Biotecnologia: Células-tronco e suas aplicações

Aula
de
Biologia
Tema:
BIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIA
BiotecnologiaBiotecnologia

Campo da biologia que envolve o uso de organismos vivos
ou componentes biológicos para a obtenção de produtos
ou serviços de interesse humano.
Fabricação de vinhoFabricação de vinho
Fabricação de pão
caseiro
Fabricação de pão
caseiro

Clonagem
Células-tronco
Transgênicos
Terapia gênica
Teste de paternidade
Investigação criminal

Células-Tronco
São células indiferenciadas capazes de se transformar em
outros tipos celulares com funções específicas no
organismo.

Células-Tronco
Célula-tronco Neurônio
Diferenciação celular
Sem função definida Exerce função no
organismo
Todos os genes
ativados
Parte dos genes
inativados e outra parte
em atividade

Células-Tronco – Tipos:
1. Células-tronco Totipotentes
 Obtidas da mórula (primeiro estágio embrionário).
 Podem se diferenciar em qualquer um dos 216 tipos de células
humanas e ainda formar qualquer anexo embrionário (placenta,
córion, alantóide, saco vitelínico e âmnion).

1. Células-tronco Totipotentes
Fecundação

2. Células-Tronco Embrionárias (Pluripotentes)
 Células retiradas do interior do embrião na fase de blastocisto,
região denominada embrioblasto ou massa celular interna (MCI).
 São células indiferenciadas, que podem se diferenciar em qualquer
um dos 216 tipos de células humanas e não forma anexos
embrionários.

3. Células -Tronco Adultas (Multipotentes)
 São células indiferenciadas obtidas a partir da medula óssea,
cordão umbilical, intestino e pele.
 São capazes de originar somente os tipos celulares que compõem
o tecido ou órgão específico onde estão situadas.

3. Células -Tronco Adultas (Multipotentes)

Células-Tronco
LEI BRASILEIRA DE BIOSSEGURANÇA
(LEI N° 11.105/2005)
 Só é permitido o uso de células-tronco embrionárias a partir de
embriões que estejam congelados há no mínimo três anos ou que
sejam por algum motivo inviável para implantação.
 Além disso, a utilização de células-tronco obtidas de embriões é
liberada apenas para fins terapêuticos ou científicos.

Células-tronco IPS (Pluripotentes Induzidas)
Não há necessidade
de uso de embriões.

Clonagem
Um clone é um indivíduo derivado de outro e que possui
o mesmo patrimônio genético do indivíduo original.

Clonagem
Natural
Artificial
Reprodutiva
Terapêutica

Clonagem Natural
Ocorre por reprodução assexuada (estaquia, fragmentação,
brotamento, bipartição, ...) ou devido à separação das células do
embrião na fase de blastocisto.

GÊMEOS IDÊNTICOSGÊMEOS IDÊNTICOS
Os gêmeos que são “iguais” são os
monozigóticos (idênticos ou univitelinos).
Eles se originam a partir de um único
zigoto (célula resultante da união do
óvulo com o espermatozoide).
O zigoto divide-se em duas partes iguais, sendo que cada uma delas
vai originar um bebê. Esses gêmeos, por serem idênticos, pertencem
ao mesmo sexo, possuem o mesmo genoma (código que contém
nossa informação genética), mas apresentam diferenças físicas e
mentais resultantes do desenvolvimento de cada um.
Apesar de serem idênticos, eles possuem impressões digitais
diferentes. As digitais são formadas a partir do contato com o
ambiente no útero materno. Como os bebês não ocupam um mesmo
local, eles possuem impressões digitais diferentes!

GÊMEOS FRATERNOSGÊMEOS FRATERNOS
Os gêmeos dizigóticos (fraternos ou bivitelinos), são resultado da
fertilização de dois ovócitos e dois espermatozoides. Eles compartilham
até 50% da informação genética, e podem ou não ter o mesmo sexo e o
mesmo fator sanguíneo. Durante a gestação da mãe, eles permanecem
em bolsas amnióticas separadas, mas há casos em que devido à
proximidade dos irmãos, as placentas se fundem como se fossem uma
só. A maioria dos gêmeos bivitelinos se desenvolve a partir de ovócitos
fecundados na mesma ocasião, mas como em toda regra há uma
exceção, há ocasiões em que o segundo ovócito pode ser fecundado
até 2 dias depois do primeiro. Por conta disso, ainda que os casos
sejam raros, gêmeos bivitelinos podem ter pais e características
diferentes.

Clonagem Artificial
Reprodutiva

Clonagem artificial
terapêutica

Tecnologia do DNA Recombinante
(Engenharia Genética)
Técnica que permite manipulação do DNA para diversos fins de
estudo.
Ferramentas principais:
 Plasmídeos: DNA circular bacteriano.
 Enzimas de restrição: Cortam o DNA em locais específicos.
 Enzimas ligase: Unem fragmentos de DNA.

Transgênico
Qualquer organismo que possui um ou mais genes de outra espécie.

Bactéria transgênica
produtora de insulina
humana

Alimentos Transgênicos

Pontos Positivos Pontos Negativos
Redução dos custos de produção. Efeitos colaterais desconhecidos
Menos despesas com agrotóxicos
e adubos.
Prejuízos ao ecossistema
Produção de alimentos ricos em
proteínas e vitaminas.
Surgimento de super-pragas
Produção de alimentos pobres em
gordura trans.
Diminuição da biodiversidade
Produção de alimentos contendo
vacinas
Monopólio da tecnologia nas mãos
de empresas estrangeiras
Produção de espécies resistentes à
secas e geadas.
Cobrança de royalties (patentes)
Erradicação da fome no mundo. Eliminação dos pequenos
produtores agrícolas
Aumento do desemprego

Terapia Gênica

Identificação de pessoas pelo DNA
Cada indivíduo possui a sua própria
informação genética.
Nas moléculas de DNA encontram-se regiões
de repetições de bases nitrogenadas, cujo
número, tamanho e localização são variáveis
de individuo para indivíduo.
Essas regiões do DNA são chamadas VNTR ou
Microssatélites.
VNTR = Variable Number of Tandem Repeat
(Repetições Sucessivas em Número Variado)

Aparelho de PCR Técnica de
Eletroforese

Padrões de VNTR de três suspeitos de um
crime em que foi feito a técnica de
eletroforese utilizando-se uma gota de
sangue.

este de paternidade

Teste de paternidade

Projeto Genoma Humana (PGH)
Início: 1990
Objetivo I: Determinar a sequência de todos os nucleotídeos dos
24 cromossomos do genoma humano (22 autossomos e XY).
Objetivo II: Identificar todos os genes humanos. (Mapeamento do
genoma humano)
Término: Fevereiro de 2001
I - Foram encontrados cerca de 3 bilhões de pares de
nucleotídeos.
II - Foram encontrados cerca de 30 mil genes, número bem menor
do que se imaginava.
III - Muitos de nossos genes são semelhantes aos de bactérias e
40% dos nosso genes são semelhantes aos de vermes
nematódeos e 90% semelhantes aos de camundongos.

Próximos objetivos do PGH
 Caracterizar a função de cada gene.
 Utilizar as informações obtidas para:
o Melhorar e simplificar o diagnóstico de doenças
genéticas (em especial, o câncer).
o Prevenção de doenças genéticas.
Problemas relacionados ao PGH
 Discriminação genética
o Seguradoras
o Seleção de empregos
o Forças armadas
o Escolas

(ENEM 2013) Cinco casais alegavam ser os pais de um bebê.
A confirmação da paternidade foi obtida pelo exame de DNA. O
resultado do teste está esquematizado na figura, em que cada
casal apresenta um padrão com duas bandas de DNA (faixas,
uma para o suposto pai e outra para a suposta mãe),
comparadas à do bebê.
Que casal pode ser
considerado como pais
biológicos do bebê?
A)1
B)2
C)3
D)4
E)5

(ENEM 2012) O milho transgênico é produzido a partir da
manipulação do milho original, com a transferência, para este,
de um gene de interesse retirado de outro organismo de
espécie diferente.
A característica de interesse será manifestada em decorrência
(A) do incremento do DNA a partir da duplicação do gene
transferido.
(B) da transcrição do RNA transportador a partir do gene
transferido.
(C) da expressão de proteínas sintetizadas a partir do DNA não
hibridizado.
(D) da síntese de carboidratos a partir da ativação do DNA do
milho original.
(E) da tradução do RNA mensageiro sintetizado a partir do DNA
recombinante.

(ENEM 2009) Um novo método para produzir insulina artificial que
utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por
pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade
de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os
pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli
para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu
fabricar insulina em maior quantidade e em apenas 30 dias, um terço
do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional, que
consiste na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais
abatidos.
Ciência Hoje, 24 abr. 2001. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br (adaptado).
A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como
consequência,
(A) o aperfeiçoamento do processo de extração de insulina a partir do
pâncreas suíno.
(B) a seleção de microrganismos resistentes a antibióticos.
(C) o progresso na técnica da síntese química de hormônios.
(D) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos.
(E) a criação de animais transgênicos.

I. Retirou-se um óvulo da vaca Z. O núcleo foi desprezado, obtendo-
se um óvulo anucleado.
II. Retirou-se uma célula da glândula mamária da vaca W. O núcleo
foi isolado e conservado, desprezando-se o resto da célula.
III. O núcleo da célula da glândula mamária foi introduzido no óvulo
anucleado. A célula reconstituída foi estimulada para entrar em
divisão.
IV. Após algumas divisões, o embrião foi implantado no útero de uma
terceira vaca Y, mãe de aluguel. O embrião se desenvolveu e deu
origem ao clone.
(ENEM 1999) Considerando-se que os animais Z, W e Y não têm
parentesco, pode-se afirmar que o animal resultante da clonagem
que tem as características genéticas da vaca é(são):
(A) Z, apenas. (B) W, apenas.
(C) Y, apenas. (D) Z e da W, apenas.
(E) Z, W e Y.

I. Retirou-se um óvulo da vaca Z. O núcleo foi desprezado, obtendo-
se um óvulo anucleado.
II. Retirou-se uma célula da glândula mamária da vaca W. O núcleo
foi isolado e conservado, desprezando-se o resto da célula.
III. O núcleo da célula da glândula mamária foi introduzido no óvulo
anucleado. A célula reconstituída foi estimulada para entrar em
divisão.
IV. Após algumas divisões, o embrião foi implantado no útero de uma
terceira vaca Y, mãe de aluguel. O embrião se desenvolveu e deu
origem ao clone.
(ENEM 1999) Se a vaca Y, utilizada como "mãe de aluguel",
for a mãe biológica da vaca W, a porcentagem de genes da
"mãe de aluguel" presente no clone será
(A) 0 %. (B) 25 %.
(C) 50 %. (D) 75 %.
(E) 100 %.

(PUC-SP) Em fevereiro de 1996, um grupo de pesquisadores
divulgou ao mundo a ovelha Dolly, obtido por meio da técnica de
clonagem.
Esses pesquisadores retiraram o núcleo da célula de uma ovelha
(A) e o implantaram num óvulo colhido de uma outra ovelha; (B),
do qual o núcleo fora previamente removido. Esse óvulo fora
posteriormente implantado no útero de uma terceira ovelha; (C),
originando Dolly.
A partir dos dados envolvidos no experimento realizado pelos
pesquisadores, pode-se prever que Dolly apresente
(A) constituição cromossômica da ovelha A e DNA mitocondrial
da ovelha B.
(B) constituição cromossômica e DNA mitocondrial da ovelha A.
(C) constituição cromossômica e DNA mitocondrial da ovelha B.
(D) constituição cromossômica da ovelha A e DNA mitocondrial
da ovelha C.
(E) constituição cromossômica e DNA mitocondrial
correspondente a uma mistura das três ovelhas.

(ENEM 2010) Segundo Jeffrey M. Smith, pesquisador de um laboratório
que faz análises de organismos geneticamente modificados, após a
introdução da soja transgênica no Reino Unido, aumentaram em 50% os
casos de alergias. “O gene que é colocado na soja cria uma proteína nova
que até então não existia na alimentação humana, a qual poderia ser
potencialmente alergênica”, explica o pesquisador.
Correio do Estado/MS. 19 abr. 2004 (adaptado).
Considerando-se as informações do texto, os grãos transgênicos que
podem causar alergias aos indivíduos que irão consumi-los são aqueles
que apresentam, em sua composição, proteínas
(A) que podem ser reconhecidas como antigênicas pelo sistema
imunológico desses consumidores.
(B) que não são reconhecidas pelos anticorpos produzidos pelo sistema
imunológico desses consumidores.
(C) com estrutura primária idêntica às já encontradas no sistema
sanguíneo desses consumidores.
(D) com sequência de aminoácidos idêntica às produzidas pelas células
brancas do sistema sanguíneo desses consumidores.
(E) com estrutura quaternária idêntica à dos anticorpos produzidos pelo
sistema imunológico desses consumidores.

(ENEM 2009) Um novo método para produzir insulina artificial que
utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por
pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade
de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os
pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli
para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu
fabricar insulina em maior quantidade e em apenas 30 dias, um terço
do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional, que consiste
na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais abatidos.
Ciência Hoje, 24 abr. 2001. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br
(adaptado).
A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como
consequência,
(A) o aperfeiçoamento do processo de extração de insulina a partir do
pâncreas suíno.
(B) a seleção de microrganismos resistentes a antibióticos.
(C) o progresso na técnica da síntese química de hormônios.
(D) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos.
(E) a criação de animais transgênicos.

(ENEM 2005) Os transgênicos vêm ocupando parte da imprensa com
opiniões ora favoráveis ora desfavoráveis. Um organismo ao receber
material genético de outra espécie, ou modificado da mesma espécie,
passa a apresentar novas características. Assim, por exemplo, já temos
bactérias fabricando hormônios humanos, algodão colorido e cabras
que produzem fatores de coagulação sanguínea humana.
O belga René Magritte (1896-1967), um dos pintores surrealistas mais
importantes, deixou obras enigmáticas.
Caso você fosse escolher uma ilustração para um artigo sobre os
transgênicos, qual das obras de Magritte, a seguir, estaria mais de
acordo com esse tema tão polêmico?
(B)
(D)
(C)
(E)
(A)

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