Alterações do material genético:

Mutações:

As mutações são importantes do ponto de vista evolutivo.

Podem ser espontâneas, sendo mais frequentes em genes de maior tamanho e

do genoma mitocondrial.

Mutações génicas:

Alteram a sequência de nucleótidos do DNA. Podem conduzir à modificação da

molécula de RNAm que é transcrita e à alteração da proteína produzida. A

alteração de uma proteína tem, geralmente, efeito no fenótipo.

São dos tipos:

1. Substituição: mutação silenciosa (codifica o mesmo aminoácido - sem

efeito sobre fenótipo); mutação com perda de sentido (proteína alterada –

exemplo: anemia falciforme); mutação sem sentido (proteína mais curta

ou comprida que o normal)

2. Delecção: altera completamente a mensagem do gene

3. Inserção: altera completamente a mensagem do gene

Mutações cromossómicas numéricas:

Traduzem-se numa alteração do número dos cromossomas.

São dos tipos:

1. Poliploidia: existe pelo menos um conjunto completo de cromossomas a

mais. Nas plantas é comum, nos humanos, origina abortos, embora

algumas células somáticas humanas possam ser poliplóides.

2. Aneuploidia: existem cromossomas a mais ou a menos. Geralmente

envolve um único par de cromossomas. Pode ser autossómica ou

heterossómica.

Existem:

a. Polissomia : XXY ou Síndrome de Klinefelter (homens estéreis,

inteligência normal, altos, caracteres sexuais pouco

desenvolvidos); XYY (Homens altos, inteligência normal,

desenvolvimento normal)

b. Trissomias: Trissomia 21 ou Síndrome de Down; Trissomia 18 ou

Síndrome de Edwards (raramente sobrevivem, atraso mental

grave, malformações cardíacas); Trissomia 13 ou Síndrome de

Patau (raramente sobrevivem, atraso mental profundo e mal

formações nervosas); Trissomia do X (mulheres estéreis com

inteligência normal)

c. Monossomias: Monossomia do X ou Síndrome de Turner

(mulheres estéreis, baixa estatura, inteligência normal)

d. Nulissomia: faltam dois cromossomas de um par de homólogos

Mutações Cromossómicas Estruturais:

1. Delecção: Falta uma porção de um cromossoma (síndrome do “mio do

gato” está associado a uma delecção de parte do braço p do cromossoma

5)

2. Duplicação: Informação genética repetida numa região do cromossoma

3. Translocação: Transferência de segmentos entre cromossomas não

homólogos. Existem:

a. Translocação Simples: transferência de um segmento de um

cromossoma para outro não homólogo (se não houver quebra de

genes, o fenótipo não é afectado)

b. Translocação recíproca: troca de pares entre dois cromossomas (se

não houver quebra de genes, o fenótipo não é afectado)

c. Translocação Robertsoniana: os braços longos de dois

cromossomas unem-se e perdem-se os braços curtos. (trissomia 21

está associada a este tipo de translocação)

4. Inversão: uma parte do cromossoma está inserida ao contrário. A

inversão pode ser paracêntrica (não inclui o centrómero) ou pericêntrica

(inclui o centrómero).

Algumas inversões não têm efeito sobre o fenótipo, mas causam

problemas reprodutivos. Como está invertido, o cromossoma homólogo

deste durante a meiose tem de se dobrar e o crossing-over nessa região

pode originar delecções ou duplicações nos cromossomas.

Mutações e cancro:

O cancro é uma doença genética que resulta da perda de controlo do ciclo

celular.

As células cancerosas têm as seguintes características:

• São pouco especializadas e com forma arredondada

• Dividem-se continuamente

• Invadem os tecidos adjacentes

• Podem instalar-se em outros locais do organismos através da corrente

sanguínea ou linfática (metástases)

Os cancros surgem devido a mutações em proto-oncogenes que se transformam

em oncogenes ou a mutações em genes supressores de tumores.

Estes genes codificam produtor que controlam a divisão celular.

Geralmente, é um acumular de mutações que origina o cancro.

Genes relacionados com o aparecimento de cancro:

Oncogenes: resultam da mutação de proto-oncogenes. Os proto-oncogenes

codificam proteínas que estimulam o crescimento e a divisão celular e têm uma

função essencial nas células normais. Quando indevidamente activados,

promovem uma proliferação celular que conduz ao cancro.

A activação de um oncogene pode resultar de:

Substituições de bases do DNA e alteração da sequência de aminoácidos,

resultando numa proteína diferente, resistente à degradação

Amplificação do proto-oncogene: traduz-se numa maior quantidade do

produto codificado pelo gene

Inversões ou translocações que levam à alteração do local que o proto-oncogene

ocupa no genoma, se o local for próximo de um gene activamente transcrito ou

junto de um DNA viral, a sua taxa de transcrição aumenta.

Genes supressores de tumores:

Os produtos destes genes inibem a divisão celular. A perda destes genes ou a

diminuição da sua actividade contribui para o aparecimento de cancro.

Podem estar na origem do cancro quando sofrem mutações como:

• Delecções, que causam a sua perda.

• Substituição de bases do DNA, que resulta numa proteína com uma

função diferente

Genes que codificam as proteínas reparadoras do DNA:

As mutações nestes genes permitem a acumulação de outras mutações.

Os agentes mutagénicos podem activar oncogenes ou desactivar genes

supressores de tumores.

As infecções por vírus contribuem para o aparecimento de cancro pela

integração do material genética viral no DNA das células afectadas. O DNA

viral pode ser inserido num local que o faça destruir a actividade de um gene

supressor de tumores ou activar um oncogene a partir de um proto-oncogene.

Tecnologia do DNA recombinante:

Permite combinar na mesma molécula de DNA genes provenientes de fontes

diferentes, embora não necessariamente de espécies diferentes.

Origina um molécula chamada DNA recombinante.

A técnica consiste em utilizar enzimas de restrição que reconhecem

determinadas sequências de DNA e cortam a molécula nesses locais, em ligases

do DNA que unem as moléculas depois de cortadas e em vectores, geralmente

plasmídeos e bacteriófagos (são entidades constituídas por DNA que transfere o

DNA de uma célula par outra).

A actividade de enzimas de restrição dá origem a fragmentos de DNA em

dupla hélice com extremidades em cadeia simples. Os fragmentos chama-se

fragmentos de restrição e as extremidades, extremidades coesivas.

Existe complementaridade entre bases do DNA nas extremidades coesivas de

fragmentos obtidos com a mesma enzima. As extremidades ligam-se por pontes

de hidrogénio e podem unir-se com as ligases do DNA.

As enzimas de restrição são específicas e ocorrem geralmente em bactérias e

protegem-nas de ataques de vírus, reconhecendo o seu DNA e cortando-o. O

DNA bacteriano está protegido das enzimas de restrição.

A técnica é:

1. Selecciona-se uma molécula de DNA dadora, contendo o gene com

interesse que se pretende transferir e clonar

2. A molécula de DNA e o vector são tratados com a mesma enzima de

restrição que corta as duas moléculas em regiões com a mesma sequência

de nucleótidos

3. Misturam-se os fragmentos e adicionam-se as ligases de DNA,

estabelecendo-se uma ligação

4. O vector, que contém agora o DNA dador, é transferido para uma célula

ou organismo receptor

5. o DNA dador é incorporado no genoma do organismo receptor e passa a

ser um DNA recombinante.

Permite:

• Investigação fundamental

• Obter organismos geneticamente modificados como produção de

alimentos em maior quantidade e variedade, grandes quantidades

de substâncias com aplicação médica, produção de substâncias

com aplicação industrial (corante dos jeans)

• Biorremediação para degradar poluentes.

Tecnologia do DNA complementar - DNAc:

O DNA complementar é uma molécula de DNA sem intrões (que impedem que

a proteína produzida seja funcional) e que é directamente transcrita em RNA

mensageiro.

O interesse desta técnica reside no facto de os procariontes serem seres muito

utilizados em engenharia genética, mas que não processam o RNA

mensageiro, e que, quando existem intrões no seu DNA, estes não são

retirados.

1. Isola-se uma molécula de RNAmensageiro funcional

2. Adiciona-se transcriptase reversa (efeito inverso da transcriptase, cataliza

a síntese de DNA a aprtir de RNAm) e nucleótidos livres

3. Junta-se a enzima que degrada o RNAm que serviu de molde e DNA

polimerase que cataliza a formação da cadeia complementar do DNA

O DNAc pode ser inserido através de um vector.

O objectivo é obter cópias de genes que codificam produtos com interesse e

tornar possível a produção de proteínas humanas por procariontes que podem

ser cultivados facilmente em biorreactores.

Reacções de Polimerização em cadeia:

Técnica que permite amplificar qualquer porção de DNA fora das células.

1. O fragmento de DNA a amplificar é aquecido de modo a separar as duas

cadeias em dupla hélice

2. Adicionam-se nucleótidos livres e DNA polimerase resistene ao calor,

obtida a partir de microrganismos termófilos que catalisa a formação de

cadeias complementares , reconstituindo a dupla hélice

O DNA amplificado pode depois ser aplicado em DNA finger print.

DNA finger print ou impressões digitais genéticas:

No genoma humano existem sequências de DNA que são reconhecidas e e

cortadas por determinadas enzimas de restrição. Diferentes fragmentos

movimentam-se de forma diferente quando submetidos a electroforese e o

resultado é um padrão de bandas para cada indivíduo.

Aplicado em investigação criminal, forense e histórica e em testes de

determinação da paternidade.