Download - Apresentação da aula de biotecnologia
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PROF. SELESTE M. PEREIRA
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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..
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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 .
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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.
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Clones e clonagem
O que são clones?
= são cópias geneticamente idênticas , obtidas de um indivíduo inicial.
Clones naturais: gêmeos univitelinos
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A ovelha Dolly
Novidade: o fato de conseguir um clone pelo enxerto de núcleos de células adultas – portanto já diferenciadas _ em ovócitos de ovelha.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.