Biotecnologia

Prof. Dr. Leandro P. Felício

No livro...

■Livro 07 – Página 218 a 225

Fluxo da informação genética

São técnicas que permitem ao homem utilizar organismos para obter produtos de interesse.

A sua história no mundo...

■Primeira Geração: 6.000 /2000 a.C.■Fatos:▪ cruzamento de espécies animais e plantas▪ leveduras para fermentação de pão e álcool

A sua história no mundo...

■Segunda Geração: Fim do século XIX Teoria de Louis Pasteur ■Fatos:▪ microrganismos causam enfermidades

humanas▪ Ação dos microrganismos anaeróbios

nas fermentações láctea, alcoólica....

1822 - 1895

A sua história no mundo...

■Terceira Geração: Início de 1970. Biologia Molecular ■Fatos: ▪ 1o – isolamento e manipulação de genes ▪ 2o – fusão e multiplicação de células

ENGENHARIA GENÉTICA, BIOENGENHARIA OU TECNOLOGIA

DO DNA RECOMBINANTE

Técnicas para a manipulação do DNA para:

identificar, isolar e multiplicar os genes dos mais diversos organismos.

Técnicas

■PCR; ■c-dna ■DNA fingerprinting ■Clonagem ■Transgenia ■Terapia gênica.

Ferramentas

■Enzima de Restrição – Corta DNA em Palíndromos■DNA Ligase – Une o DNA■Transcriptase Reversa –

Realiza a produção de DNA com molde de RNA.■Plasmídios – DNA extra

cromossômico bacteriano.■Taq Polimerase

Enzimas de Restrição

Plasmídios

■Sequências circulares de DNA. Reproduzem-se de forma autônoma;■Encontram-se no citoplasma de certas bactérias.■Elementos genéticos extracromossômico.

1-TDR TÉCNICA DE DNA RECOMBINANTE

Transgênicos ou Organismos Geneticamente Modificados

■Recebem e manifestam genes de outros organismos;

OGM (organismos geneticamente modificados)

Transgênicos

Bactéria que produz gasolina!!!

Desafio atual – Realizar essa degradação de forma

eficiente

Produção de insulina

■Manipulação da herança genética com fins eugênicos (depuração da espécie);

■Obtenção de microrganismos com características antes inexistentes (resistência a antibióticos; produção de toxinas, doenças).

■Foi enxertado no milho, gene de bactéria Bacillus thuringiensis (Bt), com instruções para fabricar substância tóxica para insetos, mas não para o homem. A planta tornou-se um inseticida;▪ Em 1999 foi feita experiência com pólen de milho transgênico e 44%

das borboletas monarca (não alvo) morreram.

Problemas

Problemas

■Colocou-se gene da castanha-do-pará no feijão para corrigir a proteína, pobre em Metionina (aminoácido essencial).

■O novo feijão (PGM), acabou fugindo do controle e, ao assumir mais metionina, assumiu também as substâncias alergênicas presentes na castanha-do-pará.

■Falta de competitividade do pequeno produtor.

■Em alguns casos pode aumentar o uso de agrotóxicos.

2- PCR (reação em cadeia da polimerase)

O que é uma PCR

■Polymerase Chain Reaction (Reação em cadeia da polimerase;

■Permite amplificar seletivamente uma porção de DNA.

A reação ocorre em três etapas

PCR

■Permite a amplificação de uma porção de DNA específica

Resultado...

3- DNA FINGERPRINTING

O que é...

■Técnica que permite separar amostras de moléculas carregadas eletricamente, através de uma diferença de potencial

Eletroforese

■Fragmentos migram inversamente proporcional ao seu tamanho.

Paternidade

Teste de DNA

■Teste de paternidade;

■Identificação de autores de crimes;

■Prova de laços de parentesco;

■Identificação de cadáveres e fósseis.

Utilidades

4. CLONAGEM REPRODUTIVA

■Clone (grego:klon, broto, ramo)■População de geneticamente idênticos, produzidos

assexuadamente ou a partir de progenitor comum;■Cópia idêntica de moléculas, células, tecidos e organismos

adultos.▪ Ex: população de bactérias, plantas.

Clonagem

■Aumentar a chances de gravidez em pessoas submetidas à fertilização in vitro;

■Adulto ter gêmeo idêntico como seu próprio filho;

■“Vida eterna” – A ilha, O 8º dia.

Usos e aplicações

Clonagem Reprodutiva

Telômeros

■A cada d iv i são ce lu lar, a extremidade dos cromossomos, os telômeros, encurtam-se;

■A redução do tamanho do telômero está associada à senescência (envelhecimento).

■O tamanho do telômero forma um relógio biológico para nossas células.

5. CLONAGEM TERAPÊUTICA

CLONAGEM TERAPÊUTICA

■Vítimas de infarto receberiam implante de células musculares cardíacas;■Pessoas com mal de Parkinson ou mal de

Alzheimer receberiam neurônios sadios;■Desafio: É preciso conhecer o processo de

diferenciação, depois reproduzir toda a delicada operação físico-química em laboratório.

Usos e aplicações

6. Terapia gênica

■Introdução de genes sadios para tratamento ou cura de doenças genéticas;

Terapia Gênica

Edição de genes CRISPR/CAS9

■Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)

■Repetições  Palindrômicas  Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas■Mecanismo originalmente isolado à partir de

bactérias.▪ Proteção contra ataque de bacteriófagos.

■Seu uso permite a edição seletiva de genes.

Modo de ação

Usos e aplicações

■Edição de DNA;■Cura de doenças genéticas – Anemia falciforme,

câncer, fibrose cística...■Prevenção de doenças – Câncer, infarto, Doença de

Huntington...■Eliminação de infecções virais – HIV, Hepatite...■Escolha de características do embrião – DILEMA

ÉTICO

Eliminação de HIV de células infectadas

Edição de embriões humanos

■ Chineses modificaram o g e n e q u e c a u s a a talassemia beta▪ Anemia genética grave e

potencialmente fatal■8 6 e m b r i õ e s

m o d i f i c a d o s – 7 1 sobrev iver am – 28 foram alterados.

Edição de embriões humanos

■Implicações éticas: Bebê encomendado

Criança com três pais biológicos

■Doença letal▪ Gene presente em

DNA mitocondrial.■Mitocôndria:▪ Respiração celular

Criança com três pais biológicos

■Mitocôndria ! DNA matrilinear (exclusivamente materno)

+ =

Criança com três pais biológicos

■Mitocôndria ! DNA matrilinear (exclusivamente materno)

+

40 anos ou +

MUTAÇÃO

Criança com três pais biológicos

■Mitocôndria ! DNA matrilinear (exclusivamente materno)

+ =

40 anos ou +40 anos ou +

Criança com três pais biológicos

7. Projeto Genoma e Sequenciamento

■Localização nos cromossomos humanos de todos os genes responsáveis pelas características normais e patológicas;

■Mapeamento e sequenciamento de 3 bilhões de pares de bases que formam o genoma humano;

■Doenças genéticas conhecidas: seis mil.

Projeto Genoma Humano

Projeto Genoma Humano

Maia, L.C.

Sequenciamento de genomas

Sequenciamentos

Análise de polimorfismos

Análise de polimorfismos

Disponível em : http://www.nytimes.com/2013/05/14/opinion/my-medical-choice.html?_r=0

Análise de polimorfismos - Risco à doenças

Sequenciamento de DNA

■ Ba r a t emen to e r ap i de z no s sequenciamentos.▪ O projeto Genoma Humano custou $3

bilhões e demorou 12 anos (1991-2003). ▪ O sequenciamento do genoma do James

Watson’s em 2007 custou $2 milhões e demorou 2 meses

▪ Hoje, o sequenciamento de um genoma humano custa algo em todo de $100.000 e leva um mês para ser concluido.

▪ O Archon X prize: $10 milhões se sequenciar 100 genomas humanos em 10 dias, com um custo de $10.000 por genoma.

Exercícios indicados:

■Livro 07: Página 237 a 240▪Exercícios: 545, 547, 553, 554 e 560.