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Engenharia  Gen ética Construção de novos seres vivos?
A engenharia gen ética permite manipular os genes de determinados organismos e transferi-los de umas espécies para outras .
T écnicas utilizadas: ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Tecnologia de DNA recombinante Permite combinar na mesma mol écula de DNA genes provenientes de fontes diferentes, dando origem a uma molécula de  DNA recombinante (rDNA). Baseia-se na utilizaç ão de ferramentas moleculares: ,[object Object],[object Object],[object Object]
Tecnologia de DNA recombinante Enzimas de Restriç ão Foram descobertas em bact érias  que produzem  estas enzimas  (endonucleases de restrição)  para se defenderem de outros  organismos parasitas  por ex. Vírus. Estas enzimas reconhecem e  cortam sequências específicas  do DNA viral inactivando-o.
Tecnologia de DNA recombinante Enzimas de Restriç ão Reconhecem determinadas sequ ências de DNA e cortam a molécula nestes locais -  as zonas de restrição. Estas zonas correspondem a sequências de DNA simétricas que se lêem da mesma forma nas 2 cadeias  na direcção 5`- 3`. Originam  fragmentos de DNA  em dupla hélice  - Fragmentos de restrição,  com extremidades em cadeias simples  - extremidades coesivas. DNA
Tecnologia de DNA recombinante Enzimas de Restriç ão Actualmente j á foram identificadas mais de 100 Enzimas de Restrição. O nome das enzimas comp õe-se das iniciais do nome da espécie e às vezes da sigla da linhagem da bactéria que a produz.
Tecnologia de DNA recombinante Ligases do DNA As extremidades coesivas podem ligar-se por complementariedade a outro DNA, catalisadas por outras enzimas -  ligases do DNA
Tecnologia de DNA recombinante Vectores S ão moléculas de DNA que transportam segmentos de DNA de um organismo para outro. Os mais utilizados são:  Plasmídeos  e  Vírus
Tecnologia de DNA recombinante Produção de insulina humana Actualmente cerca de 50% da insulina humana  é produzida por leveduras geneticamente modificadas  da espécie  S accharomyces cerevisiae.
Tecnologia de DNA recombinante
Biblioteca de genes As bibliotecas de Genes podem  tamb ém ser  conseguidas utilizando outra tecnologia -  DNA complementar - cDNA. Os genes clonados através da tecnologia do rDNA podem ser conservados em  bibliotecas genómicas ou  bibliotecas de genes Ficam assim disponíveis para  posteriores utilizações.
DNA complementar - c DNA Os procariontes s ão muito utilizados em Engenharia Genética porque: Este problema pode ser ultrapassado pela obtenção e  transferência de  DNA complementar ou cDNA. No entanto, não processam o mRNA e, quando recebem  genes com intrões, estes não são retirados e a proteína  produzida não é funcional. ,[object Object],[object Object],[object Object]
DNA complementar - c DNA O cDNA  é um DNA sintético, sem intrões, que é produzido a partir de um mRNA funcional pela acção da  transcriptase reversa . 1 - Isola-se uma mol écula mRNA  funcional  das células. 2 - Adiciona-se  transcriptase reversa  e  nucle ótidos livres . A transcriptase reversa  cataliza a síntese de uma cadeia simples de  DNA a partir de uma molécula de mRNA que  funciona como molde. 3 - Junta-se uma enzima que degrada o  mRNA  que serviu de molde e DNA  polimerase que cataliza a formaç ão da  cadeia complementar de DNA. A transcriptase reversa  foi isolada em v írus que possuem a sua informação codificada em RNA  e que necessitam de a passar para DNA quando infectam as células para se reproduzirem.
Reacç ão de polimerização em cadeia -  PCR Estas tecnologias, rDNA e cDNA, são muito eficazes mas como o processo de clonagem é feito em células na sua maioria bactérias, torna-se muito moroso e trabalhoso. Para resolver este problema foi desenvolvida uma t écnica em 1983 -  o   PCR  que permite  a amplificação de genes  in vitro  em oposição à clonagem  in vivo . Obtêm-se assim, muitas cópias de DNA em pouco tempo. Utiliza-se uma enzima  Taq polimerase  extra ída de uma bactéria -  Termus  aquaticus   que habita nas fontes termais com temperaturas iguais  ou superiores a100 O C. Recorre-se actualmente a  termocicladores.
Reacç ão de polimerização em cadeia -  PCR 1 -  Desnaturação  da   dupla hélice   - O fragmento de DNA é aquecido de modo a separar as 2 cadeias.  2 -  Emparelhamento  dos  iniciadores - Diminui-se a  temperatura para ocorrer a  ligação dos pequenos  fragmentos iniciadores (primers). O procedimento é repetido e em cada ciclo a quantidade de DNA duplica. O PCR é uma técnica que permite amplificar qualquer porção de DNA  fora das c élulas. 3 -  Polimerização  (síntese) de  DNA - Adicionam-se  nucleótidos livres e DNA  polimerase resistente ao  calor  -Taq  polimerase Esta liga-se aos iniciadores  promovendo a formação de  uma cadeia complementa reconstituindo a dupla hélice.
Reacç ão de polimerização em cadeia -  PCR Esta técnica permite a obtenção de biliões de cópias de uma porção  de DNA em poucas horas (cada ciclo demora alguns minutos) e é  executada por máquinas.
DNA fingerprint ou impress ões digitais genéticas Em 1984, com base neste princípio, foi possível desenvolver uma técnica destinada a identificar porções de DNA -  DNA fingerprint ou impress ões digitais genéticas Com excepç ão dos gémeos  verdadeiros, cada indivíduo  possui o seu próprio DNA,  que é único.
DNA fingerprint ou  impress ões digitais genéticas No genoma humano existem  sequ ências de DNA repetitivas  que são reconhecidas e cortadas por determinadas enzimas de restrição. Diferentes fragmentos de DNA movimentam-se de modo diferente quando sujeitos a  electroforese  e o resultado é um  padrão de  bandas que difere de indivíduo para indivíduo. Estas enzimas  dividem o DNA em fragmentos  cujas dimensões e  composição em nucleótidos variam de pessoa para pessoa.
DNA fingerprint ou  impress ões digitais genéticas T écnica de electroforese Os fragmentos  de DNA s ão  aplicados numa camada de gel e submetidos a um campo eléctrico. Quando a corrente é ligada, os fragmentos movem-se a velocidades inversamente proporcionais ao seu tamanho. Quando o campo é desligado, fragmentos do mesmo tamanho estacionam juntos em determinada posição do gel, formando faixas. Fotos do gel tratados sob iluminação ultravioleta  revelam um padrão de faixas típicas do DNA analisado que é característico para cada pessoa e corresponde à sua impressão digital genética.
Aplicaç ões
DNA fingerprint  Aplicaç ões A técnica permite partir de material biológico deixado no local (cabelo, sangue,esperma,...) e compará-lo com o dos suspeitos; permite a identificação de cadáveres.  A comparação das impressões  digitais genéticas dos progenitores e do descendente permite excluir a paternidade ou confirmá-la com um elevado grau de certeza. Determinaç ão da  paternidade Investigaç ão criminal, forense e histórica.
Tecnologia de DNA recombinante Aplicações: ,[object Object],[object Object],Torna possível isolar genes de organismos complexos e estudar as suas  funções a nível molecular. ,[object Object],[object Object],Os OGM são utilizados: ,[object Object],[object Object],[object Object]
Tecnologia de DNA recombinante Investigaç ão fundamental A automatização das técnicas permitiu a criação de base de dados contendo milhares de sequências de genes -   microchips  de DNA. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],É possível estudar a sequência de DNA de muitos organismos quer  eucariontes quer procariontes. microchips  de DNA - amostras de DNA colocadas em certas disposições ligadas a um “chip” de vidro. Todos os cDNA do genoma inteiro podem ser dispostos em chips. ,[object Object],Os microchips permitem:
Tecnologia de DNA recombinante Agricultura e ind ústria agroalimentar. Milho resistente  às pragas   ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Tecnologia de DNA recombinante Saúde e indústria farmacêutica. Produç ão de moléculas com Interesse farmacológico. Terapia g énica Substituiç ão de genes que provocam doenças hereditárias num indivíduo adulto. Foi já utilizada em crianças com menos de um ano.
Tecnologia de DNA recombinante Produção de substâncias com aplicação industrial Ambiente O corante indigo dos jeans  é produzido por estirpes de  E. Coli  geneticamente modificadas É possivel inserir genes em bactérias que passam  a ser capazes de limpar produtos tóxicos.
Engenharia Gen ética Problemas Bioéticos
Engenharia Gen ética e os Problemas Bioéticos ,[object Object],A engenharia genética levanta problemas bioéticos, nomeadamente: Aspectos ambientais ,[object Object],[object Object],Aspectos humanos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Engenharia Gen ética e os Problemas Bioéticos “ A genética que entrou timidamente neste século como uma pura  tentativa de explicação da hereditariedade natural, sai dele como uma ciência de reconstrução artificial dos seres vivos. Entrou como uma  área do interesse estritamente científico e sai agora como uma ciência que agita toda a sociedade.  A nova genética constitui um forte desafio à humanidade no dealbar  do novo milénio.” Luís Archer É necessário um grande debate publico, a fim de que cada cidadão ganhe consciência das  enormes potencialidades  e dos  perigos  desta ciência do futuro. Adoptar uma posição informada e sem preconceitos permite escolher  e decidir, sem fantasmas nem tabus, o futuro que queremos deixar às novas gerações.

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Engenharia Genética

  • 1. Engenharia Gen ética Construção de novos seres vivos?
  • 2. A engenharia gen ética permite manipular os genes de determinados organismos e transferi-los de umas espécies para outras .
  • 3.
  • 4.
  • 5. Tecnologia de DNA recombinante Enzimas de Restriç ão Foram descobertas em bact érias que produzem estas enzimas (endonucleases de restrição) para se defenderem de outros organismos parasitas por ex. Vírus. Estas enzimas reconhecem e cortam sequências específicas do DNA viral inactivando-o.
  • 6. Tecnologia de DNA recombinante Enzimas de Restriç ão Reconhecem determinadas sequ ências de DNA e cortam a molécula nestes locais - as zonas de restrição. Estas zonas correspondem a sequências de DNA simétricas que se lêem da mesma forma nas 2 cadeias na direcção 5`- 3`. Originam fragmentos de DNA em dupla hélice - Fragmentos de restrição, com extremidades em cadeias simples - extremidades coesivas. DNA
  • 7. Tecnologia de DNA recombinante Enzimas de Restriç ão Actualmente j á foram identificadas mais de 100 Enzimas de Restrição. O nome das enzimas comp õe-se das iniciais do nome da espécie e às vezes da sigla da linhagem da bactéria que a produz.
  • 8. Tecnologia de DNA recombinante Ligases do DNA As extremidades coesivas podem ligar-se por complementariedade a outro DNA, catalisadas por outras enzimas - ligases do DNA
  • 9. Tecnologia de DNA recombinante Vectores S ão moléculas de DNA que transportam segmentos de DNA de um organismo para outro. Os mais utilizados são: Plasmídeos e Vírus
  • 10. Tecnologia de DNA recombinante Produção de insulina humana Actualmente cerca de 50% da insulina humana é produzida por leveduras geneticamente modificadas da espécie S accharomyces cerevisiae.
  • 11. Tecnologia de DNA recombinante
  • 12. Biblioteca de genes As bibliotecas de Genes podem tamb ém ser conseguidas utilizando outra tecnologia - DNA complementar - cDNA. Os genes clonados através da tecnologia do rDNA podem ser conservados em bibliotecas genómicas ou bibliotecas de genes Ficam assim disponíveis para posteriores utilizações.
  • 13.
  • 14. DNA complementar - c DNA O cDNA é um DNA sintético, sem intrões, que é produzido a partir de um mRNA funcional pela acção da transcriptase reversa . 1 - Isola-se uma mol écula mRNA funcional das células. 2 - Adiciona-se transcriptase reversa e nucle ótidos livres . A transcriptase reversa cataliza a síntese de uma cadeia simples de DNA a partir de uma molécula de mRNA que funciona como molde. 3 - Junta-se uma enzima que degrada o mRNA que serviu de molde e DNA polimerase que cataliza a formaç ão da cadeia complementar de DNA. A transcriptase reversa foi isolada em v írus que possuem a sua informação codificada em RNA e que necessitam de a passar para DNA quando infectam as células para se reproduzirem.
  • 15. Reacç ão de polimerização em cadeia - PCR Estas tecnologias, rDNA e cDNA, são muito eficazes mas como o processo de clonagem é feito em células na sua maioria bactérias, torna-se muito moroso e trabalhoso. Para resolver este problema foi desenvolvida uma t écnica em 1983 - o PCR que permite a amplificação de genes in vitro em oposição à clonagem in vivo . Obtêm-se assim, muitas cópias de DNA em pouco tempo. Utiliza-se uma enzima Taq polimerase extra ída de uma bactéria - Termus aquaticus que habita nas fontes termais com temperaturas iguais ou superiores a100 O C. Recorre-se actualmente a termocicladores.
  • 16. Reacç ão de polimerização em cadeia - PCR 1 - Desnaturação da dupla hélice - O fragmento de DNA é aquecido de modo a separar as 2 cadeias. 2 - Emparelhamento dos iniciadores - Diminui-se a temperatura para ocorrer a ligação dos pequenos fragmentos iniciadores (primers). O procedimento é repetido e em cada ciclo a quantidade de DNA duplica. O PCR é uma técnica que permite amplificar qualquer porção de DNA fora das c élulas. 3 - Polimerização (síntese) de DNA - Adicionam-se nucleótidos livres e DNA polimerase resistente ao calor -Taq polimerase Esta liga-se aos iniciadores promovendo a formação de uma cadeia complementa reconstituindo a dupla hélice.
  • 17. Reacç ão de polimerização em cadeia - PCR Esta técnica permite a obtenção de biliões de cópias de uma porção de DNA em poucas horas (cada ciclo demora alguns minutos) e é executada por máquinas.
  • 18. DNA fingerprint ou impress ões digitais genéticas Em 1984, com base neste princípio, foi possível desenvolver uma técnica destinada a identificar porções de DNA - DNA fingerprint ou impress ões digitais genéticas Com excepç ão dos gémeos verdadeiros, cada indivíduo possui o seu próprio DNA, que é único.
  • 19. DNA fingerprint ou impress ões digitais genéticas No genoma humano existem sequ ências de DNA repetitivas que são reconhecidas e cortadas por determinadas enzimas de restrição. Diferentes fragmentos de DNA movimentam-se de modo diferente quando sujeitos a electroforese e o resultado é um padrão de bandas que difere de indivíduo para indivíduo. Estas enzimas dividem o DNA em fragmentos cujas dimensões e composição em nucleótidos variam de pessoa para pessoa.
  • 20. DNA fingerprint ou impress ões digitais genéticas T écnica de electroforese Os fragmentos de DNA s ão aplicados numa camada de gel e submetidos a um campo eléctrico. Quando a corrente é ligada, os fragmentos movem-se a velocidades inversamente proporcionais ao seu tamanho. Quando o campo é desligado, fragmentos do mesmo tamanho estacionam juntos em determinada posição do gel, formando faixas. Fotos do gel tratados sob iluminação ultravioleta revelam um padrão de faixas típicas do DNA analisado que é característico para cada pessoa e corresponde à sua impressão digital genética.
  • 22. DNA fingerprint Aplicaç ões A técnica permite partir de material biológico deixado no local (cabelo, sangue,esperma,...) e compará-lo com o dos suspeitos; permite a identificação de cadáveres. A comparação das impressões digitais genéticas dos progenitores e do descendente permite excluir a paternidade ou confirmá-la com um elevado grau de certeza. Determinaç ão da paternidade Investigaç ão criminal, forense e histórica.
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  • 26. Tecnologia de DNA recombinante Saúde e indústria farmacêutica. Produç ão de moléculas com Interesse farmacológico. Terapia g énica Substituiç ão de genes que provocam doenças hereditárias num indivíduo adulto. Foi já utilizada em crianças com menos de um ano.
  • 27. Tecnologia de DNA recombinante Produção de substâncias com aplicação industrial Ambiente O corante indigo dos jeans é produzido por estirpes de E. Coli geneticamente modificadas É possivel inserir genes em bactérias que passam a ser capazes de limpar produtos tóxicos.
  • 28. Engenharia Gen ética Problemas Bioéticos
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  • 30. Engenharia Gen ética e os Problemas Bioéticos “ A genética que entrou timidamente neste século como uma pura tentativa de explicação da hereditariedade natural, sai dele como uma ciência de reconstrução artificial dos seres vivos. Entrou como uma área do interesse estritamente científico e sai agora como uma ciência que agita toda a sociedade. A nova genética constitui um forte desafio à humanidade no dealbar do novo milénio.” Luís Archer É necessário um grande debate publico, a fim de que cada cidadão ganhe consciência das enormes potencialidades e dos perigos desta ciência do futuro. Adoptar uma posição informada e sem preconceitos permite escolher e decidir, sem fantasmas nem tabus, o futuro que queremos deixar às novas gerações.