Mutações gênicas e agentes mutagênicos resumo

Mutações gênicas

 Mutações são mudanças na sequência dos nucleotídeos do material genético de um organismo. Mutações podem ser causadas por erros de copia do material durante a divisão celular, por exposição a radiação ultravioleta ou ionizante, mutagênicos químicos, ou vírus. A célula pode também causar mutações deliberadamente durante processos conhecidos como hiper-mutação.  Em organismos multicelulares, as mutações podem ser divididas entre mutação de linhagem germinativa, que pode ser passada aos descendentes, e mutações somáticas, que não são transmitidas aos descendentes em animais. Em alguns casos, plantas podem transmitir mutações somáticas aos seus descendentes, de forma assexuada ou sexuada (em casos em que as gemas de flores se desenvolvam numa parte que sofreu mutação somática). Assim, essa classificação é pouco eficiente para plantas, se ajustando melhor a animais. Uma nova mutação que não foi herdada de nenhum dos pais é chamada de mutação de novo. A fonte da mutação não se relaciona com seus efeitos, apesar de seus efeitos estarem relacionados com quais células são afetadas pela mutação.

Mutações geram variações no conjunto de genes da população. Mutações desfavoráveis (ou deletérias) podem ter sua frequência reduzida na população por meio da seleção natural, enquanto mutações favoráveis (benéficas ou vantajosas) podem se acumular, resultando em mudanças evolutivas adaptativas. Por exemplo, uma borboleta pode produzir uma prole com novas mutações. A maioria dessas mutações não terá efeito. No entanto, uma delas pode mudar a cor dos descendentes desse indivíduo, tornando-os mais difíceis (ou fáceis) de serem vistos por predadores. Se essa mudança de cor for vantajosa, a chance dessa borboleta sobreviver e produzir sua própria prole será um pouco maior, e com o tempo o número de borboletas com essa mutação constituir formar uma maior proporção da população.

Mutações neutras são definidas como mutações cujos efeitos não influenciam a aptidão dos indivíduos. Essas mutações podem se acumular ao longo do tempo devido à deriva genética. Acredita-se que a imensa maioria das mutações não tem efeito significativo na aptidão dos organismos. Essa teoria neutralista foi desenvolvida por Motoo Kimura em seu livro "The Neutral Theory of Molecular Evolution". Além disso, mecanismos de reparo de DNA são capazes de corrigir a maior parte das mudanças antes que elas se tornem mutações permanentes, e muitos organismos têm mecanismos para eliminar células somáticas que sofreram mutações.

As mutações são consideradas o mecanismo que permite a ação da seleção natural, já que insere a variação genética sobre a qual ela irá agir, fornecendo as novas características vantajosas que sobrevivem e se multiplicam nas gerações subsequentes ou as características deletérias que desaparecem em organismos mais fracos.

Agente Mutagênico

Agente mutagênico é todo tipo de agente que quando exposto às células apresenta capacidade de gerar mutação. Em outras palavras, um dano no material genético (DNA) que não sofre reparação no processo de replicação celular, sendo passado para os descendentes.

Os agentes mutagênicos podem ser de três tipos:

• Agentes químicos: diversas substâncias consideradas cancerígenas, que desempenham seu papel alterando as ligações químicas, ou até mesmo substituindo nucleotídeos normais por moléculas similares. Radicais livres também catalisam reações químicas prejudiciais ao DNA.
• Agentes físicos: dentro desse grupo encontram-se a radiação ionizante e o raio UVC capazes de danificar as ligações químicas entre os nucleotídeos (neste caso, as mutações ocorrem raramente, pois a destruição da cadeia de DNA normalmente resulta na morte celular) e UVB (espectro absorvido pelo DNA).
• Agentes biológicos: neste caso é a ação de vírus e bactérias, responsáveis por inocular parte de seu DNA na célula que estão hospedando, casualmente integrando-a a cadeia de DNA do hospedeiro. Também podem ocorrer mutações devido a falhas genéticas.

Embora os agentes mutagênicos apresentem efeitos nocivos às células humanas, muitos são usufruídos pela ciência. Bactérias e vírus são utilizados pela engenharia genética esperando-se obter seres transgênicos, operando como vetores de genes criados em laboratório a serem inseridos no organismo a ser modificado. Determinadas bactérias mutagênicas são usadas no procedimento de quimioterapia, em diminutas quantidades, agindo sobre neoplasias, sem grandes consequências para o organismo. Igualmente, outros agentes, como radiação ionizante, também são utilizados em tratamentos, como é o caso do combate a neoplasias por meio de radioterapia. Outro tipo de radiação ionizante, o raio-x, também é amplamente utilizado na medicina.

A lei federal do Brasil, número 11.105 de março de 2005, assegura que organismos mutagênicos são distintos de organismos transgênicos. A mutagênese é responsável por alterar alguns pares de base de um gene existente, já a transgenia introduz inúmeros pares de bases, genes completos que anteriormente não estavam presentes naquela determinada espécie, oriundo de um organismo doador.

Fontes:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Agente_mutagênico
http://www.ufv.br/dbg/labgen/mut.html
http://www.infopedia.pt/$agentes-mutagenicos
http://pessoal.utfpr.edu.br/luciaregi/arquivos/unidade4_MUTAG_CARCINOG.pdf

Questões

1) (Unicamp 2001) Desde 1995 alguns estados norte-americanos estão excluindo o ensino da teoria de evolução biológica dos seus currículos escolares alegando, entre outras razões, que ninguém estava presente quando a vida surgiu na Terra. Alguns cientistas defendem a teoria da evolução argumentando que, se é necessário "ver para crer", então não poderemos acreditar na existência dos átomos, pois estes também não podem ser vistos.

(Adaptado da "ISTO É", 25/08/1999.)

a) Apresente três evidências que apóiam a teoria da evolução biológica.

b) A mutação gênica é considerada um dos principais fatores evolutivos. Por quê? 

2) (Unesp 2003) A respeito das mutações gênicas, foram apresentadas as cinco afirmações seguintes:

I. As mutações podem ocorrer tanto em células somáticas como em células germinativas.

II. Somente as mutações ocorridas em células somáticas poderão produzir alterações transmitidas à sua descendência, independentemente do seu sistema reprodutivo.

III. Apenas as mutações que atingem as células germinativas da espécie humana podem ser transmitidas aos descendentes.

IV. As mutações não podem ser espontâneas, mas apenas causadas por fatores mutagênicos, tais como agentes químicos e físicos.V. As mutações são fatores importantes na promoção da variabilidade genética e para a evolução das espécies.

Assinale a alternativa que contém todas as afirmações corretas.

a) I, II e III.

b) I, III e V.

c) I, IV e V.

d) II, III e IV.

e) II, III e V. 

3) (Unicamp 98) O metabolismo celular é controlado por uma série de reações em que estão envolvidas inúmeras proteínas. Uma mutação gênica pode determinar a alteração ou a ausência de algumas dessas proteínas, levando a mudanças no ciclo de vida da célula.

a) Explique a relação que existe entre gene e proteína.

b) Por que podem ocorrer alterações nas proteínas quando o gene sofre mutação?

c) Em que situação uma mutação não altera a molécula protéica? 

4) (UERJ) As mutações representam um importante mecanismo evolutivo para os organismos.Uma das conseqüências deste fenômeno está descrita na seguinte alternativa:

a) limitação da diversidade biológica

b) criação de novas variantes de seres vivos

c) extinção de espécies nocivas ao ambiente

d) produção exclusiva de alterações benéficas. 

5) (Cesgranrio 97) Analise as afirmativas a seguir, a respeito das mutações.

I - Sempre que o ambiente se torna desfavorável, o ser vivo reage sofrendo uma mutação gênica.

II - As mutações transmitidas às gerações futuras são aquelas que ocorrem em células germinativas.

III - As mutações ocorridas em células somáticas são de grande valor adaptativo para a perpetuação da espécie

Está(ão) correta(s):

a) I apenas

b) II apenas.

c) III apenas.

d) I e II apenas.

e) II e III apenas. 

6) (Unirio 95) A respeito das mutações, leia as afirmações a seguir.

I - Ocorrem para adaptar o indivíduo ao ambiente.

II - Ocorrem em células sexuais e somáticas.

III - Podem alterar o número, a forma e o tamanho dos cromossomos.

A(s) afirmação(ões) correta(s) é(são):

a) somente a II.

b) somente a I e a II.

c) somente a I e a III.

d) somente a II e a III.

e) a I, a II e a III.  

7) O que é mutação genética? 

8) Por que a freqüência de mutações é baixa?

9) Comente sobre agentes mutagênicos.

10) O processo de mutação é benéfico ou maléfico?

11) O daltonismo tem herança ligada ao X. Um indivíduo anormal, com cariótipo 47, XXY, era daltônico. Seus genitores tinham visão normal para cores.

 

a) Qual genitor formou o gameta com 24 cromossomos? Explique.

b) O erro correu na primeira ou na segunda divisão da meiose? Explique.

  

12) Quais são os fenômenos biológicos responsáveis pela formação de organismos adultos haplóides? Dê exemplos.

13) (PUC-RIO 2010) Como consequência de uma mutação hipotética em uma molécula de RNA mensageiro, podemos esperar que ocorram diversas mudanças, à exceção de alterações:

a) na transcrição reversa desse RNA para DNA.

b) na autoduplicação do DNA que o originou

c) na tradução dessa molécula de RNA

d) moleculares em proteínas estruturais originadas desse RNA.

e) funcionais em proteínas enzimáticas originadas desse RNA.

 

14) As mutações podem ser induzidas por agentes físicos e químicos, denominados genericamente de:

a) Agentes gênicos

b) Agentes mutagênicos 

c) Agentes Alelos

d) Agentes evolutivos

e) Agentes mutantes.

15) São alterações do código bases nitrogenadas do DNA, que originam novas versões de genes:

a) Evolução

b) Mutação 

c) Homozigoto

d) mitose

e) fecundação

Gabarito:

1) . a) Evidências da evolução biológica:

- fósseis;

- bioquímica comparada;

- existência de estruturas vestigiais;

- homologias;

- embriologia comparada.
b) A mutação gênica é a fonte de novos genes, o que determina a variabilidade dentro dos grupos biológicos, sobre a qual age a seleção natural.
2) B
3) a) Gene é um segmento do DNA localizado nos cromossomos. Possui um código químico representado por sequencias de bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina e timina). Cada trinca de bases é capaz de codificar um aminoácido de uma proteína. A seqüência de trincas determinará a seqüência dos aminoácidos de um polipeptídeo.
b) Mutações são modificações na seqüência ou na composição das bases do DNA (gene) que podem causar a produção de uma proteína alterada, ou mesmo a não produção da proteína.
c) A substituição de uma base nitrogenada no DNA pode não causar nenhuma alteração na proteína produzida pela célula porque o código genético é degenerado, ou seja, um mesmo aminoácido pode ser codificado por diferentes trincas de bases.
4) B
5) B
6) D
7) Qualquer modificação súbita ou hereditária no genoma de um organismo.
8) Porque o DNA possui um sistema de reparo, ação da exonuclease e também porque a constituição do genoma humano é 97% de áreas não codificantes (íntrons) e 3%  codificantes (éxons).
9) É todo agente físico, químico ou biológico que, em exposição às células, pode causar mutação, ou seja, um dano na molécula de DNA que não é reparado no momento da replicação celular, e é passado para as gerações seguintes.

Os agentes mutagênicos podem ser:

•            Físicos: radiação ionizante e raios UVC, capazes de destruir as ligações químicas ente os nucleotídeos (mutações são mais raras nesses casos, pois a destruição da cadeia de DNA geralmente provoca a morte celular), e UVB, cujo espectro é absorvido pelo DNA. OS danos destes agentes são grandemente amplificados em presença de água e oxigênio;

•            Químicos: inúmeras substâncias ditas cancerígenas, que atuam danificando ligações químicas, ou mesmo substituindo nucleotídeos normais por moléculas análogas. Radicais livres também atuam catalizando reações químicas danosas ao DNA;

•            Biológicos: ação de vírus e bactérias, que injetam parte de seu DNA na célula hospedeira, ocasionalmente integrando-a à cadeia de DNA do hospedeiro. Também podem haver mutações por falhas de ordem genética.

Apesar do efeito nocivo às células humanas, vários agentes mutagênicos são aproveitados pela ciência. Vírus e bactérias são usados na engenharia genética para a obtenção de seres transgênicos, atuando como vetores de genes sintetizados em laboratório a serem injetados no organismo a ser modificado. Algumas substâncias mutagênicas são utilizadas na quimioterapia, em quantidades mínimas, atuando sobre tumores sem causar grandes danos ao organismo. Da mesma forma, radiações ionizantes (como raios alfa) também são empregadas no combate a tumores através da radioterapia. Outra radiação ionizante, o Raio X é largamente utilizado na medicina.
10) geralmente responsável pela a introdução e manutenção da diversidade genética na população. Ela trabalha alterando arbitrariamente um ou mais componentes de uma estrutura escolhida entre a descendência, logo após o cruzamento, fornecendo dessa forma meios para a introdução de novos elementos na população. Assim, a mutação assegura que a probabilidade de se chegar a qualquer ponto do espaço de busca nunca será zero. Depende muito do grau e de como ocorre à mutação. Nem toda mutação é para o mal, pois algumas mutações leves podem nos tornar resistente contra um determinado microorganismo por exemplo, ou para melhor evoluirmos, como por exemplo a ausência, em algumas pessoas do terceiro molar (ciso) na sua formação dentária.
11) a) A mãe, portadora do gene para daltonismo (d) situado no cromossomo X.

       b) Ocorreu na segunda divisão.

12) Meiose inicial (algas e fungos) e partenogênese (abelhas). 

13) B

14) B

15) B