Bem vindo ao mundo da Biologia !

Olá a todos! Desta vez estamos aqui para vos falar acerca de um fenómeno que ocorre, não só no nosso organismo, mas no de todos os seres vivos: as mutações.

Uma mutação é uma mudança permanente numa determinada porção do ADN, ou seja, num gene ou no cromossoma. Um gene é um sequência específica de três bases azotadas (Adenina; Timina; Guanina e Citosina)- um tripleto e localiza-se num cromossoma, que é uma longa porção de ADN e contém vários genes. Podemos definir então uma mutação como um erro, uma deleção ou uma “troca” (entre outros)  na sequência das bases azotadas, que levará à anomalia no determinado gene ou cromossoma que sofreu mutação.

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Mutações Génicas

Substituição

   Dá-se a substituição de uma base do DNA por outra, que tem como consequência a substituição de um aminoácido por outro na proteína codificada. A estrutura e a função da proteína podem ser alteradas. (ex: anemia falciforme).

Nonsense

   Dá-se a substituição de uma base do DNA de tal modo que, no RNAm, um codão que especifica um aminoácido é alterado para um codão de terminação. Esta mutação vai originar uma proteína mais curta ou  do que a proteína normal, alterando a sua estrutura e função.

Inserção

   Dá-se a adição de uma base azotada. A base vai alterar a ordem dos codões, alterando completamente a mensagem do gene, alterando também os aminoácidos correspondentes ao tal gene e, consequentemente, a proteína por este constituída.

Deleção

   Dá-se a remoção de uma ou mais bases do DNA. A remoção de bases  altera completamente a ordem dos codões e a sua constituição, alterando a mensagem do gene e, como consequência, o aminoácido produzido, que por sua vez tornará anormal a proteína em que se inserirá.

Mutações Cromossómicas

Mutações Cromossómicas Estruturais

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Deleção

O cruzamento de cromossomas e quebra nos pontos de cruzamento dá origem a uma reconstituição em que um segmento do cromossoma é eliminado, eliminando assim informação genética.

Translocação

  Há transferência de segmentos entre cromossomas não homólogos, havendo trocas de informação.

Duplicação

Dá-se a duplicação da cópia de uma dada região cromossómica, esta está frequentemente associada à delecção no correspondente cromossoma homólogo. Os efeitos variam em função da extensão e do tipo de informação repetida.

 Inversão

Dá-se a remoção de um segmento do cromossoma  e inserção numa posição invertida num outro local deste.

Mutações Cromossómicas Numéricas

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   Monossomia

   Ausência de um dos homólogos num dado par.

  Polissomia

   Há a presença de um ou mais cromossomas extra.

  Nulissomia

   Ausência dos dois cromossomas de um par de homólogos . Se esta mutação afetar o par sexual no homem, a nulissomia é letal.

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   Haploidia

   Perda de metade do material genético, em que o indivíduo passa a ter falta de informação genética. 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 mais informação genética que o normal.

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   Aneuploidia

  Causa a existência de cromossomas a mais ou a menos em relação ao número normal. Geralmente envolve apenas um único par de cromossomas e esta mutação pode ser autossómica ou heterossómica.

Realmente, os genes, localizados nos cromossomas, são os responsáveis pelas características que todos apresentamos. Estes manifestam-se porque o nosso material genético é transcrito para RNA e este, por sua vez, é traduzido em aminoácidos que juntos formam proteínas. É durante este processo e o processo de divisão celular (na fase s- replicação do DNA) que podem ocorrer mutações: a cadeia de ADN poder ser mal lida e transcrita pela RNApolimerase, alterando depois os codões, sequência de três bases azotadas (Adenina; Uracilo; Guanina e Citosina) que serão fundamentais na tradução para proteínas. Por exemplo, imaginemos que o tripleto ATC é responsável pela produção de uma proteína envolvida na digestão. Um caso de uma mutação seria que a RNApolimerase, em vez de ler este tripleto, saltaria uma base azotada (assim leria o tripleto AGC, por exemplo e não ATC.). Deste modo a RNApolimerase transcreveria o codão UCG por exemplo e não o codão correcto, que seria UAG. Este erro levaria à tradução num aminoácido diferente do que deveria ser traduzido e este aminoácido levaria à formação de uma proteína anormal.

Mas como é que uma mutação se expressa exteriormente? Neste caso, esta proteína importante na digestão, estaria agora presente, mas anormal, logo a digestão seria sempre mal feita, ou seja, esta mutação manifestaria-se, provavelmente, numa doença relacionada com a digestão.

Na divisão celular, as mutações ocorrem, como já foi referido, durante a fase S, que é a fase em que o ADN é replicado. Nesta fase o processo de formação de uma mutação é muito semelhante ao do processo de formação de uma mutação durante a síntese proteica, só que o DNA é lido e transcrito pela DNApolimerase e não plea RNApolimerase.

Os seres vivos eucariontes, apesar de terem um sistema muito mais complexo e com muitos mais genes, estão menos sujeitos à formação de mutações do que os seres procariontes, porque se bem se lembram, os procariontes não têm invólucro nuclear, por isso dizemos que possuem um nucleóide e não um núcleo. O invólucro nuclear tem para os eucariontes um papel essencial, pois na síntese protéica dos eucariontes, após a fases da Transcrição, há a fase do processamento, nesta fase são escolhidos os codões necessários e os codões desnecessários, em que os primeiros serão designados de exões e os segundos de intrões. Assim podemos dizer que antes do processamento temos RNA pré-mensageiro e depois do processamento temos RNA mensageiro ou maduro, pronto para a próxima fase. O processamento, reduzindo o número de codões que serão traduzidos, reduz também a possibilidade de mutações. Os seres vivos mais simples, como não têm esta fase na sua síntese protéica traduzem todo o seu material genético, aumentando assim o risco de sofrerem mutações.

Processamento

Processamento

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Para além deste factor, possuímos um outro factor que reduz a possibilidade de ocorrerem mutações: os pontos de controlo. Os pontos de controlo do ciclo celular funcionam como pontos de vigia, onde a célula verifica se está tudo normal na sua constituição ou se existem anomalias de tal modo fatais, que a célula se tenha de se auto-destruir (apopotose celular).

Existem três momentos em que os mecanismos de regulação atuam:

  • Na fase G1 – No final desta fase algumas células não estão em condições de iniciar um novo ciclo, estas células permanecem num estágio denominado G0.
O estado G0 é quando a célula permanece toda a sua vida sem se dividir  mais.
  • Na fase G2-Caso a replicação do DNA não tenha sido feita correctamente, o ciclo pode ser interrompido e a célula volta a iniciar a fase S, no caso de o erro ser incorrigível, a célula entra em apoptose celular.
  • Na Metáfase-  No final da metáfase há a verificação da ligação do fuso acromático com os cromossomas, de forma a que migre sempre um dos cromatídeos para cada pólo.

Neste caso, o que nos interessa é o ponto de controlo em G2 , porque, como já foi referido, as mutações na divisão celular ocorrem durante a fase S e este ponto de controlo verifica se ocorrem erros ao nível da leitura e replicação do material genético, interrompendo o ciclo caso haja algum erro ou anomalia no material duplicado.

Apesar destes dois factores que contribuem para diminuir o risco de ocorrerem mutações nos seres vivos, as mutações continuam a ocorrer, ou porque o ponto de controlo é suficientemente eficaz para levar a célula à sua destruição (ou muitas vezes porque nem consegue detectar a anomalia) ou porque a mutação ocorre ao nível dos codões necessários (exões), e deste modo não vale de nada eliminar os intrões, porque a mutação não se encontra nestes. Caso a mutação se encontre nos intrões, então esta mutação designa-se de “Mutação silenciosa”, pois nunca se manisfestará, o mesmo acontece quando a mutação ocorre a nível dos exões, mas não altera o produto final, ou seja, não altera a proteína. Isto pode ocorrer pois vários genes podem codidficar uma mesma proteína e pode ocorrer que a troca de bases azotadas leva à formação de um mesmo aminoácido, que levará à formação da proteína pretendida, devido à redundância do código genético. (5) Para além disso, a mutação também se pode dar num gene que seja menos importante na proteína e na sua função, por isso a mutação não se manifestará, tornando-se uma mutação sinónima.

Mas esta nossa associação da palavra “Mutação” a uma coisa má e dispensável está errada. Muitas vezes pensamos que as mutações são apenas responsáveis pela causa de doenças ou anomalias do organismo, mas existem muitos casos em que as mutações são benéficas.

Por exemplo, sabemos que existem seres vivos mais simples que fazem reprodução assexuada (que têm por base processos de mitose). Estes indivíduos, uma vez que não têm parceiros sexuais com diferente informação genética, vão originar descendentes que têm o material genético exactamente igual ao do seu progenitor. Caso ocorram alterações ambientais, uma vez que nesta espécie todos os seres terão a mesma informação genética, todos reagirão às alterações de igual forma, o que significa que se estas alterações forem mortíferas para a espécie nenhum ser desta espécie sobreviverá, o que causará graves consequências, como a extinção da espécie.

A única forma de haver uma diferença ou uma mudança no material genético desta espécie, seria a ocorrência de uma mutação, que levaria a uma alteração do DNA de um organismo, que se reproduziria, dando origem a descendentes com esta alteração no material genético e assim sucessivamente, até alterar o fundo genético desta espécie, e torná-la mais forte e mais resistente a certas alterações ambientais.

Uma mutação muito benéfica para o ser humano é a mutação CCR5, que aumenta a resistência contra o vírus HIV nos indivíduos homozigóticos e atrasa a manifestação da SIDA nos indivíduos heterozigóticos. (5)

Algumas mutações ocorrem espontâneamente, mas outras são induzidas, pois são causadas por alguns fatores,  estas ocorrem com muita frequência, quando o indivíduo é exposto a certos agentes: agentes mutagénicos.

Neste trabalho iremos analisar dois agentes mutagénicos em simultâneo: O álcool e o tabaco.

Consumo excessivo de álcool e de tabaco

Consumo excessivo de álcool e de tabaco

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Todos nós já sabemos que não devemos consumir tabaco e bebidas alcoólicas. Supondo que estes são dois agentes mutagénicos para as nossas células epiteliais bucais (e não só), podemos deduzir que se os consumirmos frequentemente e em grandes quantidades, acabamos por  ficar gravemente doentes e que estes irão provocar mutações que poderão vir, mais tarde, a originar vários tipos de cancro, entre os quais cancro da boca.

O tabaco, de acordo com um estudo publicado na revista Chemical Research in Toxicology, da American Chemical Society, causa danos no DNA em 30 minutos devido a inalação periódica do fumo, para além dos outros aspetos negativos ja conhecidos do tabaco, como o cancro pulmona (90% dos casos do cancro no pulmão estão associados ao uso do cigarro, também 97% dos casos de cancro na laringe estão relacionados com o facto de a pessoa ser fumadora e ainda 25% dos casos de cancro em geral está associado ao tabaco); o envelhecimento da pele e cancro da mesma (50% dos casos),  é ainda responsável por 25% das mortes por doença do coração; 85% das mortes por bronquite e enfisema;  25% das mortes por derrame cerebral. Para além destes principais efeitos, o tabaco também pode estar na origem de doenças respiratórias (como a bronquite crónica, enfisema e asma); doenças gastrointestinais (como a doença de refluxo gastro-esofágico ou úlceras pépticas) e ainda tem impacto em doenças relacionadas com as hormonas (como é o caso da Osteoporose ou até a Menopausa precose). No caso de gravidez, pode causar desde apenas impacto no peso e crescimento do bebé até graves atrasos mentais. Para além de todos estes impactos negativos e muito nocivos, o tabaco ainda, ao contrário do álcool, não afeta apenas quem o consome, mas também todas as restantes pessoas que rodeiem o fumador, tornando-as pessoas fumadoras passivas, que sofrem os mesmos impactos que um fumador ativo.

O tabaco é mortal!!!

O tabaco é mortal!!!

De acordo com a Universidade de Utah, que investigou as mutações genéticas num gene que determina a estrutura do recetor da nicotina no cérebro, verificou-se que jovens que começaram a fumar antes do 17 anos, tinham uma cópia duplicada do gene relacionado com a nicotina e tinham cinco vezes mais hipóteses deentrar no vício do cigarro em adultos. Aqueles que começaram a fumar a partir dos 17 anos a hipótese de ficar viciado era bem menor.praticamente 30 minutos de inalação dessas substâncias, para além dos outros aspetos negativos ja conhecidos que aparecem após vários anos.

Com isto podemos afirmar que o tabaco é um agente mutagénico bastante eficaz, no aspeto negativo, podendo provocar mutações no DNA após 15 a 30 minutos da inalação. Estas mesmas mutações podem não aparecer no momentos, mas anos mais tarde fumadores podem manifestar doenças.

O alcoól, tal como o tabaco, é um agente mutagénico e tal como o tabaco, há consequências em caso de consumo em exagero. Consequências como falta de equilíbrio, perda da fala temporariamente, tonturas, a dependência desta substância e também após alguns anos podem aparecer certas doenças, também perigosas. Contudo, quais serão os efeitos que este provocará no sistema com o qual contacta directamente: o sistema digestvivo?

Efeitos do álcool

 Tipos de Anomalias

As células ao contactarem com os agentes mutagénicos vão sofrer mutaçãos. Tendo como consequência o aparecimento de anomalias nas células.Embora existam vários tipos de anomalias nucleares,  apenas nos vamos referir a quatro, a Picnose, kariorexis, kariolise e a existência de micronúcleos.

A Picnose é uma anomalia nuclear que se baseia na condensação da cromatina, e a consequente condensação do núcleo, de uma célula que está a entrar em apoptose ou seja morte celular. Numa fase mais avançada o núcleo começa a fragmentar-se dando lugar à anomalia kariorexis, ocorrendo  uma distribuição anormal da cromatina ao longo do citoplasma. A Kariolise é a fase final que corresponde à completa dissolução da cromatina, levando ao desparecimento do núcleo devido à acção de RNAases e DNAases.

Picnose, Kariorexis e Kariolise

Os micronúcleos são anomalias que ocorrem devido a uma falha na transição da metáfase- anáfase tendo como consequência o surgimento de mais do que um núcleo.
Micronúcleos
   Em condições normais, na Metáfase os bivalentes ligam-se a microtúbulos no fuso acromático pelos centrómeros, de modo a formar  a placa equatorial para que depois, na etapa seguinte, a anáfase, cada cromatídeo dos cromossomas se separe e migre para os diferentes polos do fuso acromático.
Mitose em condições normais

Mitose em condições normais

Anáfase em condições normais

Anáfase em condições normais

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Em caso de mutação, os micronúcleos podem surgir:

  •      Quando há fragmentos de um cromossoma que têm falta de um centrómero;
  •      Quando o cromossoma não é capaz de se separar ( há migração dos dois cromatídeos para o mesmo polo do fuso acromático.)
Bibliografia 

1-http://learn.genetics.utah.edu/archive/mutations/index.html

2-http://www.brasilescola.com/biologia/mutacao.htm

3-http://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular

4-http://biologia-ap.no.comunidades.net/index.php?pagina=1105094525

5-http://pt.wikipedia.org/wiki/Muta%C3%A7%C3%A3o#Muta.C3.A7.C3.B5es_silenciosas

6-http://www.biology-online.org/2/7_mutations.htm

7-http://fitomedicina-fitomedicina.blogspot.com/2011/02/tabaco-pode-causar-mutacoes.html

8-http://www.bbc.co.uk/portuguese/reporterbbc/story/2008/07/080711_geneticacigarro_fp.shtml

9-http://www.crios.be/genotoxicitytests/micronucleus_test.htm

10-http://en.wikipedia.org/wiki/Karyolysis

11-http://www.nature.com/nature/journal/v401/n6749/full/401127a0.html

12-http://www.minerva.uevora.pt/publicar/wq_fumar/doencas.htm

 

O Grupo:

Ana Vital   .   Eurico Machado   .    Hugo Tavares   .    Hugo Pereira

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