Olá a todos! Como sabemos, a nossa sociedade depara-se com vários vicios prejudicias ao nosso organismo e, no entanto, não somos informados de todas as consequências desses vícios. Por isso, foi-nos proposto pela nossa professora de biologia a elaboração de um trabalho que visa a visualização, identificação, e contagem das modificações que eles provocam no nosso organismo, mais propriamente nas nossas células. Este projeto vai ser elaborado ao longo do ano letivo e tem como objetivo, também, entrar num concurso cientifico. Nesta primeira postagem vamos fazer uma pequena introdução ao que falaremos no nosso trabalho, sendo que, as próximas serão feitas ao longo do avanço do mesmo.
O desenvolvimento e as alterações que ocorrem num organismo são originários da interação do material genético com os fatores ambientais. Quando esse material sofre alterações, estas são designadas por mutações. Em organismos multicelulares, as mutações podem ser consideradas mutações de linhagem germinativa ou mutações somáticas, quando ocorrem durante o processo de duplicação do ADN com vista à divisão celular, quer se trate de mitose ou meiose, afetando, desta forma, os gâmetas ou as células somáticas, respetivamente. Estas mutações podem ser genéticas ou cromossómicas.
As mutações de linhagem germinativa são aquelas em que, eventualmente, todas as células que descendem desse gâmeta serão portadoras dessa mutação, enquanto as mutações somáticas apenas terão reflexo no conjunto de células descendentes daquele que sofreu a mutação, podendo, por isso, restringir-se só a uma pequena zona do organismo. São estas mutações responsáveis por alguns tipos de cancro. Em alguns casos, as plantas podem transmitir este tipo de mutações aos seus descendentes, de forma assexuada ou sexuada, quando as gemas delas se desenvolvem numa parte que sofreu mutação. Tanto as mutações de linhagem germinativa como as somáticas podem ser de ordem genética ou cromossómica.
Quando ocorre mutação por substituição, inserção, deleção ou nonsense de nucleótidos estamos perante mutações génicas e quando há alteração na estrutura ou no número de cromossomas estamos perante mutações cromossómicas. Ocorre substituição, quando um nucleótido de uma cadeia polipeptídica é substituído por outro, podendo resultar na codificação de um aminoácido diferente do que, normalmente, seria codificado. Por outro lado, pode verificar-se uma adição de um ou mais nucleótidos na sequência de DNA, devido à ocorrência de erros durante a fase da replicação ou por uma porção de DNA capaz de se movimentar de uma região para outra no genoma , denominando-se de inserções. Estas, na região codificadora de um gene, podem alterar o corte do mRNA ou causar mudança na leitura de codões, originando assim alterações significativas no produto genético. Por fim pode ocorrer a eliminação/remoção de um ou mais nucleótidos da sequência de DNA, modificando (como nas inserções) a leitura do gene. É importante realçar que uma deleção não é o oposto de uma inserção, as deleções são aleatórias, enquanto as inserções consistem numa sequência inserida em locais que não são completamente aleatórios. Parecida ás mutações por substituição, as nonsense, caraterizam-se por originarem codões de terminação, numa determinada cadeia de nucleótidos, pela substituição de um desses, o que faz com que a proteína se torne mais pequena.
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| Figura1- Mutações génicas |
Contudo, nem sempre essas mutações demonstram-se ao nível do fenótipo, caraterizando-se por mutações silenciosas. Isto acontece por vários motivos. Um deles é a redundância do código genético, que significa que vários codões codificam o mesmo aminoácido. Desta forma, quando há substituição de nucleótidos num codão, se o codão originado codifica o mesmo aminoácido não há alteração da proteína que seria codificada, pelo que, a mutação não será relevante. As outras duas possibilidades ocorrem quando um aminoácido é substituído mas tem a mesma função do aminoácido original, não alterando a proteína, ou quando o aminoácido substituído inclui-se numa parte da proteína que não é relevante para a sua função.
Porém, isto não acontece nas mutações cromossómicas, porque, estas sendo ao nível da estrutura ou no número dos cromossomas, é alterado uma grande parte de genes, logo, não é possível impossibilitar a sua expressão ao nível do fenótipo.
Nas mutações cromossómicas estruturais, que ocorrem durante o crossing-over, verifica-se uma alteração ao nível de segmentos/porções de cromossomas, existindo quatro tipos destas mutações: deleção, translocação, duplicação e inversão. A deleção representa a perda de uma porção do material cromossómico, originando falta de genes na extremidade ou no centro dos cromossomas, estas estão associadas a grandes incapacidades ex. (síndrome mio do gato).Na translocação pode haver a transferência de parcial ou total material genético de um cromossoma para outro não homólogo (translocação simples), ou troca de segmentos entre dois cromossomas não homólogos (translocação recíproca). Quando ocorre a adição de um segmento cromossómico resultante do cromossoma homólogo, estamos perante a duplicação, pois desta forma surge um conjunto de genes em duplicado. Estas alterações cromossómicas são muito importantes sob o ponto de vista da evolução, porque fornecem informação genética complementar, potencialmente capaz de assumir novas funções.
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| Figura 2- Mutações cromossómicas estruturais |
Aquando da alteração do número de cromossomas característico de uma espécie (euploide- cariótipo com o número normal de cromossomas), numa célula, estamos perante mutações cromossómicas numéricas. Estas podem ser poliploidias e aneuploidias e ocorrem durante a anafase I e anafase II da meiose. Nas poliploidias, durante a meiose, multiplicam-se o conjunto de todos os cromossomas, resultante, geralmente, de uma falha na separação dos cromossomas, podendo, em caso mais raros, ser originárias da união de mais do que dois gâmetas. Estas mutações originam células triploides (3n), tetraploide (4n), e assim por diante., e não ocorrem nos humanos e na maioria dos mamíferos, mas sim em plantas, por exemplo.Enquanto nas aneuploidias os erros na separação dos cromossomas apenas envolvem um determinado par de homólogos (autossómicos ou heterossómicos), dando origem em trissomias, monossomias, e ,mais raramente, polissomias e nulissomias. Nas trissomias, existe mais que dois cromossomas para o mesmo par, caso sejam mais que três dá-se o nome de polissomia. Pelo contrário, quando há falta de um dos cromossomas de um par estamos perante uma monossomia. Em outros casos, ainda, há a ausência total dos cromossomas de um certo par (nulissomia) .
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| Figura 3- Mutações cromossomicas numéricas (trissomia 21) |
As mutações, em geral, levam ao mau funcionamento das células e, consequentemente, do organismo devido á deformação que provocam nas proteínas, originando doenças. Porém, nem todas as mutações provocam anomalias, mas sim efeitos positivos, denominando-se, assim, de mutações benéficas. Estas levam a novas versões de proteínas que ajudam o organismo e futuras gerações a adaptar-se melhor a mudanças no seu ambiente. De entre vários exemplos vamos destacar as bactérias que comem nylon. Este caso trata-se da capacidade que algumas bactérias têm de comer oligóceros de nylon através da sua metabolização por ação de um par enzimas, que terão surgido por mutação de outro gene que codificava uma enzima funcionalmente independente. Estudos que se vieram a realizar, concluíram que, bactérias sem esta capacidade cultivadas em meios com oligóceros de nylon disponíveis, após algumas gerações acabavam por desenvolvê-la.
Vídeo 1- Este vídeo explica-nos como as mutações afetam as nossas células e o seu comportamento, bem como agentes que provocam estas mutações (agentes mutagénicos) como o tabaco e a radiação. É-nos também explicada a diferença entre mutações nas células somáticas e as mutações nas células germinativas, em que no primeiro caso apenas o indivíduo que tem a mutação é afetado e no segundo a mutação é transmitida aos seus descendentes, podendo, em certos casos, se alastrar a população inteira. Se a mutação melhorar algum aspeto do indivíduo, este vai, por seleção natural, ter mais hipóteses de sobreviver e procriar do que os restantes indivíduos, favorecendo assim a restante população e por consequência a espécie inteira. No vídeo também é explicada a forma como algumas mutações (substituição, deleção e inserção) ocorrem no DNA.
Há mutações que não chegam a ser mutações permanentes, uma vez que há mecanismos de reparação de ADN que são capazes de corrigir a maior parte delas e elas podem ocorrer espontaneamente ou então serem introduzidas por agente mutagénicos. Um agente mutagénico é todo o agente físico, químico e biológico que em exposição à célula origina mutações. Os agentes físicos são capazes de destruir as ligações químicas entre os nucleóticos, essas mutuações são raras visto que a destruição da cadeia de DNA provoca a morte celular. Há ainda os agentes químicos que são as inúmeras substâncias cancerígenas que atuam danificando as ligações químicas (tais como os agente físicos), mas para além disso pode substituir nucleótidos normais por moléculas análogas. Por último os agentes biológicos resumem-se na ação de vírus e bactérias em parte do DNA da desta(e) é integrado ,ocasionalmente, à cadeia de DNA do hospedeiro, pode ainda ocorrer mutações por falhas de ordem genética. Apesar do efeito prejudicial dos agentes mutagénicos nas células humanas, vários deles são aproveitados pela ciência, como por exemplo são utilizados na quimioterapia, em quantidades mínimas, e em determinados tumores. Há vários agentes que influenciam a forma genotóxica as células, como por exemplo o tabaco e o álcool. Indivíduos que fumam e consumam álcool estão mais sujeitos ao efeito destes agentes genotóxicos e as células poderão manisfestar diversas anomalias como por exemplo a picnose, cariorréxis, cariólise e micronúcleos.
Micronúcleo
O micronúcleo é formado durante a metáfase / anáfase da divisão mitótica, onde parte do material genético não se consegue integrar no núcleo, surgindo porções de material genético num núcleo "secundário".
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| Figura 4 - Formação de um micronúcleo |
Picnose
Resume-se à alteração degenerativa do núcleo da célula que apresenta um volume reduzido (diminui até menos de 6 micras de diâmetro) e apresenta um excesso de cor acentuado (hipercorada), apresentando a cromatina condensada. Eventualmente pode ocorrer a fragmentação do núcleo picnótico (núcleo celular cuja cromatina está condensada devido a um processo patológico).
Cariorréxis
Traduz-se na fragmentação do núcleo picnótico. A cromatina adquire uma distribuição irregular, podendo se acumular em grânulos na membrana nuclear, originando a perda dos limites nucleares
Cariólise ou Cromatólise
Destruição, por dissolução, do núcleo da célula. Ocorre a dissolução da cromatina e a perda da coloração do núcleo, o qual desaparece completamente.
A formação de micronúcleos nas células, como explicado no artigo (1), acontece durante a anáfase/metáfase na divisão mitótica das células. A observação de micronúcleos pode ser feita em diferentes tipos de células, sendo todas importantes na biomonitorização do ser humano: linfócitos, fibroblastos e células epiteliais exfoliadas. Neste artigo também são mencionados alguns critérios para a validação dos micronúcleos observados, tais como:
· O diâmetro do micronúcleo deverá ter menos de um terço do tamanho do núcleo principal;
· O micronúcleo deverá estar separado ou ligeiramente sobreposto ao núcleo principal, desde que se consiga identificar claramente as membranas nucleares;
· O micronúcleo deverá ter a mesma coloração que o núcleo principal.
A presença de micronúcleos nas células também é utilizada como uma forma de detectar agentes mutagénicos que possam estar presentes em produtos lançados para o mercado, como referido no artigo (2). Nestes testes, depois de ser aplicada a substância a testar, é avaliada a quantidade de micronúcleos existentes na amostra de células. Se a substância a testar produzir uma elevada concentração de micronúcleos, é considerada como uma substância capaz de induzir danos nos cromossomas ou no processo de divisão celular. Os resultados claros não necessitam de verificações, no entanto, caso não sejam claros, é necessário aplicar mais testes utilizando diferentes condições experimentais. Todos os resultados negativos têm de ser confirmados.
Concluindo, as mutações ocorrem em todos os seres vivos de forma espontânea ou induzida e podem ser mais relevantes nuns dos que noutros. Nos seres eucariontes, as mutações podem ocorrer no ADN nuclear ou no ADN mitocondrial e/ou dos cloroplastos (estes, apenas estão presentes nas plantas), sendo que estes são mais vulneráveis a mutações, porque não possuem mecanismos de reparação do ADN como o nuclear. Mutações no ADN mitocondrial podem levar á morte da célula, pois as mitocôndrias são responsáveis pela respiração celular e se as enzimas responsáveis por esse processo (presentes no ADN mitocondrial) forem alteradas podem compromete-lo. Em oposto aos seres eucariontes, nos procariontes, como as bactérias e vírus, as mutações ocorrem mais frequentemente, porque estes multiplicam-se rapidamente, logo, fazem muitas copias de ADN, pelo que podem ocorrer mais mutações e porque, estes seres, têm menos mecanismos de reparação de ADN.
Bibliografia:
http://www.talkorigins.org/faqs/mutations.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Muta%C3%A7%C3%A3o
http://www.talkorigins.org/faqs/mutations.html
http://www.mundovestibular.com.br/articles/455/1/MUTACOES-GENETICAS/Paacutegina1.html
http://www.mundovestibular.com.br/articles/455/1/MUTACOES-GENETICAS/Paacutegina1.html
http://patomaniacosfls.blogspot.com/2010/03/picnose-cariorex-e-cariolise.html
http://www.openthesis.org/documents/e-outras-anomalias-nucleares-um-332415.html
http://www.crios.be/genotoxicitytests/micronucleus_test.htm
http://atlasgeneticsoncology.org/Deep/MicronucleiID20016.html
