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ENGENHARIA GENÉTICA

  1. 1. Engenharia Gen ética Construção de novos seres vivos?
  2. 2. A engenharia gen ética permite manipular os genes de determinados organismos e transferi-los de umas espécies para outras .
  3. 3. T écnicas utilizadas: <ul><li>DNA fingerprint ou impressões digitais genéticas </li></ul><ul><li>Reacç ões de polimerização em cadeia - PCR </li></ul><ul><li>Tecnologia do DNA complementar - cDNA </li></ul><ul><li>Tecnologia do DNA recombinante - rDNA </li></ul>
  4. 4. 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: <ul><li>enzimas de restrição. </li></ul><ul><li>ligases do DNA. </li></ul><ul><li>vectores . </li></ul>
  5. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 11. Tecnologia de DNA recombinante
  12. 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. 13. 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. <ul><li>Têm processos bioquímicos bem conhecidos. </li></ul><ul><li>Têm um crescimento rápido. </li></ul><ul><li>São fáceis de cultivar. </li></ul>
  14. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.
  21. 21. Aplicaç ões
  22. 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.
  23. 23. Tecnologia de DNA recombinante Aplicações: <ul><li>Investigaç ão fundamental </li></ul><ul><li>Ambiente. </li></ul>Torna possível isolar genes de organismos complexos e estudar as suas funções a nível molecular. <ul><li>Obtenç ão de organismos geneticamente modificados - </li></ul><ul><li>- OGM </li></ul>Os OGM são utilizados: <ul><li>Agricultura e ind ú stria agroalimentar . </li></ul><ul><li>Saúde e indústria farmacêutica. </li></ul><ul><li>Produção de substâncias com aplicação industrial. </li></ul>
  24. 24. 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. <ul><li>Pesquisar informaç ão sobre a estrutura e </li></ul><ul><li>função de um gene e também estabelecer </li></ul><ul><li>possíveis relações evolutivas entre os </li></ul><ul><li>diferentes organismos . </li></ul>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. <ul><li>Detectar antecipadamente doenças genéticas. </li></ul>Os microchips permitem:
  25. 25. Tecnologia de DNA recombinante Agricultura e ind ústria agroalimentar. Milho resistente às pragas <ul><li>Outros ex: </li></ul><ul><li>Arroz com maior valor nutritivo. </li></ul><ul><li>Batatas com mais amido. </li></ul><ul><li>Plantas resistentes às geadas e </li></ul><ul><li>às secas... </li></ul>
  26. 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. 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. 28. Engenharia Gen ética Problemas Bioéticos
  29. 29. Engenharia Gen ética e os Problemas Bioéticos <ul><li>Redução da biodiversidade </li></ul>A engenharia genética levanta problemas bioéticos, nomeadamente: Aspectos ambientais <ul><li>Disseminação incontrolada de genes </li></ul><ul><li>Alterações definitivos de genomas de certas espécies </li></ul>Aspectos humanos <ul><li>Alteração do genoma humano </li></ul><ul><li>Hipotética manipulação do indivíduo e da família </li></ul><ul><li>Quebra de privacidade </li></ul><ul><li>Eugenia </li></ul><ul><li>Discriminação com base em dados genéticos </li></ul>
  30. 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.

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