PROF. SELESTE M. PEREIRA

BIOTECNOLOGIA

O que é Biotecnologia? Biotecnologias antigas e recentes

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

Antigas

=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

As ferramentas de engenharia genética

Os vetores

= 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 enzimas

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 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.

O primeiro animal 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.

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: embrionárias e adultas

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 células-tronco 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.

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.

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.

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.