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GENÉTICA CROMOSSOMOS Espermatogênese Células germinativas (2n) Período germinativo Período de crescimento Período de maturação Período de diferenciação Espermatozóides Mitoses 2n Mitose 2n 2n Meiose n n n n n n n n n n 2n Crescimento sem divisão celular Espermatogônia Espermatócito I (2n) Espermatócitos II (n cromossomos duplicados) Espermátides (n) Ovulogênese Células germinativas (2n) Meiose II (só se completa se ocorre fecundação) São formados eventualmente Período germinativo Período de crescimento Período de maturação Ovogônias (2n) 2n Mitose Ovogônias (2n) 2n 2n Crescimento sem divisão celular Ovócito I (2n) Meiose I 2n Ovócito II (n cromossomos duplicados) n Primeiro glóbulo polar (n cromossomos duplicados) n n n glóbulos polares (n) n n Óvulo (n) CROMOSSOMOS Os cromossomos são estruturas filamentosas localizadas no interior do núcleo das células. Os cromossomos contém os genes que são os transmissores das características hereditárias. Os cromossomos, componentes do núcleo celular, só aparecem quando a célula está em divisão (meiose ou mitose). Tem uma estrutura filiforme, em forma de cadeia linear, mais ou menos alargada, e são compostos por ácidos nucléicos e proteínas. CROMOSSOMOS Os cromossomos contém o ácido nucléico, DNA (ácido desoxirribonucleico), o qual está formado pela união de pequenas moléculas, que se chamam nucleotídeos. No DNA só existem quatro tipos de nucleotídeos, diferenciando-se somente em um de seus componentes, as chamadas bases nitrogenadas. CROMOSSOMOS Os cromossomos são formados por duas cadeias de DNA repetidas que se espiralizam e se mantêm unidas, de forma que em um cromossomo se distinguem duas partes que são idênticas e recebem o nome de cromátides, que se unem por um ponto, o centrômero. O centrômero divide as cromátides em duas partes, que se denominam braços. O braço curto, é designado por p, e o braço longo por q. CROMOSSOMOS Um cromossomo é formado por duas cromátides, que são cadeias iguais de DNA. Eles possuem os mesmos genes e os mesmos alelos. Morfologicamente os cromossomos são classificados de acordo com a posição do centrômero e do comprimento dos seus braços. TIPOS DE CROMOSSOMOS Os cromossomos são classificados em metacêntricos, submetacêntricos e acrocêntricos. ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS ESTRUTURAIS EUPLOIDIAS ANEUPLOIDIAS CROMOSSÔMICAS GÊNICAS -HAPLOIDIA OU MONOPLOIDIA (n) -TRIPLOIDIA (3n) -TETRAPLOIDIA (4n) -PENTAPLOIDIA (5n) As triploidias, tetraploidias, pentaploidias, etc são também conhecidas como poliploidias ABERRAÇÕES NUMÉRICAS EUPLOIDIAS ANEUPLOIDIAS - NULISSOMIA (2n – 1 par) - MONOSSOMIA (2n – 1) -TRISSOMIA (2n + 1) -TETRASSOMIA (n + 2) ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS As alterações ou aberrações cromossômicas podem ser classificadas em dois grandes grupos: numéricas e estruturais. ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NÚMERICAS Euploidias: Alterações que envolvem todo o genoma, originando células cujo número de cromossomos é um múltiplo exato do número haplóide característico da espécie. Aneuploidias: São alterações que envolvem um ou mais cromossomos de cada par, dando origem a múltiplos não exatos do numero haplóide característico da espécie. EUPLOIDIAS A alteração é múltiplo exato do número haplóide (n). A sobrevivência de um indivíduo totalmente euplóide é impossível, e quase todos os casos de triploidia (3n) ou de tetraploidia (4n) somente foram observados em abortos espontâneos. Raros foram os casos que chegaram a termo e, mesmo assim, eram de natimortos ou de morte neonatal . 2N = 6 (Normal Diplóide) N = 3 (Monoplóide) 3N = 9 (Triplóide) 4N =12 (Tetraplóide) Euploidias Mutações Cromossômicas Numéricas (EUPLOIDIAS) EUPLOIDIA NA ESPÉCIE HUMANA TRIPLOIDIA Aberração cromossômica mais freqüente (20%) em abortos espontâneos Sintomas: Retardamento severo do crescimento, letalidade precoce (max 5 meses) Nascimento de crianças com malformações severas é muito raro Geralmente causada pela dispermia (dois espermatozóides - 1 óvulo) ANEUPLOIDIAS A maioria dos pacientes aneuplóides apresenta trissomia (três cromossomos em vez do par normal de cromossomo) ou, menos frequente, monossomia (apenas um representante de um cromossomo). O mecanismo cromossômico mais comum da aneuploidia é a não-disjunção meiótica, uma falha da separação de um par de cromossomos durante uma das duas divisões meióticas. ANEUPLOIDIAS NA ESPÉCIE HUMANA Autossômicas: envolvem os cromossomos que não fazem parte do par sexual • Síndrome de Down • Síndrome de Edwards • Síndrome de Patau Alossômicas: envolvem os cromossomos sexuais • Síndrome de Turner • Síndrome de Klinefelter • Sindrome do triplo X MONOSSOMIA Um dos gametas participantes da fecundação apresenta um cromossomo a menos. Síndrome de Turner (X0): A ausência de um cromossomo sexual determina baixa estatura, mau desenvolvimento do ovário e dos caracteres sexuais secundários, pescoço alado e má formação aórtica. POLISSOMIAS Um dos gametas participantes da fecundação apresenta um ou dois cromossomos a mais. TRISSOMIAS SÍNDROME DE DOWN (2N:47 OU 22AA + A + XX OU XY) OU TRISSOMIA DO 21. É a mais comum e mais conhecida das aberrações cromossômicas humanas. SÍNDROME DE DOWN A denominação mais antiga, mongolismo, que já está deixando de ser usada, refere-se ao tipo de fisionomia semelhante à de um oriental, produzido pelas pregas epicânticas características e a inclinação das fendas palpebrais para cima, que dão aos olhos um aspecto oblíquo. SÍNDROME DE DOWN Cariótipo - 47, XX ou XY, + 21. SÍNDROME DE DOWN Apresentam: retardo mental (baixo QI), hipotonia (fraqueza) muscular, MENOS PERISTALTISMO INTESTINAL baixa estatura, anomalia cardíaca, perfil achatado, orelhas pequenas com implantação baixa, olhos com fendas palpebrais oblíquas, ponte nasal achatada, língua grande, protusa e sulcada. Boca pequena encurvamento dos quinto dígitos, e aumento da distância entre o primeiro e o segundo artelho e prega única nas palmas. Mãos e pés pequenos, pele na nuca em excesso. Apresentam pontos brancos na íris, conhecidos como manchas de Brushfield As mãos e os pés tendem a ser pequenos e grossos, dedos dos pés geralmente curtos e o quinto dedo muitas vezes levemente curvado para dentro, falta de uma falange no dedo mínimo. Apresentam uma prega única nas palmas (prega simiesca). Na maioria das crianças, há um espaço grande entre o dedão e o segundo dedo, com uma dobra entre eles na sola do pé, enfraquecimento geral dos ligamentos articulares. É sabido, há muito tempo, que o risco de ter uma criança com trissomia do 21 aumenta com a idade materna. Por exemplo, o risco de ter um recém-nascido com síndrome de Down, se a mãe tem 30 anos é de 1 em 1.000, se a mãe tiver 40 anos, o risco é de 9 em 1.000. Na população em geral, a freqüência da síndrome de Down é de 1 para cada 650 a 1.000 recém-nascidos vivos e cerca de 85% dos casos ocorre em mães com mais de 35 anos de idade. TRISSOMIAS TRISSOMIA DO 18/ SINDROME DE EDWARDS: A maioria dos pacientes apresentam coma trissomia do cromossomo 18 apresenta cariótipo 47, XX ou XY, +18. Provavelmente 95% dos fetos com trissomia do 18 são abortados espontaneamente. As manifestações da trissomia do 18 sempre incluem retardamento mental e atraso do crescimento e, às vezes malformações graves no coração. SÍNDROME DE EDWARDS Cariótipo - 47, XX ou XY, +18. A morte ocorre em geral antes da primeira infância, aos 3 ou 4 meses de idade, mas pode ser protelada há quase 2 anos. TRISSOMIAS TRISSOMIA DO 13/ SINDROME DE PATAU. A trissomia do 13 é clinicamente grave e letal em quase todos os casos que sobrevivem até 6 meses de idade. O fenótipo inclui malformações graves do sistema nervoso central. Um retardamento mental acentuado está presente. SÍNDROME DE PATAU Cariótipo: 47, XX ou XY, + 13. 1 caso para 6000 nascimentos. Aproximadamente 45% dos afetados falecem após 1 mês de vida; 70%, aos 6 meses e somente menos de 5% dos casos sobrevivem mais de 3 anos. TRISSOMIAS TRISSOMIAS HETEROCROMOSSÔMICAS, DISTÚRBIOS NOS CROMOSSOMOS SEXUAIS: SÍNDROME DE KLINEFELTER (47, XXY): Os pacientes são altos e magros, com membros inferiores relativamente longos. Após a puberdade, os sinais de hipogonadismo se tornam óbvios. Os testículos permanecem pequenos e os caracteres sexuais secundários continuam subdesenvolvidos. TRISSOMIAS TRISSOMIA DO X (47, XXX)/SUPERFÊMEA: As mulheres com trissomia do X não são fenotipicamente anormais. São férteis. Algumas são identificadas em clínicas de infertilidade e outras em instituições para retardados mentais, mas provavelmente muitas permanecem sem diagnóstico. Há déficit significativo do desempenho em testes de QI, e cerca de 70% dos pacientes têm problemas de aprendizado graves. SÍNDROME DO XXX ou XXXX/ SUPERFEMEA Cariótipos: 47, XXX ou 48, XXXX ou 49, XXXXX • Mulheres com genitália normal e leve retardamento mental • Geralmente há deficiência de crescimento pré-natal, baixa estatura (XXXXX) • Ocorrência 1/1000 nascimentos do sexo feminino TRISSOMIAS SÍNDROME 47, XYY: É um dos cariótipos mais frequentemente observados. Despertou grande interesse após observar-se que a proporção era bem maior entre os detentos de uma prisão de segurança máxima, sobretudo entre os mais altos, do que na população em geral. Cerca de 3% dos homens em penitenciárias e hospitais de doentes mentais, possuem um cariótipo 47, XYY; no grupo de altura acima de 1,80 m, a incidência é bem maior (cerca de 20%). TRISSOMIAS Os meninos XYY identificados em programas de triagem neonatal sem vício de averiguação, são altos e têm um risco aumentado de problemas do comportamento, em comparação com meninos cromossomicamente normais. Frequências de aneuploidias por cada 1000 nascidos vivos Aneuploidia Freqüência (/1000) Síndrome Cariótipo Trissomia do 21 1,5 de Down 47, + 21 Trissomia do 18 0,12 de Edward 47, + 18 Trissomia do 13 0,07 de Patau 47, + 13 Monossomia do X 0,4 de Turner 45, X0 XXY 1,5 de Klinefelter 47, XXY XXX 1 a 2 do Poli X 47, XXX XYY 1,5 1,5 do duplo Y 47, XYY DELEÇÃO: perda de um segmento do cromossomo DUPLICAÇÃO: um cromossomo com um segmento duplicado INVERSÕES: quando um segmento do cromossomo originado de duas quebras sofre rotação de 180° e é ressoldado. Quando a inversão envolve o centrômero: pericêntrica Quando não envolve o centrômero: paracêntrica TRANSLOCAÇÃO: troca de segmentos entre cromossomos não homólogos. ISOCROMOSSOMOS: Resultam de um erro na divisão do centrômero, que ao invés de separar as cromátides separa os braços do cromossomo. ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS INVERSÃO Podem ser: PARACÊNTRICAS: centrômeros fora da inversão PERICÊNTRICAS: inclui os centrômeros na inversão A ocorrência de uma permuta no local de uma inversão paracêntrica fará com que de cada bivalente surjam dois cromossomos gaméticos anormais (um dicêntrico, a ponte, e outro acêntrico), um normal e outro com a inversão original: A tensão faz a ponte romper-se, formando 2 cromossomos com deleções terminais. INVERSÃO A ocorrência de permuta em uma inversão pericêntrica fará com que um bivalente dê origem a dois cromossomos anormais (ambos com uma deficiência e uma duplicação), um cromossomo normal e outro com a inversão original. INVERSÃO TRANSLOCAÇÃO Dois cromossomos não homólogos sofrem quebras e há a soldadura de um segmento cromossômico a uma região fraturada de outro. Existem dois tipos principais: TRANSLOCAÇÕES RECÍPROCAS: Resultam de quebra de cromossomos não homólogos, com trocas recíprocas de segmentos soltos. Quando os cromossomos de uma translocação recíproca, balanceada, heterozigota se pareiam na meiose, forma-se uma figura quadrirradial (em forma de cruz). Na anáfase os cromossomos se segregam a partir desta configuração de três maneiras possíveis: TRANSLOCAÇÃO Produtos meióticos duplicados e deficientes para regiões diferentes: INVIÁVEL! TRANSLOCAÇÃO Dois cromossomos podem segregar juntos, como as partes recíprocas dos translocados: PRODUTOS VIÁVEIS! TRANSLOCAÇÃO Quando centromêros homólogos migram para o mesmo pólo, evento raro: INVIÁVEL! TRANSLOCAÇÃO A translocação recíproca é confialvelmente diagnosticada pela proporção de 50% dos gametas ou zigotos viáveis, devido a igualdade de segregações adjacentes e alternadas; • Em plantas 50% dos gametas são abortados; • Em animais 50% dos zigotos são abortados, ou seja, há formação dos gametas. TRANSLOCAÇÃO TRANSLOCAÇÃO ROBERTSONIANA e Síndrome de Down Probabilidade de transmissão de um portador: 1/3 SÍNDROME DE DOWN E ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS “Também já foram observados os casos de Síndrome de Down, com translocação do cromossomo 21 para outros cromossomos, como, por exemplo, o 22. Além disso, em alguns casos parece haver um isocromossomo 21, isto é, um cromossomo que é constituído pelo braço longo do cromossomo 21 em duplicata. Note que uma pessoa com 45 cromossomos, dos quais um é um isocromossomo do braço longo 21, embora seja fenotipicamente normal, terá um risco de 100% de ter filhos com Síndrome de Down.” SÍNDROME DO "MIADO DE GATO“ (CRI DU CHAT) DELEÇÃO CROMOSSOMO 5 Peso baixo ao nascer Deficiência mental Microcefalia Face arredondada Choro como o miado de gato. SÍNDROME DO MIADO DO GATO (5P-) - ESTRUTURAL - DELEÇÃO Há uma deleção do braço curto do cromossomo 5. Tal síndrome recebeu esse nome em virtude do choro típico dos pacientes afetados, o qual lembra o miado de gatos. Outras características são hipotonia muscular, microcefalia, pavilhão das orelhas dismórficos, pregas epicânticas, malformações dos membros. SÍNDROME DE PRADER-WILLI E SÍNDROME DE ANGELMAN Apesar das manifestações clínicas diferentes, estas duas síndromes decorrem da mesma alteração genética que ocorre no braço longo do cromossomo 15. Cerca de 70% dos casos de Prader Willi apresentam a deleção no cromossomo 15 proveniente do pai e em 60% dos casos de Angelman a deleção ocorre no cromossomo proveniente da mãe. SÍNDROME DE PRADER-WILLI E SÍNDROME DE ANGELMAN Prader-Willi A Síndrome de Prader-Willi caracteriza-se por hipotonia severa, choro fraco e dificuldade para alimentar-se. Após o período neonatal, entretanto, ascrianças apresentam hiperfagia, obesidade, baixa estatura, hipogonadismo, mãos e pés pequenos e atraso geral do desenvolvimento. A Síndrome de Angelman é uma doença genética não progressiva que se caracteriza por severo atraso do desenvolvimento físico e mental, ausência de fala, ataxia, tremores, macrostomia e braquicefalia. Angelman DUPLICAÇÃO DO CROMOSSOMO 3 40 casos relatados; Retardamento mental severo; Anormalidades cerebrais; Convulsões. SÍNDROME DO “OLHO DE GATO“ DUPLICAÇÃO CROMOSSOMO 22 Crescimento normal Deficiência Mental Leve (ou Normal com retardo emocional) Defeitos Cardíacos (mais de 1/3) Retorno venoso pulmonar anômalo Atresia Anal DUPLICAÇÃO CROMOSSOMO 4 Tendência a obesidade Altura entre 145 e 150cm Retardamento mental severo Convulsões Microoftallmia Choro com boca assimétrica MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS E CÂNCER Cromosomos de um tumor de mama, mostrando anormalidade na estrutura e no número: Na imagem colorida, podem-se observar múltiplas translocações, incluindo uma dupla, apontada pela seta branca, formada por duas partes do cromossomo 8 (verde) e um pedaço do 17 (púrpura). O cariótipo contém 48 cromossomos, ao invés do número normal, 46. TRANSLOCAÇÕES E CÂNCER – CROMOSSOMO PHILADELPHIA A Leucemia Mielóide Crônica (LMC) é uma doença clonal caracterizada pela proliferação e acúmulo de células tumorais mielóides e seus precursores, induzida pela transformação neoplásica de uma das células hematopoéticas. TRANSLOCAÇÕES E CÂNCER – CROMOSSOMO PHILADELPHIA Esse clone possui uma anormalidade citogenética que se caracteriza pela translocação recíproca entre os cromossomos 9 e 22, resultando na formação do cromossomo Philadelphia - Ph. A conseqüência molecular dessa translocação é a formação de um gene anormal resultante da fusão do gene BCR do cromossomo 22, com o proto-oncogene ABL localizado no cromossomo 9. TRANSLOCAÇÕES E CÂNCER – CROMOSSOMO PHILADELPHIA Esses eventos resultam na transcrição de um mRNA quimérico BCR/ABL que codifica uma proteína alterada que, “in vitro”, apresenta atividade tirosina quinase exacerbada quando comparada com a proteína ABL normal e que parece estar envolvida com a leucemogênese. Ex. das proteínas fundidas ligando-se ao substrato e, abaixo, inibição da proteína por competição devido a tratamento com droga. DUPLICAÇÃO Cópia extra de alguma região cromossômica, a duplicação parece ser bem menos nociva que a deleção. Duplicação no cromossomo 5q • 46, XX ou XY, 5q (duplicação de cerca de 10% do braço longo do cromossomo 5). • Características: Retardamento Físico e Mental, Boca pequena, Testa protusa Figura ao lado foi digitalizada a partir da figura C da página 347 do Livro "Color Atlas of Genetics"de Eberhard Passarge publicado pela Editora Thieme em 1995. DUPLICAÇÃO – Alguns casos em humanos Duplicação no cromossomo 10q Duplicação - 10q24 a qter •Deficiência de crescimento pré-natal •Peso médio ao nascimento 2,7 kg •Deficiência Mental Severa •Microcefalia •Face achatada com região frontal alta •Fissuras palpebrais pequenas •Sindactilia •Malformações Cardíacas e Renais em 50% •50% morre no 1º ano de vida Figura (ao lado) digitalizada a partir da figura 1 da página 55 do Livro "Smith - Padrões Reconhecíveis de Malformações Congênitas" 5ª ed. de Kenneth L. Jones publicado pela Editora Manole 1998 DUPLICAÇÃO – Alguns casos em humanos Síndrome do Olho de Gato Duplicação no cromossomo 22 Duplicação - 22pter a q11 • Crescimento normal • Deficiência Mental Leve (ou Normal com retardo emocional) • Coloboma inferior da Íris • Defeitos Cardíacos (mais de 1/3) • Retorno venoso pulmonar anômalo • Atresia Anal • Hipertelorismo leve Figura digitalizada a partir da figura 1 e 2 da página 69 do Livro "Smith - Padrões Reconhecíveis de Malformações Congênitas" 5ª ed. de Kenneth L. Jones publicado pela Editora Manole 1998 DUPLICAÇÃO – Alguns casos em humanos
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