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Biotecnologia

O documento discute os principais conceitos e técnicas da biotecnologia, incluindo DNA recombinante, clonagem de DNA, organismos transgênicos, terapia gênica, vacinas gênicas, PCR, eletroforese, testes de paternidade e clonagem.

Educação◦
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Biotecnologia
Definição de Biotecnologia "Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produtos de utilidade.“ A definição ampla de biotecnologia é o uso de organismos vivos ou parte deles, para a produção de bens e serviços. Nesta definição se enquadram um conjunto de atividades que o homem vem desenvolvendo há milhares de anos, como a produção de alimentos fermentados (pão, vinho, iogurte, cerveja, e outros). Por outro lado a biotecnologia moderna se considera aquela que faz uso da informação genética, incorporando técnicas de DNA recombinante.
Técnica do DNA Recombinante Ideia: isolamento de moléculas de DNA e inserir em outros organismos. Esta técnica é utilizada para fazer organismos transgênicos, clonagem de DNA, eletroforese e outros. Para esta técnica necessita-se de: -Enzimas de restrição: enzimas que cortam trechos do DNA exatamente onde se quer. Exemplo: Uma bactéria possui uma enzima de restrição chamada Eco R1, que corta o DNA toda vez que encontra a seguinte sequência de bases nitrogenadas: …GAATTC… …G AATTC… …CTTAAG… …CTTAA G…
Clonagem de DNA (Gênica) Ideia: produzir inúmeras cópias idênticas de um mesmo fragmento da molécula de DNA. Utiliza-se esta técnica também para fazer organismos transgênicos e bliblioteca de DNA. Para esta técnica necessita-se de: -Enzima de restrição: com a técnica do DNA recombinante. -Vetores: bactérias e vírus que são facilmente manipulados. Veja a seguir como é utilizada uma bactéria* nesta técnica e logo após em vírus. * Bactérias possuem um DNA circular, além do DNA normal, chamado de Plasmídeo.
Em Bactérias...
Em vírus...
Organismos Transgênicos Ideia: Organismos transgênicos ou organismos geneticamente modificados são aqueles organismos que possuem pelo menos um gene externo, ou seja, um gene que não é da sua espécie (e sim de outra espécie) a fim de torná-lo com características vantajosas e que produza substâncias de interesse. Para esta técnica necessita-se de: - técnica do DNA recombinante e clonagem de DNA (gênica). Exemplo no dia a dia: A mais conhecida é para a produção de insulina humana para diabéticos.
Terapia Gênica Ideia: Consiste em substituir o gene anormal que causa doença pelo alelo normal a fim de curar uma doença genética. Exemplo: ADA – Imunodeficiência humana – “menino da bolha” Para esta técnica necessita-se de: - técnica do DNA recombinante e clonagem de DNA (gênica) com vetores (vírus). A ideia é que o vírus introduza na célula humana o gene normal.
Vacinas gênicas Ideia: Consiste em utilizar o trecho do DNA, que codificam proteínas causadores da doença, do organismo patogênico. Esses trechos são inseridos em bactérias e o produto da atividade destes genes são utilizados na vacina. Para esta técnica necessita-se de: - Técnica do DNA recombinante e clonagem de DNA.
No Brasil, a vacina da tuberculose é feita assim. Isso evita,que na produção comum de vacinas, alguns organismos patogênicos estejam ativos causando doença.
Técnica de Reação em cadeia da polimerase (PCR) Ideia: aumentar a quantidade de DNA pelo processo de duplicação do DNA. Utiliza-se essa técnica para se fazer a eletroforese, como no teste de paternidade. Para esta técnica utiliza-se: - Amostras de DNA que se quer aumentar em quantidade.
Eletroforese e a identificação de pessoas Eletroforese é uma técnica utilizada para identificar a “impressão digital” do DNA também conhecida como DNA fingerprint. Também é utilizada com RNA e proteínas. A eletroforese isola fragmentos de DNA de diferentes tamanhos através de um gel (poliacrilamida e gel de agarose) submetido a um campo elétrico. Os fragmentos de DNA formam faixas/bandas que podem ser visualizados por corantes ou luz ultravioleta.
O DNA humano contém 40 mil genes diferentes, mas isso é apenas 3% do conteúdo do genoma humano. O restante é DNA não-codificante, ou seja, DNA que não codifica proteína. Uma parte desta sequência de DNA não-codificante é chamada de VNTR (número variável de repetições em sequência). Cada indivíduo tem um padrão específico desses VNTRs e são herdados dos pais. Com a técnica do DNA recombinate, corta-se esses trechos de VNTR com enzimas de restrição e obtem-se então o trechos de DNA fingerprint para as amostras.
Eletroforese de DNA na identificação de pessoas
Eletroforese nos testes de paternidade
Clonagem Ideia: Produzir indivíduos geneticamente idênticos (clones). Isso pode ser reprodução assexuada ou por manipulação do genoma* da espécie. *genoma de um organismo é uma sequência de DNA completa de um conjunto de cromossomos; por exemplo, um dos dois conjuntos que um indivíduo diploide contém em cada uma das suas células somáticas. O Projeto Genoma Humano consiste em codificar a sequência de bases nitrogenadas de todo o DNA humano e a sequência dos genes. Há projetos genomas de vários seres vivos. Há também o Projeto Proteoma que tenta decifrar os genes e a sequência de bases desses genes pela sequência de aminoácidos de uma proteína.
O primeiro mamífero clonado ocorreu em 1997, conhecida como Ovelha Dolly. A técnica consiste em escolher o animal a ser clonado (utilizando o núcleo de uma célula somática), uma fêmea doadora de óvulos (da mesma espécie) e uma fêmea “barriga de aluguel” (também da mesma espécie). No Brasil, o primeiro mamífero clonado foi uma vaca, chamada Vitória, em 2001. Veja a seguir como foi feita a ovelha Dolly.
Com a clonagem e possível fazer a Clonagem Terapêutica que consiste em produzir órgãos com o genoma do indivíduo que foi clonado e que necessita de transplante de órgãos. Com isso, a ideia seria fazer o processo de clonagem sem que o indivíduo se desenvolva e nasça. A partir disso, um grupo de células especiais (células-tronco embrionárias) do embrião formaria o órgão desejado. A Lei de Biossegurança (2005) e retificada em 2008, no Brasil, não permite clonagem nem clonagem terapêutica. Células-troncos embrionárias só podem ser utilizadas em pesquisas desde que seja de um embrião congelado há mais de 3 anos e que não seja viável à vida. Veja a seguir a clivagem, ou seja, o desenvolvimento embrionário e de onde pode-se retirar células-tronco. Embrionárias:
Células-tronco são células que podem se transformar em tipos celulares diferentes. Tipos de células-tronco: Embrionárias – São encontradas no embrião (fase de mórula ou de Blástula/Blastocisto) e são classificadas como totipotentes ou pluripotentes, devido ao seu poder de diferenciação celular de qualquer tecido. Adultas – São encontradas em diversos tecidos, como a medula óssea, sangue, fígado, cordão umbilical, placenta e outros. Estas células-tronco têm uma limitação de obtenção de tecidos a partir delas (multipotentes). Mesenquimais – são células precursoras encontradas principalmente na medula óssea. São multipotentes capazes de oferecer suporte na formação das células sanguíneas e de se diferenciar em diversas linhagens celulares como os condrócitos, osteócitos, adipócitos.
Desenvolvimento Embrionário do ser humano (mamíferos) Células-tronco embrionárias podem ser retiradas na fase de Mórula ou Blastocisto durante o desenvolvimento embrionário.
Célula-tronco adultas = célula mãe da figura
Origem das células-tronco adultas e mesenquimais
Questões de Biotecnologia Enem 2013 1) A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgenes em cloroplastos, em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizada para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores. Considerando a estratégia metodológica descrita, qual organela celular poderia ser utilizada para inserção de transgenes em leveduras? A) Lisossomo. B) Mitocôndria. C) Peroxissomo. D) Complexo golgiense. E) Retículo endoplasmático.
2) 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
3) Para a identificação de um rapaz vítima de acidente, fragmentos de tecidos foram retirados e submetidos à extração de DNA nuclear, para comparação com o DNA disponível dos possíveis familiares (pai, avô materno, avó materna, filho e filha). Como o teste com o DNA nuclear não foi conclusivo, os peritos optaram por usar também DNA mitocondrial, para dirimir dúvidas. Para identificar o corpo, os peritos devem verificar se há homologia entre o DNA mitocondrial do rapaz e o DNA mitocondrial do(a) A) pai. B) filho. C) filha. D) avó materna. E) avô materno.