Mutações e reparos

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Mutações e reparos 
-Na molécula de dna- 
A mutação é basicamente uma mudança na estrutura do DNA e/ou erros de replicação. Logo, é ela quem causa a variação 
na informação genética que os descendentes (células ou organismos) receberão. Elas são responsáveis tanto por manter a vida, 
pois são a fonte de todas as variações genéticas e também matéria-prima da evolução, quanto por causar grande sofrimento, 
causando efeitos prejudiciais, como por exemplo, doenças e distúrbios. 
 
 
1. AS MUTAÇÕES PODEM SER DIVIDIDAS EM DUAS CATEGORIAS, EM RELAÇÃO, AO LOCAL ONDE 
OCORREM: 
 
a) Somáticas - surgem em células somáticas (todas as células, menos as sexuais), podendo surgir durantes a mitose, o que 
possibilita que as células filhas geradas (clones) possuam a mutação e ela seja transmitida a cada nova divisão. Essas células 
tendem a morrer ou serem substituída por células normais, no entanto, as células com uma mutação somática que estimula a 
divisão celular podem aumentar o número e se disseminar; esse tipo de mutação pode dar origem a células com uma vantagem 
seletiva e é a base para os cânceres. 
b) Germinativa- surgem em células que dão origem aos gametas (óvulos e espermatozoides), ela pode ser transmitida a futuras 
gerações, produzindo organismos que irão possui-la em todas as suas células. 
 
• Normalmente em indivíduos multicelulares, quando se fala em mutação, em geral, estamos falando de mutações 
germinativas. 
• Além disso, elas podem ser divididas em dois tipos, as mutações gênicas (que afetam um único gene) e cromossômicas 
(que afetam a estrutura do cromossomo ou o número de cromossomos); 
 
 
2. TIPO DE MUTAÇÕES GÊNICAS 
 
a) Substituição de base: alteração de um único nucleotídio no DNA. Existem dois tipos de substituições de base. A transição, 
ocorre quando uma purina é substituída por uma outra purina (A e G) ou uma pirimidina é substituída por outra pirimidina (C 
e T); E a Transversão, quando uma purina é substituída por uma pirimidina ou uma pirimidina é substituída por uma purina. 
 
 
 
b) Inserções e deleções: adição ou a remoção, respectivamente, de um ou mais pares de nucleotídeos. Logo, levam a mudanças 
no quadro de leitura, o que altera todos os aminoácidos codificados (quando somente um nucleotídeo é incorporado), podem 
introduzem códons de parada prematuros. As inserções e deleções compostas por múltiplos de três nucleotídios deixam o quadro 
de leitura intacto, embora a adição ou remoção de um ou mais aminoácidos ainda possa afetar o fenótipo. Os que não afetam o 
quadro de leitura são chamados de inserções no quadro de leitura e deleções no quadro de leitura. 
 
 
c) Repetições expandidas- quando o número de cópias de um conjunto de nucleotídeos é aumentada. (repetições expandidas 
de nucleotídeos). Os números maiores de repetições de nucleotídios estão associados a várias doenças genéticas humana. 
 
 
2.1. Efeitos fenotípicos das mutações: outra forma de classificação dos tipos de mutações gênicas: 
 
a) Mutação direta - altera o fenótipo do tipo selvagem, enquanto uma mutação reversa (uma reversão) muda um genótipo 
mutante de volta para o tipo selvagem. 
b) Mutação missense - Uma substituição de base que resulta em um diferente aminoácido na proteína é chamada de mutação 
missense 
c) Mutação nonsence - muda um códon com sentido (que especifica um aminoácido) em um códon sem sentido (que termina 
a tradução) 
d) Mutação silenciosa – muda o códon, no entanto, ele continua especificando o mesmo aminoácido. 
e) Mutação neutra – é uma mutação missense que altera a sequência de aminoácidos da proteína, mas não muda sua função 
de forma significativa. altera a sequência de aminoácidos em uma proteína, no entanto, por um outro com quimicamente 
semelhante. 
 
 
ps.: Todas as mutações a cima são de substituição de bases. 
 
 
2.2. Mutações supressoras: 
 
Uma mutação supressora é uma mudança genética que esconde ou suprime o efeito de outra mutação. O indivíduo com mutação 
supressora é um duplo mutante, tendo a mutação original e a mutação supressora. 
 
a) Intragênica- ocorre no mesmo gene que tem a mutação a ser suprimida e pode mudar um segundo nucleotídio no mesmo 
códon alterado pela mutação original, produzindo um códon que especifica o mesmo aminoácido que o especificado pelo códon 
original, não mutante. Também podem suprimir uma mutação no quadro de leitura. Se a mutação original for a deleção de uma 
base, então a adição de uma única base em um local do gene restaura o quadro de leitura original. 
 
 
 
 
 
 
 
b) Intergenica – ocorre em um gene diferente daquele que carreia a mutação original. Como por exemplo, uma mutação ocorre 
em um determinado códon do mRNA e a mutação supressora em um gene diferente que codifica um tRNA; essa segunda 
mutação resultaria em um códon capaz de parear com o códon de mutante. 
 
 
 
 
 
3. FATORES CAUSADORES DE MUTAÇÕES 
 
Mutações espontâneas – erros internos. Ex.: 
a) Shifts tautoméricos – ocorrem quando as posições dos prótons nas bases de DNA mudam, desse modo as bases passam à 
formas raras chamadas de tautômeros, com isso, outras formas de pareamento surgem, pois a forma rara da citosina irá parear 
com adenina etc. (entretanto, nunca houve evidências convincentes de que os raros tautômeros são a causa das mutações 
espontâneas. Além disso, a pesquisa atualmente mostra poucas evidências de tautômeros no DNA) 
 
b) Erros de incorporação e replicação- surge a partir de pareamentos incorretos entre bases (A e G ou T e C) após a 
incorporação (durante a replicação) e pode levar a um erro de replicação (quando essa fita for duplicada) o que gera uma 
mutação permanente, já que não será mais possível notar o a base mutada como um erro, pois, após a duplicação ela irá se 
parear com uma base correspondente. 
 
 
 
 
c) Deleções e inserções- quando uma fita de nucleotídeos forma uma pequena alça, o que pode gerar uma inserção na próxima 
duplicação (aumentando o tamanho original. Isso quando a alça está na fita recém). Quando isso ocorre na fita molde, a fita que 
está sendo sintetizada terá uma deleção (diminuindo) o que será passado durante as novas replicações. 
 
 
 
d) Química espontânea- depurinação, a perda de uma base purina de um nucleotídeo, gerando um lacuna que não serve como 
molde, o que ocorre na maioria das vezes é que uma base A é incorporada na fita que está sendo sintetizada (na diração da 
lanuna) , gerando um erro de incorporação e por consequência um, de replicação. 
 
 
 
desaminação, a perda de um grupo amino (NH2) de uma base, o que alterar suas propriedades de pareamento, por exemplo, a 
citosina produz uracila, que pareia com adenina na replicação. essa mudança química é uma mutação de transição. Esse tipo de 
mutação é evitado por enzimas que removem a uracila sempre que ela é encontrada no DNA 
 
 
 
Mutações induzidas – erros causados por fatores externos. Ex.: 
Químico 
 
a) Análogos de base – substâncias químicas com estruturas semelhantes à de qualquer uma das quatro bases padrão do 
DNA, por exemplo, 5-bromouracila (5BU) é o análogo da timina; ele tem a mesma estrutura da timina, exceto por ter um 
átomo de bromo (Br) no átomo do carbono 5 em vez de um grupo metila. a 5-bromouracila pareia normalmente com a 
adenina, mas quando ionizada, pode parear com guanina por oscilação. 
 
 
 
 
b) Agentes alquilantes – substâncias químicas que doam grupos alquila, como metila (CH3) e etila (CH3-CH2) a bases 
nucleotídeos. Por exemplo, etilmetilsulfonato (EMS) adiciona um grupo etila à guanina, produzindo O6-etilguanina, que 
pareia com timina. 
c) Desaminação – pode ser induzida por algumas substâncias químicas. Por exemplo, o ácido nitroso desamina a citosina, 
criando uracila, que no próximo ciclo de replicação pareia com adenina. 
d) Hidroxilamina – adiciona um grupo hidroxila a citosina, convertendo-a em hidroxilaminocitosina, o que aumentaa 
frequência de tautômero que pareiam com A 
e) Reações oxidativas – Essas formas reativas de oxigênio danificam o DNA e induzem mutações ao provocarem 
mudanças químicas no DNA. Por exemplo, a oxidação converte guanina em 8-oxi-7,8-di-hidrodesoxiguanina, que 
frequentemente faz um pareamento incorreto com adenina em vez de citosina. 
f) Agentes intercalantes – distorcem a estrutura tridimensional da hélice, se inserindo entre as bases adjacentes no DNA, 
provocando inserções e deleções de um nucleotídio na replicação. Produzem mutações no quadro de leitura. 
 
 
Radiação 
 A chamadas radiações ionizantes (os raios X, gama e cósmicos) são capazes de penetrar nos tecidos e danificar o 
DNA. Elas expulsam os elétrons dos átomos onde eles se encontram, modificando as moléculas estáveis em radicais livres e 
íons reativos que então alteram as estruturas de bases e quebram as ligações fosfodiéster no DNA (A radiação ionizante 
também provoca rupturas de fita dupla no DNA. As tentativas para reparar essas rupturas podem produzir mutações 
cromossômica). A luz ultravioleta provoca mutações principalmente ao produzir dímeros de pirimidina que interrompem 
a replicação e a transcrição. O sistema SOS torna possível que as bactérias superem os bloqueios de replicação, mas 
introduz erros na replicação. 
 
 
 
 
 
4. REPARO 
a) Reparo do pareamento errado - em E. coli, as proteínas que fazem o reparo, diferenciam entre as fitas antiga e nova 
por grupos metila 
em sequências especiais da fita antiga. Após a replicação, os nucleotídios adenina na sequência GATC são metilados O 
complexo de reparo de pareamento errado produz uma sequência GATC não metilada próxima das bases 
malpareadas. Ele corta a fita não metilada no sítio GATC e degrada a fita entre o corte e as bases malpareadas A DNA 
polimerase e a DNA ligase preenchem o espaço da fita não metilada com nucleotídios corretamente pareados 
 
 
 
a) Reparo direto – coloca as estruturas modificadas em suas formas originais. Ex.: As enzimas chamadas fotoliase, que usam 
a energia capturada da luz para quebrar as ligações covalentes que unem as pirimidinas como um dímero. As enzimas 
chamadas O6-metilguanina-DNA metiltransferase que removem o grupo metila da O6- metilguanina, restaurando a base para 
guanina etc. 
 
Reparo por excisão de bases – A base modificada é primeiro identificada e retirada (pela DNA glicosilases), após a ligação 
entre base e o carbono 1’ ser rompida, a uma enzima chamada AP endonuclease corta a ligação fosfodiéster, então o 
nucleotídeo inteiro é substituído. A DNA polimerase adiciona um ou mais novos nucleotídeos e a DNA ligase sela o corte. 
Assim a sequência é restaurada. 
 
 
 
Reparo por excisão de nucleotídeos – remove lesões volumosas de DNA (como dímeros de pirimidinas), repara muitos tipos 
de dano ao DNA, eese processo é complexo e vários genes participam dessas etapas em humanos. Primeiro um complexo de 
enzimas analisa o DNA, em busca de erros, enzimas adicionais separam as duas fitas de nucleotídios da região danificada, e as 
proteínas ligadoras de fita única estabilizam as fitas separadas, uma parte dela – região ao entorno do local onde está a lesão - 
é então clivada por helicases e a lacuna é preenchida pela DNA polimerase e por DNA ligase 
 
 
 
 
 
4.1. REPARO DE QUEBRA DA FITA DUPLA 
 As quebras de fita dupla são causadas por radiação ionizante, radicais livres oxidantes e outros agentes que danificam o 
DNA. 
 
a) Recombinação homóloga - usar a informação genética idêntica ou quase idêntica contida em outra molécula de DNA, em 
geral uma cromátide-irmã, o mesmo mecanismo empregado no processo de recombinação homóloga responsável pelo 
crossing over. Essa recombinação inicia com a remoção de alguns nucleotídios nas extremidades rompidas, seguida por 
invasão, deslocamento e replicação da fita 
 
b) Junção de extremidades não homólogas – A junção de extremidades não homólogas repara as quebras de fita dupla 
usando um molde homólogo. Essa via é usada quando a célula está em G1 e uma cromátide-irmã não está disponível para 
reparo pela recombinação homóloga. A junção de extremidades não homólogas usa proteínas que reconhecem as 
extremidades rompidas do DNA, liga as extremidades e então as une. Essa junção está mais suscetível a erros do que a 
recombinação homóloga e leva a deleções, inserções e translocações. 
 
 
 
 
 
 
 
Referências: 
Pierce, Benjamin A. Genética: um enfoque conceitual / Benjamin A. Pierce; tradução Beatriz Araujo do Rosário. - 5. ed. - Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Este é um resumo baseado na bibliografia citada logo acima; caso tenha alguma dúvida é só dar uma olhadinha 
no capítulo 18 do livro” 
 
Foco sempre!