorecimento de um tipo de mutação em vez de uma substituição espontânea ou aleatória de bases. O excesso de transições encontradas pode ser compreendido pelo mecanismo de metilação de citosinas (formando 5-metilcitosina), que ocorre especificamente quando uma citosina está situada ao lado de uma guanina. A desaminação espontânea da 5-metilcitosina formada em timina no par CG origina transições C®T ou G®A. Este tipo de mutação é 25 vezes mais freqüente que qualquer outra mutação de um único nucleotídeo. Assim, o par CG é chamado de “hot spot”, por representar um verdadeiro “ponto quente” para mutação no gemoma humano.

Inserções e Deleções

Nem todas as mutações gênicas são substituições de bases. Às vezes um nucleotídeo pode ser inserido ou excluído da seqüência de bases do DNA. No processo de síntese protéica, cada trinca de bases corresponde a um determinado aminoácido; se uma ou duas bases são adicionadas ou excluídas, ocorre deslocamento do módulo de leitura (frameshift mutation), o que significa que toda a seqüência de códons será alterada; conseqüentemente, a seqüência de aminoácidos também não será mais a mesma.

Inserções ou deleções de trincas de nucleotídeos podem apenas acrescentar ou excluir um aminoácido da cadeia polipeptídica. Isto significa que a proteína terá um determinado aminoácido a mais ou a menos, mas não terá toda a seqüência de aminoácidos alterada.

Grandes inserções e deleções gênicas podem levar a aumentos ou perdas consideráveis de material genético. Ocorrendo em determinados locais – como no DNA repetitivo em tandem – elas levam a pareamentos errôneos tanto durante a mitose (após a replicação, quando as duas cromátides irmãs em geral trocam DNA) quanto durante a meiose (quando os cromossomos homólogos ficam pareados e fazem crossing over). O mecanismo de crossing over desigual é tido como o responsável pela deleção de um dos genes de a-globina na a-talassemia e de genes de pigmentos visuais verdes (provocando alterações na percepção e distinção das cores vermelha e verde).

Uma classe importante descrita de mutações é a repetição de trinucleotídeos, vista em distúrbios como a “doença de Huntington” e a “síndrome do X frágil ”. Nestas doenças, a expansão trinucleotídica – situada na região codificante (doença de Huntington) ou na região transcrita mas não traduzida de um gene (síndrome do X frágil) – pode ampliar e interferir na expressão gênica normal, por gerar um produto protéico anormal ou alterar a transcrição ou o processamento do RNAm

Outro mecanismo responsável por alterações no código genético é a mutagênese de inserção. A família L1 de seqüências intercalares repetitivas representa uma classe de DNA passível de ser transcrita em RNA que, quando reversamente transcrito, gera uma seqüência de DNA capaz de se inserir em pontos diferentes do genoma. Em alguns pacientes com hemofilia A, seqüências L1 com vários kb de tamanho foram encontradas inseridas em um éxon no gene do fator VIII da coagulação, interrompendo a seqüência codificante e inativando o gene. Este achado sugere que pelo menos algumas das 100.000 cópias da família L1 no genoma humano são capazes de causar doença por mutagênese insercional.

ORIGEM DAS MUTAÇÕES:

As mutações podem ser espontâneas (determinadas por fatores endógenos) ou induzidas (quando decorrem de agentes exógenos).

Espontâneas: promovidas por modificações químicas das bases.

Tautomerização: As purinas e pirimidinas no DNA e RNA podem existir sob várias formas alternativa, ou tautômeros. A tautomerização ocorre pelo rearranjo de elétrons e prótons na molécula. Tautômeros incomuns de adenina, citosina, guanina e timina diferem das formas comuns na posição em que se liga um átomo de H. Como resultado, algumas. ligações simples tornam-se duplas, e vice-versa. A figura abaixo mostra um exemplo de tautômeros de Timina. O grande problema deste tipo de alteração é que, nas formas raras, as bases fazem pareamentos não usuais (ex: T-G).

Desaminação: alterações nas bases do DNA por substituir um grupamento amina (- NH2) por uma hidroxila (-OH). Da mesma forma que na tautomerização, as bases desaminadas comportam-se como bases não usuais e fazem pareamentos errôneos (ex: H – C).

Mutações Genéticas

Depurinação: erro na replicação do DNA forma sítios sem a presença purinas.

Induzidas: promovidas pela ação de agentes físicos e químicos

Radiações ionizantes: raios X, a, b, gama. Induzem a formação de íons reativos e radicais livres, bem como provocam alterações nas bases e quebras na cadeia do DNA (de uma ou ambas as fitas.

Radiações não-ionizantes: raios ultravioleta. Embora não possuam energia suficiente para ionizar o DNA, carregam energia suficiente para alterar a molécula. A mais conhecida ação da radiação UV no DNA é a indução de dímeros de pirimidina. Trata-se da indução de ligações carbono-carbono entre pirimidinas adjacentes, sendo mais comum com a timina. Isto resulta na distorção da molécula ou ligações entre moléculas adjacentes, o que temporariamente pára a replicação do DNA.

Mutações Genéticas

Análogos de bases: Algumas substâncias têm estruturas moleculares tão similares a bases comuns que tais análogos podem ser incorporados caso estejam presentes no filamento de DNA em replicação. Ex: o 5-bromouracil em sua forma comum irá substituir a timina, com quem se assemelha estruturalmente. Outro análogo é a 2-aminopurina, que se assemelha à adenina.

Agentes desaminantes: ácido nitroso e bissulfito sódico. Substituem grupamento amina (-NH2) por hidroxila (-OH), provocando as mesmas alterações que ocorrem na desaminação espontânea.

Agentes alquilantes: nitrosaminas e metil-nitrosoguanidina. Reagem com o DNA adicionando grupamentos etil ou metil às bases. Isto resulta no mau pareamento da base afetada ou em sua total perda, criando uma falha. A base primariamente afetada pelos agentes alquilantes é a guanina, embora outras bases também possam ser alquiladas. As mostardas e enxofre nitrogenados, identificados como mutágenos por Auerbach, são agentes alquilantes.

Agentes intercalantes: corantes de acridina e proflaminas. Os corantes acridínicos são uma classe de substâncias químicas que se intercalam entre as bases do DNA, distorcendo a molécula e rompendo o alinhamento e pareamento das bases. Tal distorção resulta em deleção ou adição de pares de bases durante a replicação.

REFERÊNCIAS

BURNS GW, BOTTINO PJ. Genética. 6 a . edição, Editora Guanabara Koogan S.A. 1991.
HARTL DL. Essential genetics. Jones and Bartlett Publishers Inc.1996.
SNUSTAD DP, SIMMONS MJ, JENKINS JB. Principles of genetics. John Wiley & Sons Inc.1997.
SUZUKI. DT, GRIFFITHS AJF, MILLER JH, LEWONTIN RC. Introdução à Genética. 4 a . edição. Editora Guanabara Koogan S.A. 1991
WEAVER RS, HEDRICK PW. Genetics. 3 th edition. The McGraw-Hill Companies Inc. 1997.
NUSSBAUM RL, McINNES RR, WILLARD HF. Thompson & Thompson: Genética Médica. 6ª edição. Guanabara Koogan S.ª 2002

Fonte: www.genetica.ufcspa.edu.br

Sobre o Portal | Política de Privacidade | Fale Conosco | Anuncie | Indique o Portal