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PROF. SELESTE M. PEREIRA
BIOTECNOLOGIA
O que é Biotecnologia?

Biotecnologias antigas e
recentes

 =É o conjunto de técnicas

 Antigas

em que são utilizados
organismos vivos ou partes
deles para a obtenção de
produtos_ ou processos _
que interessem à espécie
humana.

 =Ex.: Fabricação de vinhos,

de álcool, queijos e
coalhadas.
 Recentes
 =Ex.:
Fabricação
de
antibióticos ( penicilina) ,
produção de insulina.
Engenharia Genética
=Termo utilizado para referir as técnicas de biotecnologia.
* Tecnologia do DNA recombinante:
= Organismo transgênico, ou seja, um organismo geneticamente modificado ( OGM)
 1º organismo transgênico: a bactéria Escherichia coli que recebeu um segmento
de DNA da rã africana (Xenopus laevis).
Como aconteceu:
•
Inseriu uma pequena porção do material genético da rã num plasmídeo da
bactéria.
Plasmídeo- são pequenas porções de DNA circular ( em forma de anéis) encontrados
no citoplasma das bactérias. São usados como vetores, ou seja, como veículos para
transferir ao interior da bactérias pequenos segmentos de DNA estranhos a elas.
•
Quando esses microrganismos duplicarem seu DNA, multiplicam junto
esse novo segmento. As bactéria adquirem, assim genes que não são encontrados
naturalmente em seu material genético e que a partir daí, passam a se expressar e
funcionar normalmente.
Enxertando um gene na
bactéria









1.
Os plasmídeos, pequenos anéis de DNA, são isolados da bacteria.
2.
O gene que se deseja transferisr é isolado de uma célula de outro
organismo.
3.
O gene e enxertado no plasmídeo bacteriano. Estamos agora diante de um
DNA recombinante, constituído pelo plasmídeo bacteriano e pelo gene
transplantado.
4.
O plasmídeo é recolocado na célula bacteriana, a gora uma bacteria
recombinante.
5.
As bactérias recombinantes reproduzem-se rapidamente em meio de
cultura e o gene estranho sofre duplicação. Cada bateria resultante tem assim,
sua copia de gene transplantado. Desse modo em diante a dos caminhos
possíveis ( 6 e 7 ).
6.
As bactérias recombinantes são utilizadas diretamente na fabricação de
produto gênico que interessa, como a insulina, por exemplo, ou o hormônio de
crescimento humano,utilizado no tratamento de casos de nanismo.
7.
Copias do gene são isoladas e transferidas para o organimos que se quer
modificar. Exemplo: plantas recebem genes que as tornam resistentes aos
insetos
Apresentação da aula de biotecnologia
As ferramentas de engenharia
genética
 Os vetores

 As enzimas

= caso de certos vírus e
bactérias como a E.coli.
Plasmídeo de bactérias
são vetores muito usados
para a duplicação ou
clonagem – de genes que
interessam ao ser
humano.

As principais enzimas
são: _de restrição ( ou
endonucleases ) _
verdadeiras tesouras
químicas de precisão.
_Ligases: funcionam
como cola
_Dna polimerase: produz
fita de DNA
PCR: a reação da polimerase em
cadeia
PCR = a técnica da polimerase em cadeia
permite, a partir de uma pequena amostra de
determinado DNA, produzir, completamente in
vitro, um grande número de copias desse DNA.
Os resultados da engenharia
genética
As plantas transgênicas

Os animais transgênicos

 Empresas multinacionais
investiram muito na produção
de plantas com novas

 O primeiro animal

características que lhes
conferem vantagens,
especialmente maior resistência
a pragas e maior valor
nutricional.
 A tecnologia conhecida como
terminator consiste em produzir
plantas transgênicas estéreis, ou
seja, incapaz de produzir
sementes para uso em novos
plantios.

transgênico foi o chamado
supermouse.
 Muitos animais
transgênicos são utilizados
hoje como biofabricas.
A terapia gênica
 = Consiste em introduzir em um individuo
portador de uma doença genética células

com gene normal, correspondente ao gene
difuso, causador da doença.
Apresentação da aula de biotecnologia
As células-tronco
 O que são células-tronco ?
 =São aqueles capazes de

originar os
diferentes tipos de células do organismo, por
ainda não terem sofrido diferenciação.
 Zigoto: é a célula-tronco mais típica do
organismo, ele é considerado totipotente.
 Diferenciação celular = nos primeiros estágios
do desenvolvimento à medida que sofrem
divisão, as células vão se modificando aos
poucos até adquirir forma e função definidas.
Células-tronco
 Totipotente = tem capacidade de formar os
diferentes tipos celulares e os anexos

embrionários.
 Pluripotente = tem capacidade de formar os
diferentes tipos celulares mas não os anexos
embrionários.
 Multipotente = têm menor capacidade de
diferenciação do que as células-tronco
embrionárias..
Células-tronco:
adultas

embrionárias e

Células-tronco embrionárias

Células-tronco adultas

 _ Tanto as células da



mórula como as da massa
celular interna são células
–tronco, com alto potencial
para originar diversos tipos
celulares.

= São multipotente, pois têm
menor
capacidade
de
diferenciação do que as célulastronco embrionárias .
 Encontram se:
 _ Na medula óssea vermelha
contém células hematopoiéticas
da linhagem linfoide _ que se
diferencia em linfócitos _ e células
da linhagem mieloide _ que dão
origem aos demais leucócitos e as
hemácias.
 Na epiderme, as mitoses ocorrem
nas células da camada mais basal,
chamada germinativa .
Outros locais onde foram
identificadas células-tronco
nos adultos:
No cérebro, na córnea, nos músculos, na parede de
vasos sanguíneos, no tecido adiposo e na polpa
dentaria.
 Exemplos de terapia com células-tronco.
 Células-tronco adultas têm sido usadas, na
regeneração de órgãos lesados. Basicamente a
terapia consiste em injetar essas células no órgão
que se quiser recuperar. A expectativa é que eles
proliferem e se diferencie em células saudáveis do
órgão.
_O uso de células- tronco embrionárias tem gerado
polêmica.
Clones e clonagem
 O que são clones?

= são cópias geneticamente idênticas , obtidas
de um indivíduo inicial.
 Clones naturais: gêmeos univitelinos
A ovelha Dolly
 Novidade: o fato de conseguir um clone pelo
enxerto de núcleos de células adultas –

portanto já diferenciadas _ em ovócitos de
ovelha.
Apresentação da aula de biotecnologia
Clonagem reprodutora e clonagem
terapêutica
 Reprodutora
 São formados indivíduos geneticamente idênticos
ao doador
 Terapêutica
 Pode levar a obtenção de células-tronco
geneticamente idênticas às do paciente.
 Em um óvulo enucleado, deve se enxertar um núcleo
da célula ( já diferenciada) do paciente. Assim é
formado o zigoto que pode ser cultivado até a fase
de blastócitos. Pode se então retirar células-tronco
da massa celular interna que, em meio de cultura
diferenciariam-se até o resultado desejado, sendo
em seguida, utilizadas no paciente.
Apresentação da aula de biotecnologia
Os Genomas
 Genoma é o conjunto de material genético de um
organismo. Com exceção dos vírus de RNA, o
genoma dos seres vivos é representado pelo DNA.
 Sequenciamento do DNA nuclear da espécie
humana _
 3 versões diferentes;
 3,2 bilhões de bases nele existentes estão sendo
sequenciadas ;
 Estima se ao redor de 30 mil genes.
 A espécie humana é capaz de produzir 100 mil
proteínas.
Alguns aspectos interessantes
do genoma humano:
 •







Cálculos mais recentes dão uma estimativa de cerca de
30 mil genes.
• O genoma tem a instrução para produzir cerca de 100
mil proteínas.
• A maior parte do genoma não tem transcrição, é sem
função conhecida, sendo chamada DNA lixo .
• * o genoma difere apenas em 1% entre os indivíduos.
• Os genomas do ser humano e o do chimpanzé diferem
de 1% a 2%.
• O DNA total contido no conjunto dos 46 cromossomos
de cada uma de nossas células somáticas tem o
comprimento de aproximadamente 2 metros.
Em um futuro próximo, a
decifração do genoma humano
poderá permitir:

 A identificação de cada gene e a determinação de
sua função
 • O diagnóstico precoce de muitas doenças de
predisposição genética, como vários tipos de câncer;
 • O aperfeiçoamento das técnicas de terapia
genica;
 • A produção de drogas especificas para o
tratamento de algumas doenças genéticas;
 • A determinação da identidade genética das
pessoas, que seria registradas como uma espécie de
código de barras genético.
Os genomas e os proteomas
 Sabemos que o dogma básico da genética é:

Transcrição
Tradução
 DNA
RNA Proteína
Expressão
gênica
 Proteoma é o conjunto das proteínas
produzidas pela expressão dos genes de um
genoma.
A identificação individual por
meio do DNA
 É possível utilizar a analise de DNA para
determinar a identidade de uma pessoa ou de

um animal em particular. Impressão digital de
DNA ( DNA fingerprint, em inglês ).
 Através da técnica de fingerprint é possível
determinar a paternidade pela comparação
dos padrões de DNA da mãe da criança e de
seus prováveis pais. Para isso, colhem-se
amostras de sangue dos envolvidos e delas se
obtém o DNA a ser testado.
Apresentação da aula de biotecnologia
A técnica da eletroforese em
gel
Análise de :
•
Ácido nucleico ( DNA e RNA )
•
Proteínas
•
Enzimas
Inúmeros casos policiais já foram esclarecidos com a
identificação de criminosos que deixaram algum
material ( pelos, sangues, pedaço de pele, esperma) nas
vitimas ou no local do crime. Essas pequenas amostras
são submetidas a técnicas da PCR ( reação da
polimerase em cadeia), que aumenta em milhares de
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  • 2. BIOTECNOLOGIA O que é Biotecnologia? Biotecnologias antigas e recentes  =É o conjunto de técnicas  Antigas em que são utilizados organismos vivos ou partes deles para a obtenção de produtos_ ou processos _ que interessem à espécie humana.  =Ex.: Fabricação de vinhos, de álcool, queijos e coalhadas.  Recentes  =Ex.: Fabricação de antibióticos ( penicilina) , produção de insulina.
  • 3. Engenharia Genética =Termo utilizado para referir as técnicas de biotecnologia. * Tecnologia do DNA recombinante: = Organismo transgênico, ou seja, um organismo geneticamente modificado ( OGM)  1º organismo transgênico: a bactéria Escherichia coli que recebeu um segmento de DNA da rã africana (Xenopus laevis). Como aconteceu: • Inseriu uma pequena porção do material genético da rã num plasmídeo da bactéria. Plasmídeo- são pequenas porções de DNA circular ( em forma de anéis) encontrados no citoplasma das bactérias. São usados como vetores, ou seja, como veículos para transferir ao interior da bactérias pequenos segmentos de DNA estranhos a elas. • Quando esses microrganismos duplicarem seu DNA, multiplicam junto esse novo segmento. As bactéria adquirem, assim genes que não são encontrados naturalmente em seu material genético e que a partir daí, passam a se expressar e funcionar normalmente.
  • 4. Enxertando um gene na bactéria        1. Os plasmídeos, pequenos anéis de DNA, são isolados da bacteria. 2. O gene que se deseja transferisr é isolado de uma célula de outro organismo. 3. O gene e enxertado no plasmídeo bacteriano. Estamos agora diante de um DNA recombinante, constituído pelo plasmídeo bacteriano e pelo gene transplantado. 4. O plasmídeo é recolocado na célula bacteriana, a gora uma bacteria recombinante. 5. As bactérias recombinantes reproduzem-se rapidamente em meio de cultura e o gene estranho sofre duplicação. Cada bateria resultante tem assim, sua copia de gene transplantado. Desse modo em diante a dos caminhos possíveis ( 6 e 7 ). 6. As bactérias recombinantes são utilizadas diretamente na fabricação de produto gênico que interessa, como a insulina, por exemplo, ou o hormônio de crescimento humano,utilizado no tratamento de casos de nanismo. 7. Copias do gene são isoladas e transferidas para o organimos que se quer modificar. Exemplo: plantas recebem genes que as tornam resistentes aos insetos
  • 6. As ferramentas de engenharia genética  Os vetores  As enzimas = caso de certos vírus e bactérias como a E.coli. Plasmídeo de bactérias são vetores muito usados para a duplicação ou clonagem – de genes que interessam ao ser humano. As principais enzimas são: _de restrição ( ou endonucleases ) _ verdadeiras tesouras químicas de precisão. _Ligases: funcionam como cola _Dna polimerase: produz fita de DNA
  • 7. PCR: a reação da polimerase em cadeia PCR = a técnica da polimerase em cadeia permite, a partir de uma pequena amostra de determinado DNA, produzir, completamente in vitro, um grande número de copias desse DNA.
  • 8. Os resultados da engenharia genética As plantas transgênicas Os animais transgênicos  Empresas multinacionais investiram muito na produção de plantas com novas  O primeiro animal características que lhes conferem vantagens, especialmente maior resistência a pragas e maior valor nutricional.  A tecnologia conhecida como terminator consiste em produzir plantas transgênicas estéreis, ou seja, incapaz de produzir sementes para uso em novos plantios. transgênico foi o chamado supermouse.  Muitos animais transgênicos são utilizados hoje como biofabricas.
  • 9. A terapia gênica  = Consiste em introduzir em um individuo portador de uma doença genética células com gene normal, correspondente ao gene difuso, causador da doença.
  • 11. As células-tronco  O que são células-tronco ?  =São aqueles capazes de originar os diferentes tipos de células do organismo, por ainda não terem sofrido diferenciação.  Zigoto: é a célula-tronco mais típica do organismo, ele é considerado totipotente.  Diferenciação celular = nos primeiros estágios do desenvolvimento à medida que sofrem divisão, as células vão se modificando aos poucos até adquirir forma e função definidas.
  • 12. Células-tronco  Totipotente = tem capacidade de formar os diferentes tipos celulares e os anexos embrionários.  Pluripotente = tem capacidade de formar os diferentes tipos celulares mas não os anexos embrionários.  Multipotente = têm menor capacidade de diferenciação do que as células-tronco embrionárias..
  • 13. Células-tronco: adultas embrionárias e Células-tronco embrionárias Células-tronco adultas  _ Tanto as células da  mórula como as da massa celular interna são células –tronco, com alto potencial para originar diversos tipos celulares. = São multipotente, pois têm menor capacidade de diferenciação do que as célulastronco embrionárias .  Encontram se:  _ Na medula óssea vermelha contém células hematopoiéticas da linhagem linfoide _ que se diferencia em linfócitos _ e células da linhagem mieloide _ que dão origem aos demais leucócitos e as hemácias.  Na epiderme, as mitoses ocorrem nas células da camada mais basal, chamada germinativa .
  • 14. Outros locais onde foram identificadas células-tronco nos adultos: No cérebro, na córnea, nos músculos, na parede de vasos sanguíneos, no tecido adiposo e na polpa dentaria.  Exemplos de terapia com células-tronco.  Células-tronco adultas têm sido usadas, na regeneração de órgãos lesados. Basicamente a terapia consiste em injetar essas células no órgão que se quiser recuperar. A expectativa é que eles proliferem e se diferencie em células saudáveis do órgão. _O uso de células- tronco embrionárias tem gerado polêmica.
  • 15. Clones e clonagem  O que são clones? = são cópias geneticamente idênticas , obtidas de um indivíduo inicial.  Clones naturais: gêmeos univitelinos
  • 16. A ovelha Dolly  Novidade: o fato de conseguir um clone pelo enxerto de núcleos de células adultas – portanto já diferenciadas _ em ovócitos de ovelha.
  • 18. Clonagem reprodutora e clonagem terapêutica  Reprodutora  São formados indivíduos geneticamente idênticos ao doador  Terapêutica  Pode levar a obtenção de células-tronco geneticamente idênticas às do paciente.  Em um óvulo enucleado, deve se enxertar um núcleo da célula ( já diferenciada) do paciente. Assim é formado o zigoto que pode ser cultivado até a fase de blastócitos. Pode se então retirar células-tronco da massa celular interna que, em meio de cultura diferenciariam-se até o resultado desejado, sendo em seguida, utilizadas no paciente.
  • 20. Os Genomas  Genoma é o conjunto de material genético de um organismo. Com exceção dos vírus de RNA, o genoma dos seres vivos é representado pelo DNA.  Sequenciamento do DNA nuclear da espécie humana _  3 versões diferentes;  3,2 bilhões de bases nele existentes estão sendo sequenciadas ;  Estima se ao redor de 30 mil genes.  A espécie humana é capaz de produzir 100 mil proteínas.
  • 21. Alguns aspectos interessantes do genoma humano:  •      Cálculos mais recentes dão uma estimativa de cerca de 30 mil genes. • O genoma tem a instrução para produzir cerca de 100 mil proteínas. • A maior parte do genoma não tem transcrição, é sem função conhecida, sendo chamada DNA lixo . • * o genoma difere apenas em 1% entre os indivíduos. • Os genomas do ser humano e o do chimpanzé diferem de 1% a 2%. • O DNA total contido no conjunto dos 46 cromossomos de cada uma de nossas células somáticas tem o comprimento de aproximadamente 2 metros.
  • 22. Em um futuro próximo, a decifração do genoma humano poderá permitir:  A identificação de cada gene e a determinação de sua função  • O diagnóstico precoce de muitas doenças de predisposição genética, como vários tipos de câncer;  • O aperfeiçoamento das técnicas de terapia genica;  • A produção de drogas especificas para o tratamento de algumas doenças genéticas;  • A determinação da identidade genética das pessoas, que seria registradas como uma espécie de código de barras genético.
  • 23. Os genomas e os proteomas  Sabemos que o dogma básico da genética é: Transcrição Tradução  DNA RNA Proteína Expressão gênica  Proteoma é o conjunto das proteínas produzidas pela expressão dos genes de um genoma.
  • 24. A identificação individual por meio do DNA  É possível utilizar a analise de DNA para determinar a identidade de uma pessoa ou de um animal em particular. Impressão digital de DNA ( DNA fingerprint, em inglês ).  Através da técnica de fingerprint é possível determinar a paternidade pela comparação dos padrões de DNA da mãe da criança e de seus prováveis pais. Para isso, colhem-se amostras de sangue dos envolvidos e delas se obtém o DNA a ser testado.
  • 26. A técnica da eletroforese em gel Análise de : • Ácido nucleico ( DNA e RNA ) • Proteínas • Enzimas Inúmeros casos policiais já foram esclarecidos com a identificação de criminosos que deixaram algum material ( pelos, sangues, pedaço de pele, esperma) nas vitimas ou no local do crime. Essas pequenas amostras são submetidas a técnicas da PCR ( reação da polimerase em cadeia), que aumenta em milhares de vezes o número de filamentos de DNA, para que seja possível a eletroforese em gel.