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  • GENTICA E BIOLOGIA MOLECULAR PARA O ENSINO MDIO E FUNDAMENTAL Curso de Extenso na rea de Biologia para professores do Ensino Mdio e Fundamental

    Autoras: Cristina Maia Equipe de Biologia/Extenso Consrcio CEDERJ

    Denise Lannes Professora Adjunta/Instituto de Bioqumica Mdica/UFRJ

    Consultora: Silvia Regina Turcinelli Centro de Biologia Molecular e Engenharia Gentica (CBMEG)/UNICAMP

    Ao cursista Se para ns, que aparentemente, temos uma certa intimidade com estes termos e seus significados, tudo parece um tanto complexo, imagine para os nossos estudantes que alm de serem obrigados a compreend-los ainda passam pelo fogo cruzado que estabelecer relaes entre os mesmos.

    Ao mesmo tempo em que conceitos bsicos ainda causam uma certa confuso, muitas informaes novas chegam at ns por meio da mdia e acabamos tendo que dar explicaes, algumas vezes muito mais profundas do que espervamos, quando os alunos, instigados pela forma como as notcias so veiculadas, vm nos questionar...

    Portanto, pensamos ser esta uma boa hora para trazer os conceitos bsicos para serem discutidos e utilizados em sala de aula como fundamentos, tentando entender a enorme quantidade de informao nova produzida em to curto espao de tempo.

    A Biologia Molecular no nada alm do que o estudo em nvel molecular das questes relacionadas hereditariedade e evoluo dos organismos vivos. A podemos incluir toda a Gentica, inclusive o conhecimento relacionado ao DNA e seus mecanismos de ao. Questes envolvendo engenharia gentica, clones, transgnicos, vacinas de DNA, vrus de RNA, bibliotecas genmicas, clonagem, clulas tronco, terapia gnica, Projetos Genoma (caf, cana-de-acar, eucalipto, Xilella fastidiosa) e Projeto Genoma Humano/Projeto Genoma do Cncer utilizam como base tanto os conhecimentos de Biologia Molecular quanto os da Gentica clssica.

    Certamente, nestas poucas pginas, no esgotaremos o assunto, mesmo porque esse no o nosso objetivo. Nossa inteno fornecer a voc, caro professor, espao para ler e, principalmente, discutir sobre este assunto to novo e j com tanta histria para contar!

    Seja bem-vindo e divirta-se com a gente!

  • HISTRIA DA CINCIA DA GENTICA BIOLOGIA MOLECULAR No ltimo sculo temos assistido uma corrida cientfica, particularmente na rea de Biologia Molecular. Hoje, vemos a todo o momento, principalmente na mdia, notas envolvendo temas tais como terapia gnica e transgnicos entre outros. Muitos vem a Engenharia Gentica como um novo campo, mas de fato as tcnicas utilizadas hoje so resultado da unio de vrios conhecimentos produzidos pelas mais diferentes reas do saber e muita pesquisa a qual vem sendo realizada ao longo de mais de 125 anos. A linha do tempo aqui apresentada mostra descobertas chaves que culminaram no Projeto Genoma Humano, um esforo internacional, o qual visava a decifrar a seqncia de trs bilhes de pares de bases de subunidades de DNA que se encontram nos cromossomos humanos. 1865 - Herana Mendeliana

    Gregor Mendel publicou os resultados dos seus trabalhos realizados com ervilhas do tipo Pisum sativum. Aps vrias geraes de cruzamentos Mendel foi capaz de postular suas regras gerais de herana gentica. Ele props que havia discretas unidades de hereditariedade (que hoje chamamos de genes) que eram transmitidas de gerao para gerao, mesmo que algumas caractersticas no fossem expressas em todas as geraes, elas voltavam a aparecer. O trabalho de Mendel passou a ter grande reconhecimento no meio cientfico apenas a partir do incio do sculo XX. Atualmente, sabe-se que as teorias de Mendel so apenas parcialmente vlidas. No entanto, unicamente dele o mrito de ter provocado o primeiro grande salto na histria da cincia quanto formulao das teorias sobre os mecanismos que regem a transmisso de caractersticas hereditrias.

    1869 - Isolado o DNA

    Miescher isolou o DNA pela primeira vez. A descoberta do DNA ocorreu em 1869 e foi feita pelo bioqumico alemo Johann Friedrich Miescher. Ele queria determinar os componentes qumicos do ncleo celular e utilizava glbulos brancos provenientes do pus em sua pesquisa. A escolha desta clula deveu-se disponibilidade e tamanho do ncleo. Analisando os ncleos, Miescher descobriu a presena de um composto de natureza cida que era desconhecido at o momento. Era rico em fsforo e em nitrognio, desprovido de enxofre e resistente ao da pepsina (enzima proteoltica). Esse composto, que aparentemente era constitudo de molculas grandes, foi denominado, por Miescher, nuclena.

    1880 a 1890 Das Bases Nitrogenadas ao cido Nuclico Em 1880, um outro pesquisador alemo, Albrecht Kossel, demonstrou que a nuclena continha bases nitrogenadas em sua estrutura, explicando o fato da nuclena ser rica em nitrognio. Nove anos depois, Richard Altmann, que era aluno de Miescher, obteve a nuclena com alto grau de pureza, comprovando sua natureza cida e dando-lhe, ento, o nome de cido nuclico. 1882 Cromossomos Quem so? O alemo Walter Flemming descobriu corpos com formato de basto dentro do ncleo das clulas, que denominou "cromossomos". 1890 A sutil diferena que faz toda a diferena: Uracila ou Timina? Em 1890, foi descoberto em levedura (fermento biolgico) um outro tipo de cido nuclico, que possua uracila ao invs de timina e ribose ao invs da desoxirribose. Dessa maneira, foram caracterizados dois tipos de cidos nuclicos, de acordo com o glicdio que possuam: cido ribonuclico (RNA) cido desoxirribonuclico (DNA) 1902 Partculas da hereditariedade

  • O norte-americano Walter Sutton e o alemo Theodor Boveri deram incio teoria cromossmica da hereditariedade (as "partculas" da hereditariedade estariam localizadas nos cromossomos). 1909 Gentipo e Fentipo: Afinal quem quem? O dinamarqus Wilhelm Johannsen introduziu o termo "gene" para descrever a unidade mendeliana da hereditariedade. Ele tambm utilizou os termos "gentipo" e "fentipo" para diferenciar as caractersticas genticas de um indivduo de sua aparncia externa. 1912 Dos cidos Nuclicos aos Nucleotdeos Em 1912, Phoebus Levine e Walter Jacobs concluram que o componente bsico dos cidos nuclicos era uma estrutura composta por uma unidade que se constitua numa base nitrogenada ligada a uma pentose, e esta por sua vez, ligada a um fosfato. Esta unidade foi denominada de nucleotdeo. Um cido nuclico seria ento uma molcula composta por vrios nucleotdeos unidos entre si, ou seja, um polinucleotdeo. 1915 Genes dispostos linearmente nos cromossomos O norte-americano Thomas Hunt Morgan e seus alunos Alfred Sturtevant, Hermann Joseph Muller e Calvin Bridges publicam o livro "O Mecanismo da Hereditariedade Mendeliana", no qual relatam experimentos com drosfilas, as moscas -das-frutas, e mostram que os genes esto linearmente dispostos nos cromossomos. 1927 - Danos genticos podem ser hereditrios? Hermann J. Muller provou que os raios-X podiam causar mutaes que passavam de uma gerao para outra. Submetendo drosfilas a raios-X, observou que a freqncia das mutaes aumentava cerda de cem vezes em relao populao no exposta. 1928 Transformao Que bicho esse? E afinal, transformar o qu? Em qu? Para qu? Durante muito tempo, as protenas foram consideradas como as mais provveis detentoras da hereditariedade, mas um experimento realizado em 1928 daria incio derrocada desta hiptese. Este experimento envolvia a inoculao de bactrias causadoras de pneumonia em camundongos e seu propsito era, simplesmente, descobrir meios de se controlar a doena em humanos. Foi Frederick Griffith que realizou uma srie de experimentos que forneceram evidncias que a informao gentica est contida em uma molcula especfica e no nas protenas. Griffith estava tentando encontrar uma vacina contra Streptococcus pneumoniae, uma bactria que causa pneumonia em mamferos. Ele sabia que: existiam duas cepas distinguveis de pneumococcus: uma que produzia colnias lisas (S - do ingls smooth) e outra que produzia colnias rugosas (R - do ingls rough). Clulas da cepa lisa so encapsuladas com uma capa de polissacardeos, enquanto que as clulas da cepa rugosa no possuem esta cpsula. Estes dois fentipos alternativos (S e R) so geneticamente herdados. Ele realizou quatro conjuntos de experimentos: Experimento 1: Griffith injetou clulas vivas da cepa S de Streptococcus pneumoniae em camundongos. Resultado: Os camundongos morreram de pneumonia. Concluso: A cepa encapsulada patognica. Experimento 2: camundongos foram injetados com clulas vivas da cepa R de S. pneumoniae. Resultado: Os camundongos permaneceram saudveis. Concluso: as cepas de bactria que no possuam a cpsula de polissacardeos no eram patognicas. Experimento 3: camundongos foram injetados com clulas da cepa S de pneumococos mortas por calor. Resultado: os camundongos permaneceram saudveis. Concluso: a cpsula de polissacardeo no causa pneumonia por que ela ainda est presente nas bactrias mortas pelo calor que neste estado so no patognicas. Experimento 4: clulas da cepa S mortas pelo calor foram misturadas com clulas vivas da cepa R e injetadas em camundongos. Resultado: os camundongos desenvolveram pneumonia e morreram. Amostras de sangue dos camundongos mortos continham clulas de pneumococos do tipo S vivas. Concluso: clulas de pneumococos do tipo R adquiririam das clulas do tipo S a habilidade de sintetizar a cpsula de polissacardeo. Griffith cultivou clulas do tipo S isoladas dos camundongos mortos. Porque as bactrias produziram clulas filhas encapsuladas, ele concluiu que o novo trato adquirido era hereditrio. Esse fenmeno agora chamado de transformao (assimilao de um material gentico externo por uma clula). 1931 DNA e RNA: cidos Nuclicos recebem seu RG definitivo! O russo Phoebus Aaron Levene, trabalhando nos EUA, estuda a estrutura qumica dos cidos nuclicos e identifica seus componentes bsicos. Os termos "cido desoxirribonuclico" e "cido ribonuclico" (RNA) se tornam de uso comum. 1941 - "One gene One enzyme" Ser mesmo?

  • Os tra