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CI TO G EN ÉT IC A 61www.biologiatotal.com.br ANOMALIAS CROMÔSSOMICAS Estes tipos de anomalias alteram a estrutura ou o número de cromossomos e podem até ser detectadas através de exames médicos (muitas vezes efetuados em situações de doenças familiares conhecidas no planejamento de uma gravidez) tais como pela determinação do cariótipo. Podemos dividi-las em dois tipos: estruturais e numéricas. MUTAÇÕES ESTRUTURAIS Correspondem a alterações da morfologia e da estrutura do cromossomo devido a fenômenos de repetição, remoção ou troca de local de porções do cromossomo (que incluem um número variado de genes). Embora possa não ocorrer a perda de genes, o rearranjo da ordem no cromossomo pode levar a grandes alterações da expressão gênica. a) corte: perda de material cromossômico, que pode incluir número variado de genes. b) translocação: transferência de material de um cromossomo para outro não homólogo ou para novo local dentro do mesmo cromossomo – translocação simples; troca de segmentos entre dois cromossomos não homólogos – translocação recíproca. c) duplicação: adição de um segmento do cromossomo homólogo, originando um conjunto de genes duplicado. d) inversão: inversão da ordem dos genes no cromossomo. Estas mutações ocorrem durante a divisão celular, e nos casos do corte e translocação, podem estar associadas a um crossing over entre cromossomos não homólogos. MUTAÇÕES NUMÉRICAS Quando ocorre meiose, formam-se gametas com um número de cromossomos diferente do que seria normal. Um cariótipo que apresente o número normal de cromossomos é denominado euploide. Caso a célula seja haploide (n) ou diploide (2n) o número de cópias dos cromossomos varia. a) poliploidia: quando numa célula todos os cromossomos se apresentam num número idêntico, mas superior ao esperado numa situação de euploidia. Resulta geralmente de um erro na separação dos cromossomos durante a meiose, podendo em casos raros resultar na união de mais de dois gametas. No ser humano, a poliploidia é letal, mas em plantas e alguns peixes, por exemplo, é comum e pode levar à formação de novas espécies. b) aneuploidia: a célula apresenta alterações numéricas de um ou mais cromossomas, mas não do conjunto cromossomico total. Se surgirem mais do que dois cromossomas homólogos num dos pares, designa-se por polissomia. Pode surgir, assim, uma trissomia (2n + 1) ou uma tetrassomia (2n + 2). Se ocorrer uma diminuição do número de cromossomos homólogos, poderá surgir uma monossomia (2n –1) ou num caso mais extremo uma nulissomia (2n – 2) quando um determinado tipo de cromossomas está ausente da célula. 62 CI TO G EN ÉT IC A Diferentes formas que os cromossomos sexuais são encontrados nas diversas espécies de animais. Estas mutações estão associadas a fenómenos de não-disjunção dos cromossomos durante a meiose I ou II. A não-disjunção pode igualmente afetar os autossomos como os cromossomos sexuais. No homem a maior parte das aneuploidias autossômicas tem origem materna, em parte porque os oocitos só terminam o seu desenvolvimento 10 ou mais anos depois de terem sido formados, estando sujeitos a uma série de agentes potencialmente mutagênicos. O exemplo mais comum e mais conhecido é o da trissomia 21 ou síndrome de Down (mongolismo) em que os indivíduos possuem um cromossomo 21 extra. O portador da síndrome de Down, possui 47 cromossomos em cada uma das suas células ao invés do normal que é 46. CI TO G EN ÉT IC A 63www.biologiatotal.com.br LEITURA COMPLEMENTAR Por que a Síndrome de Down ocorre mais frequentemente com o aumento da idade materna? A trissomia do cromossomo 21 foi descrita pela primeira vez pelo médico britânico John Langdon Down – por isso recebeu o nome Síndrome de Down. Menos de cem anos após sua descrição, em 1933, alguns conceitos básicos da síndrome já haviam sido estudados, e já neste período a trissomia passou a ser associada ao aumento da idade materna. Apenas na década de 1960, porém, alguns estudos iniciais confirmaram esta associação, ainda que os pesquisadores não conseguissem compreender seus motivos genéticos ou bioquímicos. Mais recentemente, análises em larga escala possibilitaram estudos dos gametas humanos e seus cromossomos, permitindo um maior entendimento das reais origens desta e de outras trissomias. Atualmente, após a análise de milhares de diferentes casos, os pesquisadores puderam afirmar com maior embasamento que a grande maioria das trissomias deriva de erros meióticos ocorridos no material genético materno. De acordo com um estudo americano, por exemplo, apenas 5% dos casos de trissomia derivam de erros meióticos ocorridos no material genético paterno. A trissomia do cromossomo 21 é a mais comum de ocorrer, e também a que leva a uma maior compatibilidade com a vida. Cópias extras dos cromossomos 13 ou 18 (Síndromes de Patau e Edwards, respectivamente), por exemplo, levam a alterações severas nos indivíduos, muitos deles não sobrevivendo por mais que uma semana após o parto. A aneuploidia – número anormal de cromossomos – do cromossomo 21 resulta principalmente da não-disjunção dos cromossomos durante a meiose I. Ao contrário do que normalmente ocorre, estes cromossomos permanecem unidos e são transportados juntos para um dos pólos que darão origem aos gametas. Quando a não- disjunção ocorre durante a meiose II, são as cromátides irmãs que permanecem unidas. Este processo de não-disjunção é comum, podendo ocorrer em até 10% das meioses femininas. Porém, as chances de erros durante a meiose feminina aumentam drasticamente após os 35 anos de idade, aumentando os riscos de ocorrência de aneuploidia, especialmente as trissomias. Para compreender a relação da idade materna com a não-disjunção A não-disjunção pode ocorrer durante a meiose I, dando origem a dois gametas com trissomia, ou durante a meiose II, resultando em um único gameta com trissomia. 64 CI TO G EN ÉT IC A Além disso, em muitos casos de ocorrência de aneuploidias, o próprio organismo percebe o erro ocorrido e tende a abortar espontaneamente o embrião, uma vez que sua viabilidade é muito mais baixa. Esta capacidade de aborto pode ser diminuída, porém, em mulheres de maior idade, o que também contribui para o aumento na quantidade de crianças nascidas com trissomias. Como já comentado anteriormente, erros meióticos ocorridos durante a formação dos gametas não são encontrados apenas em indivíduos do sexo feminino. A ocorrência de trissomias devido a erros na meiose masculina, porém, possui uma prevalência muito mais baixa na população, e é, por este motivo, muito menos estudada pela ciência. Fonte: National Institutes of Health e Portal de Periódicos da UEM. cromossomal, é necessário compreender o processo de ovogênese – processo de formação dos gametas – humana. A ovogênese tem seu início ainda durante o período fetal, quando as células germinativas femininas iniciam os processos de mitose e crescimento celular. Quando chegam ao estágio de ovócito primário, todas as células reprodutivas cessam sua divisão, durante a prófase I da meiose. Com a menarca – primeira menstruação da mulher – os ovócitos primários completam o processo de meiose e, a cada mês, vão sendo liberados. Assim, durante aproximadamente 45 anos, os ovócitos primários finalizam o processo meiótico e são liberados durante a ovulação – mais corretamente denominada ovocitação. Acredita-se que, com o passar dos anos, estes ovócitos tornam-se mais “velhos”, e, com isto, aumentam as chances de ocorrência de erros durante a meiose. Fatores que podem alterar-se com o passar do tempo e contribuir para a ocorrência de erros são a destruição das fibras cromossômicas ou a deterioração dos centrômeros – região que prende o cromossomo ao seu fuso. Relação entre a idade materna e a proporção de crianças nascidas com trissomia no cromossomo 21. SÍNDROME DE PATAU ou Trissomiado 13 Normalmente, os seres humanos apresentam 23 pares de cromossomos, ou seja, são 46 cromossomos repartidos em 23 pares de 2 cromossomos. Indivíduos com essa síndrome apresentam um cromossomo a mais no par 13, por isso é conhecida como trissomia do 13. Os portadores da trissomia 13 apresentam graves malformações do sistema nervoso central, como, por exemplo, arrinencefalia; baixo peso ao nascimento; defeitos na formação dos olhos ou ausência dos mesmos; problemas auditivos; anormalidades no controle da respiração; fenda palatina e/ou lábio leporino; rins policísticos; malformação das mãos. Defeitos cardíacos congênitos também estão comumente presente nesta síndrome, bem como defeitos urogenitais que englobam criptorquidia nos meninos, útero bicornado e ovários hipoplásicos nas meninas. Tanto nas mãos quanto nos pés pode haver polidactilia. CI TO G EN ÉT IC A 65www.biologiatotal.com.br LEITURA COMPLEMENTAR Síndrome de Patau: você conhece esta síndrome? A formação dos gametas envolve processos metabólicos complexos que, em caso de erro, podem levar a condições fatais ou alterações na normalidade do futuro embrião. Um pequeno erro durante a divisão celular, por exemplo, pode resultar na incorreta separação dos cromossomos, ocasionando o que chamamos de trissomias. A trissomia do cromossomo 21 – Síndrome de Down – é a mais comum, e, apesar de resultar em anormalidades e déficits no desenvolvimento, não envolve grandes riscos à vida dos portadores. Por outro lado, a trissomia de demais cromossomos geralmente resulta na inviabilidade do embrião.Descrita pela primeira vez em 1656, a trissomia do cromossomo 13 – Síndrome de Patau – leva a condições severas e é associada a baixas taxas de sobrevivência. Malformações do sistema nervoso central, defeitos no sistema cardíaco e anormalidades renais são alguns dos efeitos desta trissomia. Anatomicamente, microftalmia (redução do bulbo ocular), polidactilia (maior número de dedos) e lábio leporino (abertura no céu da boca) podem ser observados. Felizmente, a trissomia do cromossomo 13 é extremamente rara, ocorrendo em aproximadamente 1 a cada 12 mil nascidos vivos. As bases genéticas desta trissomia foram descobertas apenas em 1960 – três séculos após ter sido descrita pela primeira vez –, a partir de pesquisas realizadas pelo geneticista Klaus Patau. Os fatores que levam à trissomia ainda não são completamente compreendidos, porém, assim como a Síndrome de Down, a Síndrome de Patau está relacionada à idade materna. Natalia possui uma metade extra do cromossomo 13 – condição conhecida como trissomia parcial do cromossomo 13. Os tipos de trissomia do cromossomo 13: a trissomia completa é a forma mais severa da síndrome. 25 anos de idade. A taxa de sobrevivência à trissomia do cromossomo 13 aumenta, porém, em alguns casos diferenciados da síndrome. A trissomia em sua forma mais severa é denominada trissomia completa, quando todas as células do indivíduo possuem uma cópia extra do cromossomo. A trissomia em sua forma mosaica, por outro lado, ocorre quando algumas células possuem a cópia extra. Já a trissomia parcial resulta de uma cópia extra de metade do cromossomo. Existe, ainda, a trissomia resultante da translocação Robertsoniana, quando o cromossomo extra encontra-se ligado a outro cromossomo. Atualmente, o diagnóstico pré-natal da síndrome consiste em métodos ultrassônicos, bioquímicos e citogenéticos. Entretanto, estes métodos ainda são considerados insuficientes, uma vez que o diagnóstico ocorre mais facilmente após o segundo trimestre da gestação e principalmente após o parto, através da observação de anormalidades anatômicas. Em busca de uma melhora neste quadro, diversas pesquisas têm experimentado o desenvolvimento de novos métodos de diagnose pré-natal. Um grupo de pesquisadores americanos, por exemplo, pesquisa a utilização do plasma materno para o sequenciamento genético em busca desta e outras trissomias. Além de ser pouco invasivo aos fetos, este tem se mostrado um método bastante eficiente, detectando praticamente todos os casos antes do segundo trimestre de gestação. Além disso, o desenvolvimento de cirurgias de reparação tem melhorado a vida dos poucos sobreviventes à trissomia. Cirurgias cardíacas, maxilofaciais e plásticas podem melhorar o desempenho e a funcionalidade anatômica dos órgãos afetados, apesar de não resultar em grandes melhoras na taxa de sobrevivência dos pacientes. Apesar disto, a grande maioria dos indivíduos afetados por esta trissomia ainda apresentam características inviáveis à vida e, na maior parte dos casos (cerca de 98%) não sobrevivem à gestação ou ao parto. Fonte: Advances in Clinical and Experimental Medicine e Genetics in Medicine. Dentre as gestações corretamente diagnosticadas com a síndrome, menos de 20% conseguem ser levadas até o momento do parto. Menos de 10% dos nascidos sobrevivem ao primeiro ano de vida, e a grande maioria não sobrevive a mais que uma semana. Algumas dezenas de casos de sobrevivência foram reportados em todo o mundo, sendo o mais famoso deles o da ginasta Jenna Cole, que no ano passado completou 66 CI TO G EN ÉT IC A SÍNDROME DE EDWARDS A síndrome de Edwards, também conhecida como trissomia 18, é uma síndrome genética causada por uma trissomia do cromossomo 18. Assim, como a síndrome de patau o indivíduo também apresenta 47 cromossomos. Esta síndrome provoca atrasos no desenvolvimento do feto, resultando em malformações graves como cabeça pequena, pés com sola arredondada e problemas cardíacos, por exemplo, que não podem ser corrigidos e que, por isso, impedem a sobrevivência do bebê. MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS RELACIONADAS AO SEXO SÍNDROME DE KLINEFELTER A síndrome de Klinefelter ocorre quando uma pessoa do sexo masculino apresenta um cromossomo X a mais. Por causa da presença de um X a mais na genética sexual, a síndrome de Klinefelter é, muitas vezes, designada como síndrome 47 ou XXY. Dos 46 cromossomos humanos, os dois cromossomos sexuais determinam o sexo de uma pessoa. Na grande maioria das vezes, a síndrome de Klinefelter ocorre por causa de uma cópia extra do cromossomo X em cada célula (XXY). A maioria dos casos ocorre por erro na formação dos espermatozoides, na meiose I. As características mais comuns são: estatura elevada e magros, com braços relativamente longos; pênis pequeno; testículos pouco desenvolvidos; pouca pilosidade no púbis; níveis elevados de LH e FSH, podem apresentar uma diminuição no crescimento de barba; ginecomastia (crescimento das mamas), devido aos níveis de estrogênio (hormônio feminino) mais elevados do que os de testosterona (hormônio masculino). SÍNDROME DE TURNER A síndrome de Turner é bastante rara e atinge apenas indivíduos de sexo feminino que só apresenta um cromossomos X ao invés de dois. CI TO G EN ÉT IC A 67www.biologiatotal.com.br Esta mutação difere das anteriores por apresentar um cromossomo a menos no cariótipo, chamaremos essa mutação cromossômica numérica de monossomia. Esta síndrome se caracteriza por apresentarem 45 cromossomos. SÍNDROME DO TRIPLO X Mulheres com cariótipo 47 XXX Elas apresentam fenótipo normal, são férteis, mas muitas possuem um leve retardamento mental. Apresentam corpúsculo de Barr. SÍNDROME DO DUPLO Y A síndrome do duplo Y, como o nome já diz, afeta homens que possuem duas cópias do cromossomo Y. Possuem o cariótipo 47XYY. Os sintomas são estatura elevada e mudanças comportamentais, como por exemplo uma tendência maior a desenvolver comportamentos violentos. Alguns estudos observaram que 3% dos homens de um presídio apresentam esse cromossomo Y a mais no seu cariótipo. Geralmente o erro na meiose é de origem paterna. Justamente por possuir apenas um cromossomo X, essas mulheres não formam cromatina sexual ou corpúsculo de Barr. LEITURA COMPLEMENTAR Nova técnica torna possível a reprodução em indivíduosinférteis Para auxiliar no tratamento da infertilidade humana, um grupo de pesquisadores ingleses conseguiu desenvolver uma técnica capaz de eliminar um cromossomo extra que impede a reprodução. A técnica já foi testada em camundongos e os animais que eram inférteis, após a realização dos procedimentos, foram capazes de gerar descendentes saudáveis e férteis. 68 CI TO G EN ÉT IC A Nossos cromossomos X e Y são os grandes responsáveis pela determinação biológica do nosso sexo. Normalmente, pessoas do sexo biológico masculino possuem 1 cromossomo X e 1 cromossomo Y (XY), enquanto que pessoas do sexo biológico feminino, possuem 2 cromossomos X (XX). Mas nem sempre é assim... Por conta de alterações durante a divisão celular, 1 em cada 500 homens nascem com um cromossomo X ou Y extra, e por isso são portadores de um tipo de síndrome. Se uma pessoa possui um cromossomo X a mais (XXY), ele é portador da Síndrome de Klinefelter; quando possui um cromossomo Y a mais (XYY), ele é portador da Síndrome do Duplo Y. Estudar ambas as síndromes, mostrou que uma das consequências dessa alteração cromossômica numérica era a infertilidade. Para auxiliar no tratamento da infertilidade humana, um grupo de pesquisadores ingleses conseguiu desenvolver uma técnica capaz de eliminar este cromossomo extra que impede a fertilidade. A pesquisa foi realizada a partir da retirada de pequenas partes teciduais de orelhas de camundongos que possuíam algum tipo de trissomia relacionada aos cromossomos sexuais: XXY ou XYY. Do tecido conjuntivo extraído, os pesquisadores retiraram fibroblastos, que são células responsáveis principalmente pela síntese de colágeno e elastina (proteínas que dão firmeza e elasticidade à nossa pele). O procedimento consistiu em transformar os fibroblastos retirados em células-tronco que seriam capazes de se diferenciar em esperma. Durante a aplicação da técnica, os pesquisadores perceberam que algumas das células modificadas perderam o cromossomo sexual extra, responsável por causar a infertilidade. O experimento é preliminar e mais pesquisas serão necessárias para saber se a técnica também funcionará em humanos. Os pesquisadores ainda não conseguiram produzir esperma maduro fora do corpo, e esta parte do procedimento (ao injetar as células-tronco em um hospedeiro) oferece risco de formação de tumores. A redução desse risco, ou descoberta de uma nova maneira de produzir esperma maduro fora do corpo de um hospedeiro, é fundamental para que experimentos possam ser realizados em humanos num futuro próximo. Fonte: Science. A partir de estímulos químicos, os pesquisadores fizeram com que essas células-tronco se diferenciassem e se tornassem esperma. O esperma, quando injetado nos testículos dos camundongos, foi capaz de se desenvolver, tornando-se esperma maduro. Este, foi coletado e utilizado em técnicas de reprodução assistida, e o indivíduo foi capaz de gerar descendentes saudáveis e férteis. ANOTAÇÕES CI TO G EN ÉT IC A 69www.biologiatotal.com.br novo linknovo link https://bit.ly/2TEf8TN 70 EX ER CÍ CI O S 3 4 EXERCÍCIOS (PUCPR 2016) Algumas mutações genéticas, como a síndrome de Down, ocorrem quando um segmento de um cromossomo se prende a outro cromossomo que não é o seu homólogo. Assim, não necessariamente a síndrome de Down é causada por uma trissomia livre do cromossomo 21, mas também pode ser causada pela situação descrita, que é uma: duplicação. translocação. deleção. inversão pericêntrica. inversão acêntrica. (UDESC 2015) Analise a figura que representa um cariótipo humano. A representação refere-se ao cariótipo de um(a): homem com a síndrome de Klinefelter. homem com a síndrome de Down. mulher normal. mulher com a síndrome de Klinefelter. homem com um número normal de cromossomos. (UFJF-PISM 3 2015) Cientistas conseguiram, pela primeira vez, “silenciar” a molécula de DNA excedente, que caracteriza a Síndrome de Down. Num experimento com amostras de células, os pesquisadores inativaram uma das três cópias do cromossomo 21, que caracteriza a anomalia, tornando as células tratadas similares às de pessoas típicas, com apenas duas cópias. Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/ ciencia/2013/07/1312642-tecnica- experimental-corrige-sindrome-de-down-em-celula.shtml>. Acessado em 10/ago./2014. Além da trissomia do cromossomo 21, a Síndrome de Down também pode ocorrer por: 2 a a a a a a b b b b b b c c c c c c d d d d d d e e e e e 5 duplicação. inversão. deleção. translocação. isocromossomo. (PUCRJ 2010) Em um laboratório de citogenética, o geneticista deparou-se com o idiograma obtido do cariótipo de uma criança, mostrado a seguir: Observando-se esse idiograma, é CORRETO afirmar que essa criança apresenta o fenótipo de: um menino com Síndrome de Klinefelter. uma menina com Síndrome de Klinefelter. um menino com Síndrome de Down. um menino com Síndrome de Turner. uma menina com Síndrome de Turner. (UFF 2007) O cariótipo humano é constituído pelo conjunto completo dos cromossomos ordenados de um indivíduo. No exame pré-natal de um casal cuja futura mãe tenha mais de 35 anos de idade e apresente casos de doenças genéticas na família, o médico deve indicar uma avaliação do cariótipo fetal. O cariótipo humano esquematizado é referente a um indivíduo com certas características apontadas em uma das opções. Indique-a. Normal e do sexo masculino Com síndrome de Klinefelter e do sexo masculino Com síndrome de Down e do sexo masculino Com síndrome de Klinefelter e do sexo feminino Com síndrome de Down e do sexo feminino 1 EX ER CÍ CI O S 71www.biologiatotal.com.br 6 7 a a a a b b b b c c c c d d d d e e e e 8 (UFF 2008) Alguns indivíduos podem apresentar características específicas de Síndrome de Down sem o comprometimento do sistema nervoso. Este fato se deve à presença de tecidos mosaicos, ou seja, tecidos que apresentam células com um número normal de cromossomos e outras células com um cromossomo a mais em um dos pares (trissomia). Este fato é devido a uma falha no mecanismo de divisão celular denominada de não-disjunção. Assinale a alternativa que identifica a fase da divisão celular em que esta falha ocorreu. anáfase II da meiose anáfase I da meiose anáfase da mitose metáfase da mitose metáfase II da meiose (UEPA 2014) Pela primeira vez, cientistas conseguiram identificar uma maneira de neutralizar a alteração genética responsável pela Síndrome de Down. Em um estudo feito com células de cultura, pesquisadores da Universidade de Massachusetts, Estados Unidos, “desligaram” o cromossomo extra, presente nas células de pessoas com o distúrbio. Assim, eles foram capazes de corrigir padrões anormais de crescimento celular, característicos da Síndrome de Down. A descoberta abre portas para o desenvolvimento de novos mecanismos que poderão ajudar no tratamento do distúrbio. Adaptado de: http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/ cientistasdesligam-gene-que-causa-a-sindrome-de-down Sobre a alteração cromossômica referida no texto, afirma-se que: o cariótipo de mulheres com a síndrome é representado por 45,X. o cariótipo de homens com a síndrome é representado por 47,XXY. trata-se de uma monossomia do cromossomo sexual Y. trata-se de uma trissomia do cromossomo 21. os portadores da síndrome são altos e apresentam ginecomastia e azoospermia. (PUCRJ 2007) Existem algumas pessoas chamadas especiais porque possuem uma série de características diferentes da maioria da população. Entre essas, estão aquelas que possuem a ‘Síndrome de Down’, também conhecida como Mongolismo. Em relação a essa síndrome, podemos afirmar que: é uma anomalia genética, causada pela presença de 3 cromossomos 21 e transmitida sempre pela mãe. é uma anomalia congênita, causada pela presença de 3 cromossomos21 e transmitida sempre pela mãe. é uma anomalia genética, causada pela presença de 3 cromossomos 21 e transmitida por qualquer um dos pais. é uma anomalia congênita, causada pela ausência de um cromossomo sexual X ou Y. é uma anomalia genética, causada pela translocação de um dos cromossomos 21 para um 22. (UFPA 2016) A síndrome de Down consiste em um conjunto de desordens físicas e mentais causadas pela presença de um cromossomo 21 extra. Sobre esta e demais condições associadas, avalie o que se afirma a seguir: I. Nesta síndrome, ocorrem alterações no número de cromossomos, sem que ocorram necessariamente alterações estruturais nas moléculas de DNA da célula. II. Alterações deste tipo são classificadas como aneuploidias. No caso da síndrome de Down está correto afirmar que a fórmula cariotípica dos indivíduos afetados é 2n+1. III. A causa para a ocorrência da maioria das aneuploidias é a não disjunção (não segregação) de cromossomos no curso da meiose. IV. A incidência de síndrome de Down está relacionada com a idade materna: mães com idade mais elevada têm risco maior de darem à luz crianças com a síndrome. Está correto o que se afirma em: I, II e IV, apenas. I, II e III, apenas. II, III e IV, apenas. I, III e IV, apenas. I, II, III e IV. (ACAFE 2015) Recentemente foi noticiado que cientistas conseguiram “silenciar” cromossomo extra responsável pela síndrome de Down. A inserção de um gene pode “calar” a cópia extra do cromossomo 21, que causa a síndrome de Down, segundo um estudo publicado na revista Nature. O método pode ajudar pesquisadores a identificar os caminhos celulares por trás dos sintomas como deficiência cognitiva e desenvolver tratamentos direcionados. A pesquisa foi feita com células-tronco em laboratório. “A correção genética de centenas de genes em todo um cromossomo extra se manteve fora do reino da possibilidade [ate agora]. Nossa esperança e que para as pessoas que vivem com a síndrome de Down, esta primeira prova abra várias novas possibilidades excitantes para estudar a síndrome, e traga para a consideração a terapia cromossômica”, diz Jeanne Lawrence, uma bióloga celular da Escola de Medicina da Universidade de Massachusetts, nos EUA, principal autora do estudo. Fonte: Ciência Hoje, 17/07/2013 Disponível em: http://noticias.uol.com.br/ciencia 9 10 72 EX ER CÍ CI O S toda a coleção de cromossomos com a formação de células n, 3n, 4n e sucessivamente. IV. A síndrome de Down é um tipo de mutação cromossômica estrutural em que ocorre a trissomia do cromossomo 21; a síndrome do Cri du Chat é um exemplo de mutação cromossômica numérica que ocorre na ausência de um fragmento do braço curto do cromossomo 5. Assinale a alternativa correta. Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. (UFRGS 2007) Na novela Páginas da Vida, um dos temas tratados foi o nascimento de uma criança com síndrome de Down. Trata-se de uma menina gêmea de um menino que não apresenta a síndrome. Com base nessas informações, considere as afirmações a seguir. I - Esses gêmeos são dizigóticos. II - A síndrome de Down é uma aneuploidia sexual. III - A síndrome dessa menina pode ser decorrente de um erro durante a meiose I ou II. Quais estão corretas? Apenas I. Apenas II. Apenas III. Apenas I e III. Apenas II e III. (UFSC 2009) Aproximadamente uma a cada 600 crianças nasce com síndrome de Down, pois anomalias cromossômicas são frequentes na população. Na grande maioria dos casos, isso se deve à presença de um cromossomo 21 extranumerário. Quando bem assistidas, pessoas com síndrome de Down alcançam importantes marcos no desenvolvimento e podem estudar, trabalhar e ter uma vida semelhante à dos demais cidadãos.Sobre as anomalias no número de cromossomos, é CORRETO afirmar que: ocorrem ao acaso, sempre devido a um erro na ovulogênese. podem acontecer devido a erros na transcrição do RNA. podem ocorrer tanto na espermatogênese quanto na ovulogênese. ocorrem mais em meninas do que em meninos. ocorrem somente em filhos e filhas de mulheres que dão à luz em idade avançada. ocorrem preferencialmente em populações de menor renda, com menor escolaridade e pouca assistência médica. estão intimamente ligadas à separação incorreta dos cromossomos na meiose. a a a 01 b b b 02 c c c 04 d d d 08 e e 16 32 64 a b c d e Acerca das informaçõees acima e dos conhecimentos relacionados ao tema, assinale a alternativa correta. Quando há um aumento ou diminuição de um par de cromossomos, denominamos aneuploidia, podendo ser autossômica, como a Síndrome de Down, ou sexual, como a Síndrome de Patau. Crianças portadoras da Síndrome de Down têm 47 cromossomos, pois têm três cromossomos 21, ao invés de dois. Esta cópia extra de cromossomo expressará no organismo algumas características físicas específicas. Porém, o problema de saúde e de aprendizado provocado por essa trissomia varia de acordo com a genética familiar da criança e fatores ambientais, dentre outros. O fator cromossômico causador da Síndrome de Down e a não-disjunção mitótica, podendo ocorrer tanto na primeira quanto na segunda divisão. Quando acontece na primeira divisão, todos os gametas apresentam alteração numérica. Porém, quando ocorre na segunda divisão, teremos metade dos gametas normais e a outra metade com alteração numérica. Processo semelhante ao utilizado pelos cientistas para inativar o cromossomo 21 extra ocorre naturalmente com um dos cromossomos X da mulher. O cromossomo X inativado é sempre o que apresenta genes que determinam doenças genéticas, mecanismo este chamado de compensação de dose. (UFRGS 2014) Em julho de 2013, pesquisadores da Universidade de Massachusetts publicaram artigo, demonstrando ser possível desligar o cromossomo 21 extra, responsável pela Síndrome de Down. Os autores mimetizaram o processo natural de desligamento cromossômico conhecido para mamíferos. Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes a esse processo natural. ( ) O desligamento cromossômico ocorre em fêmeas. ( ) O cromossomo desligado naturalmente é o X. ( ) O corpúsculo de Barr corresponde a um autossomo específico de fêmeas. ( ) O desligamento cromossômico ocorre a partir da puberdade. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é V – V – F – F. V – F – V – F. F – V – V – F. F – F – V – V. V – F – F – V. (UDESC 2012) Analise as proposições abaixo, em relação às mutações: I. As mutações gênicas são alterações na sequência dos nucleotídeos do material genético. II. As mutações cromossômicas numéricas são aquelas que não modificam a quantidade de cromossomos de uma célula e sim a estrutura do cromossomo. III. As euploidias são casos de mutações cromossômicas, ocorrendo redução ou aumento em 12 11 13 14 EX ER CÍ CI O S 73www.biologiatotal.com.br (UFSC 2007) As anomalias cromossômicas são bastante frequentes na população humana; um exemplo disso é que aproximadamente uma a cada 600 crianças no mundo nasce com síndrome de Down. Na grande maioria dos casos, isso se deve à presença de um cromossomo 21 extranumerário. Quando bem assistidas, pessoas com síndrome de Down alcançam importantes marcos no desenvolvimento e podem estudar, trabalhar e ter uma vida semelhante à dos demais cidadãos. Sobre as anomalias do número de cromossomos, é CORRETO afirmar que: podem ocorrer tanto na espermatogênese quanto na ovulogênese. ocorrem mais em meninas do que em meninos. ocorrem somente em filhos e filhas de mulheres de idade avançada. estão intimamente ligadas à separação incorreta dos cromossomos na meiose.ocorrem ao acaso, devido a um erro na gametogênese. ocorrem preferencialmente em populações de menor renda, com menor escolaridade e pouca assistência médica. podem acontecer devido a erros na duplicação do DNA. (FAC. SANTA MARCELINA - MEDICINA 2016) 21 de março é o Dia Internacional da Síndrome de Down A data foi instituída pela Organização das Nações Unidas (ONU) em 2006 e faz alusão ao fato de as pessoas com Síndrome de Down possuírem 3 cromossomos no par 21. Segundo o Ministério da Saúde, no Brasil, de cada 600 a 800 nascimentos, um é de portador da Síndrome de Down. (www.planetaeducacao.com.br. Adaptado.) Considerando um casal cromossomicamente normal, explique: o evento que, na formação dos gametócitos secundários do pai ou da mãe, poderia levar à formação de uma criança com Síndrome de Down. como, ainda que os gametas produzidos pelos pais sejam cromossomicamente normais, o zigoto formado possa dar origem a uma criança com Síndrome de Down. 19 01 02 04 08 16 32 64 a a b b (UFPR 2013) Na síndrome de Down, geralmente ocorre uma trissomia do cromossomo 21, ou seja, a pessoa apresenta três cópias (cromátides) desse cromossomo, ao invés de apenas duas. Na maioria dos casos de síndrome de Down, a terceira cópia do cromossomo 21 é originada devido a um erro durante a formação dos gametas do pai ou da mãe. Que tipo de erro, durante a formação dos gametas do pai ou da mãe do portador de síndrome de Down, leva a uma trissomia como essa? (UNICAMP 2008) A síndrome de Down, também chamada trissomia do cromossomo 21, afeta cerca de 0,2% dos recém-nascidos. A síndrome é causada pela presença de um cromossomo 21 a mais nas células dos afetados, isto é, em vez de dois cromossomos 21, a pessoa tem três. A trissomia do cromossomo 21 é originada durante as anáfases I ou II da meiose. Quando ocorre a meiose? Cite um evento que só ocorre na meiose. Explique os processos que ocorrem na anáfase I e na anáfase II que levam à formação de células com três cromossomos 21. (UFRJ 2006) Ao analisar o cariótipo de células obtidas de uma criança com síndrome de Down, observou-se que 70% das células apresentavam 47 cromossomos, por exibirem a trissomia do cromossomo 21, e que 30% das células apresentavam um cariótipo normal, ou seja, 46 cromossomos, sem trissomia do 21. Responda se o fenômeno da não-disjunção do par de cromossomos 21 ocorreu antes ou depois da formação do zigoto. Justifique sua resposta. 15 16 17 18 74 EX ER CÍ CI O S 20 (UFU 2004) A ilustração adiante mostra o cariótipo de um indivíduo do sexo masculino com Síndrome de Down. Adaptado de Amabis, J. M e Martho, G. R. “Biologia das células”. São Paulo: Moderna. 2002. Qual é a aneuploidia existente na Síndrome de Down? Quais são os mecanismos responsáveis pelo aparecimento desta aneuploidia? Qual é a relação existente entre idade materna e a Síndrome de Down? a b c ANOTAÇÕES Cerca de 5% dos indivíduos com síndrome de Down têm uma translocação cromossômica na qual a terceira cópia do cromossomo 21 está ligada ao cromossomo 14. Caso essa translocação tenha ocorrido na gônada de um dos pais, como ela poderia levar a à síndrome de Down na criança? QUESTÃO BAGA CI TO G EN ÉT IC A 75www.biologiatotal.com.br GABARITO DJOW ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS 1 - [B] A translocução dos cromossomos 14 e 21 ou 21 e 22 podem provocar a síndrome de Down. 2- [E] O cariótipo apresentado revela os 23 pares de cromossomos de um homem normal, contendo vinte e dois pares de autossomos, um cromossomo X e um cromossomo Y. 3 - [D] Além da trissomia do cromossomo 21, a Síndrome de Down também pode ocorrer por translocações dos cromossomos 21 e 22 ou 14 e 21. 4- [A] O portador da síndrome de Klinefelter apresenta um cariótipo com presença de um cromossomo sexual (alossomo) X a mais que um indivíduo normal (47,XXY). Desse modo o idiograma desse indivíduo deve se apresentar com 47 cromossomos, sendo 44 autossomo, 2 alossomos X e um alossomo Y, apresentando o fenótipo masculino, porém, apresentando algumas características sexuais secundárias femininas durante a puberdade. 5 - [E] 6 - [C] 7- [D] Os indivíduos portadores da Síndrome de Down possuem um cromossomo 21 extra, apresentando uma trissomia autossômica. 8- [C] 9 - [E] Tosos os itens estão corretos e relacionados à Síndrome de Down. 10 - [B] A síndrome de Patau é autossômica (trissomia do cromossomo 13). O fator causador de aneuploidias é a não disjunção meiótica. O cromossomo X inativo em mulheres normais é materno em 50% de suas células somáticas e 50%, paterno. 11 -[A] A cromatina sexual ou corpúsculo de Barr é o cromossomo X que permanece inativo na interfase de fêmeas de mamíferos. A inativação de um dos cromossomos X de fêmeas levaria a uma compensação de dose, já que assim machos e fêmeas têm uma quantidade similar de produtos codificados pelos genes do cromossomo X. A inativação de um X em fêmeas ocorre no início do desenvolvimento embrionário. 12- [E] [I]. As mutações gênicas são aquelas que alteram o gene presente no material genético, como por exemplo, aumento, diminuição ou troca de nucleotídeos. [II]. As mutações cromossômicas alteram o número de cromossomos em uma célula. [III]. As euploidias alteram o número em toda coleção de cromossomos de uma célula. [IV]. A síndrome de Down é um tipo de mutação numérica, em que há um cromossomo a mais, neste caso o cromossomo 21, recebendo o nome de trissomia. A síndrome do Cri du Chat é uma mutação estrutural denominada deleção, onde parte do cromossomo 5. 13- [D] 14 - (04) + (64) = 68 15 - 01 + 08 + 16 = 25 16 - a) O evento meiótico que ocorre nos gametócitos secundários, do pai ou da mãe, que podem levar à formação de uma criança com Síndrome de Down é a não disjunção das cromátides do cromossomo 21. b) Uma criança com Síndrome de Down pode ser formada, em cerca de 2% dos casos, por um mosaico de células originadas a partir dos primeiros blastômeros formados a partir de um zigoto 2N = 46, no qual ocorreu um erro por não disjunção mitótica das cromátides-irmãs do cromossomo 21. Dessa forma, o indivíduo passa a possuir duas linhagens celulares: uma linhagem 2N= 46 e outra 2N=47. 17 - A síndrome de Down, geralmente, é causada pela não disjunção das cromátides do cromossomo 21 durante a anáfase II da meiose paterna ou materna. 18- a) A meiose ocorre por ocasião da produção de gametas, nos animais, e esporos, nos vegetais. A separação dos cromossomos homólogos é um processo exclusivo da meiose. b) Na anáfase I, o fenômeno da não-disjunção do par dos cromossomos 21 fará com que uma das células-filhas tenha 2 exemplares. No caso da anáfase II, a não-separação das cromátides poderá levar à formação de gametas com 2 cromossomos 21. 76 CI TO G EN ÉT IC A 19 - A não-disjunção foi pós-zigótica, decorrente de uma divisão mitótica anômala. Se a não-disjunção tivesse ocorrido antes da fecundação, o cariótipo anormal seria detectado em todas as células pesquisadas. 20- a) Trissomia do cromossomo 21. b) A síndrome de Down geralmente é causada pela não disjunção cromossômica durante a gametogênese paterna ou materna. Pode ocorrer também por meio da translocação dos cromossomos 14/21 ou 21/22. c) O aumento da incidência da síndrome de Down é proporcional ao aumento da idade materna no momento da gestação. QUESTÃO BAGA Na meiose, um cromossomo 14-21 combinado se comportará como um cromossomo. Se um gameta recebe o cromossomo 14-21combinado e uma cópia normal do cromossomo 21, ocorrerá a trissomia 21 quando este gameta combinar com um gameta normal durante a fertilização. ANOTAÇÕES CI TO G EN ÉT IC A 77www.biologiatotal.com.br contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut contato@biologiatotal.com.br /biologiajubilut Biologia Total com Prof. Jubilut @paulojubilut @Prof_jubilut biologiajubilut+biologiatotalbrjubilut
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