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Alterações do Material GenéticoEngenharia Genética:
-Manipulação do DNA: extrai genes e transporta-os para outras células, multiplica genes e «transforma em tubo de ensaio», organismos noutros;
-Permite conhecer algumas doenças humanas;
-Oferece produtos sedutores à indústria;
-Liberta a agricultura das suas dependências em relação aos adubos e aos pesticidas;
«Ferramentas» da Engenharia GenéticaEnzimas de Restrição:Enzimas que reconhecem determinadas sequências de DNA e cortam as moléculas nesses locais.
Zonas de Restrição – sequências de DNA curtas e simétricas que se leem da mesma forma nas duas cadeias na direção 5’ – 3’ .
Fragmentos de Restrição – fragmentos de DNA em dupla hélice com extremidades em cadeia simples.
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Ligase de DNA:Enzimas que catalisam a ligação entre fragmentos de DNA.
Vetores:Entidade, constituída por DNA, que transfere o DNA de uma célula ou de um organismo dador para uma célula ou organismo recetor.
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Técnicas da Engenharia GenéticaTécnica do DNA recombinante (rDNA):-A enzima de restrição “corta” a molécula de DNA do plasmídeo num ponto específico.-Com enzimas de restrição do mesmo tipo abre-se outra molécula de DNA, que funciona como dadora, e isola-se o gene que se quer inserir no plasmídeo.-O gene a inserir é colocado em contacto com o plasmídeo, juntamente com a ligase de DNA.-O gene passa a fazer parte do plasmídeo que possui agora, par além dos seus genes, o gene estranho que lhe foi inserido, isto é, possui um DNA recombinante.-O plasmídeo recombinante em contacto com as bactérias introduz-se em algumas delas.-Estas bactérias funcionam como células hospedeiras e aceitam o plasmídeo, e com ele o novo gene.-A partir do DNA recombinante, o gene inserido passa a comandar a síntese da proteína desejada.
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Técnica de DNA complementar (cDNA):Os procariontes são organismos muito utilizados em Engenharia Genética como recetores de DNA estranho porque:
-são fáceis de cultivar;-têm um crescimento rápido;-têm processos bioquímicos bem conhecidos.
No entanto não processam o mRNA e, quando recebem genes com intrões, estes não são retirados e a proteína não é funcional.
Os procariontes realizam a transcrição de forma ininterrupta, se o gene inserido tivesse intrões, estes também acabariam por ser traduzidos, originam uma proteína diferente da que se pretendia.
Formação de cDNA-Isola-se uma molécula de mRNA funcional das células.-Adiciona-se transcriptase reversa e nucleótidos livres. A transcriptase reversa catalisa a síntese e uma cadeia simples de DNA a partir de um molde de mRNA.-Junta-se a enzima que degrada o mRNA que serviu de molde e DNA polimerase que catalisa a formação da cadeia complementar do DNA.
O cDNA é uma molécula de DNA sem intrões que é diretamente transcrita numa molécula de mRNA funcional.
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Reações de polimerização em cadeia (PCR):É uma técnica para clonar DNA de modo a obter grandes quantidades a partir de uma pequena amostra.
-O fragmento de DNA a amplificar é aquecido de modo a separar as duas cadeias da dupla hélice.-Adicionam-se nucleótidos livres e DNA polimerase resistente ao calor. A DNA polimerase catalisa a formação das cadeias complementares reconstituindo a dupla hélice.-O procedimento é repetido e em cada ciclo a quantidade de DNA duplica.
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DNA fingerprint ou impressões digitais genéticas:Diferentes fragmentos de DNA movimentam-se de modo diferente quando submetidos a eletroforese (técnica em que determinadas moléculas são sujeitas à ação de um campo elétrico num meio poroso.
Aplicações das Técnicas de engenharia Genética:Técnica Aplicações
DNA recombinante (rDNA)
Investigação – isolamento de genes de organismos para estudar as suas funções a nível molecular.
Obtenção de OGM:-Produção de alimentos em maior quantidade e
qualidade;-Produção de grandes quantidades de substâncias com
aplicação médica ou farmacêutica;-Produção de substâncias com aplicação industrial;-Biorremediação – modificar organismos no sentido de
degradarem poluentes.
DNA complementar (cDNA)
Obtenção de cópias de genes que codificam produtos com interesse – produção de proteínas humanas por procariontes.
Polimerização por reação em cadeia
(PCR)
Obtenção de grandes quantidades de DNA em pouco tempo, a partir de uma quantidade muito pequena.
DNA fingerprintInvestigação criminal, forense e histórica;
Determinação da paternidade.
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Terapia génica: Consiste na introdução de genes clonados em células de um organismo com o objetivo de curar uma doença.
A terapia génica é uma das mais promissoras técnicas de tratamento de doenças que resulta de defeitos genéticos.
Vantagens dos OGM-Tolerância a Herbicidas – Aumento da Produtividade;
-Tolerância a Insetos – Redução dos Químicos Usados;
-Melhoria da Qualidade dos Alimentos;
-Produção de Compostos com Interesse Económico;
-Produção de Medicamentos;
-Acabar com a Fome Mundial;
-Plantações em ambientes hostis.
Impactos Negativos dos OGM-Poluição do Ambiente;
-Redução da Biodiversidade;
-Poluição Genética;
-Aumento das Alergias;
-Perigo para os agricultores;
-Aparecimento de novas doenças;
-Perigo para a Saúde Pública;
-Resistência a Antibióticos;
-Insegurança na Utilização dos Transgénicos;
-Falta de Informação;
-Problemas éticos e religiosos.
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Imunidade e Controlo de DoençasSistema Imunitário: Constituição:
-Células;-Tecidos;-Órgãos;
Funções:-Proteger o organismos de agressores (Agentes
patogénicos e Moléculas tóxicas)
-Destruição de células envelhecidas, lesadas e cancerosas
Imunidade – Conjunto de processos fisiológicos que permitem ao organismo reconhecer substâncias estranhas ou anormais, neutraliza-las e eliminá-las.
Agente patogénico – Organismo vivo capaz de produzir uma doença infeciosa num hospedeiro.
-Vírus;-Bactérias;-Fungos;-Protozoários;-Animais parasitas.
Propagação dos agentes patogénicos -Ar;-Água;-Alimentos;-Espirros;
-Tosse;-Expetoração;-Animais picadores;-Relações sexuais;
Medidas de Prevenção-Espirrar ou tossir para um lenço de papel;-Lavar e desinfetar as mãos;-Uso de máscaras;-Combate a insetos vetores;-Uso de repelentes em zonas afetadas;-Uso de preservativo;
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Ação de Agente Patogénico-Ultrapassa diferentes barreiras do organismo e penetra nos seus tecidos;-Resiste aos esforços do sistema imunitário para o neutralizar e multiplicar-se
dentro do hospedeiro;-Destrói diferentes tecidos do hospedeiro.
Vírus-Seres acelulares (não possuem estrutura celular).-São parasitas intracelulares obrigatórios (só manifestam caraterísticas vitais
dentro de células vivas por eles invadidas e utilizam a maquinaria da célula que invadem para se reproduzirem).
Reprodução dos vírus-As glicoproteínas do invólucro viral ligam-se a recetores da membrana da
célula;-Os componentes internos do vírus entram na célula;-As proteínas virais são degradadas;-O DNA viral replica-se no núcleo da célula em presença de enzimas celulares;-O DNA viral é transcrito com intervenção de enzimas celulares;-O mRNA viral migra para o citoplasma da célula hospedeira e liga-se a
ribossomas;-Os ribossomas da célula fazem a tradução do mRNA viral e produzem as
proteínas do vírus;-Proteínas formam a cápside que envolve o DNA, formando novos vírus que
abandonam a célula.
Os vírus que não possuem o invólucro nuclear entram na célula hospedeira por endocitose.
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Bactérias
As bactérias que se revelam patogénicas podem atacar e destruir as células animais de diversas formas.
-Podem invadir o citoplasma das células, onde se alimentam e multiplicam, conduzindo à destruição das células hospedeiras.
-Podem produzir toxinas, que provocam a alteração do metabolismo das células e a sua morte.
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Reprodução das bactériasA reprodução das bactérias é autónoma e realiza-se, habitualmente, por divisão binária ou bipartição.
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Sistema imunitário-Órgãos linfoides primários – Desenvolvimento e Maturação dos leucócitos. Ex.
Medula Óssea e Timo.-Órgãos linfoides secundários – Armazenar os leucócitos. Ex. Baço, Gânglios
linfáticos, Amígdalas.-Células efetoras – Participar na resposta imunitária. Ex. Leucócitos e células
que se diferenciam a partir deles (Mastócitos e Macrófagos).-Outros constituintes – Participar na resposta imunitária. Ex. Anticorpos,
proteínas do sistema de complemento.Nos gânglios linfáticos ocorre um processo de “limpeza” da linfa, pois ocorre a destruição dos agentes patogénicos.
Linfócitos
Leucócitos Granulares
Eosinófilos-Núcleo bilobado;-Função fagocitária, dirigida principalmente a parasitas;-Participam em reações alérgicas;
Neutrófilos-Núcleo multilobado;-Função fagocitária;-Primeiros a chegar aos tecidos.
Basófilos
-Núcleo volumoso, de forma irregular, geralmente com o aspeto da letra S.-Grânulos enormes com histamina que podem obscurecer o núcleo;-Função ao nível da resposta inflamatória.
Leucócitos Agranulares
Monócitos
-Núcleo ovoide, em forma de rim ou ferradura;-Circulam no sangue durante poucas horas e depois migram para os tecidos, diferenciam-se em macrófagos – células fagocitárias muito eficientes, de grandes dimensões;-Função ao nível da resposta imunitária.
Linfócitos
-Núcleo grande, sendo o citoplasma reduzido a um anel delgado em volta deste;-Podem ser de dois tipos B e T (distinguem-se pelos seus recetores membranares).-Função ao nível da resposta imunitária.
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Fagocitose-Adesão do microrganismo à membrana do macrófago;-O macrófago emite pseudópodes englobam o microrganismo;-O macrófago engloba o microrganismo num vacúolo digestivo ao qual se fundem lisossomas;-As enzimas dos lisossomas digerem a bactéria, destruindo-a;-Eliminação dos corpos residuais por exocitose.
Células teciduais – Mastócitos-Células semelhantes aos basófilos, mas com origem em células precursoras diferentes;
-Embora presentes nos tecidos por todo o corpo, são particularmente abundantes na derme, nos tratos digestivo e respiratório;
-Células com citoplasma repleto de grânulos, que contêm histamina, a qual promove o aumento da permeabilidade vascular;
-Função a nível das reações alérgicas, da inflamação e da expulsão de parasitas.
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Origem e diferenciação dos elementos sanguíneos
Caraterísticas dos leucócitos que explicam as suas potencialidades-São células circulantes no sangue, na linfa intersticial ou na linfa circulante;-Têm a capacidade de se deformar e penetrar entre as células da parede dos vasos capilares (diapedese);-Apresentam à superfície da membrana glicoproteínas específicas que funcionam como recetores.
Célula estaminal da medula óssea
Percursor linfóide
Linfócitos
Percursor mielóide
Megacariócito
Plaquetas
Eritroblasto
Eritrócitos
Monoblasto
Monócito
Precursor granulócito
Eosinófilo Neutrófilo Basófilo
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Imunidade InataMecanismo de defesa não específico – funciona de forma idêntica para
diferentes tipos de agentes agressores.
Imunidade adaptativaMecanismo de defesa específico – dirigido contra determinados agentes,
implicando o reconhecimento desses agressores por células especializadas do sistema imunitário (linfócitos).Mecanismo adquirido ao longo da evolução das espécies, só aparecendo nos vertebrados.
Defesa não específicaPrimeira Linha de Defesa
Barreiras físicas e químicas que impedem a entrada de seres estranhos.
-Pele;-Pelos das narinas;-Mucosas;-Secreções gástricas;-Saliva;-Lágrimas;-Muco.
Segunda Linha de Defesa
Atua após a entrada dos agentes agressores.
-Fagocitose;-Resposta inflamatória;-Interferão;-Sistema de complemento;
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Pele-Primeira barreira mecânica e química para os corpos estranhos;
-A epiderme apresenta células com substância proteica insolúvel e impermeável;
-Na camada mais externa da epiderme existem células mortas – córnea;
-As secreções das glândulas (sebácea e sudorípara) conferem à pele um pH entre 3 a 5.
Pelos das narinas-Primeira barreira à entrada dos microrganismos existentes no ar inspirado.
Mucosas-Membranas que recobrem o tubo digestivo, as vias respiratórias e as vias urogenitais.-Segregam um muco que fixa os microrganismos, dificultando o contacto com as células.-No muco existe mucina, uma substância tóxica para alguns microrganismos.
Secreções e enzimas-Glândulas sebáceas, sudoríparas e lacrimais segregam substâncias tóxicas para muitas bactérias;-A lisozima, enzima que se encontra na saliva e nas lágrimas, digere a parede das bactérias, destruindo-as;-O ácido clorídrico e as enzimas do suco gástrico, presentes no estômago, destroem microrganismos que são ingeridos juntamento com os alimentos.
Em síntese…Agente de defesa Função
Pele Previne a entrada de agentes agressores e substâncias estranhas.
Secreções ácidas da pele Inibem a crescimento bacteriano da pele.
Pelos nasais Filtram as bactérias nas passagens nasais.Lágrimas e saliva Lubrificam, limpam e contêm lisozima que destrói bactérias.
Mucosas Previnem a entrada de agentes patogénicos.
Suco gástrico Concentrado em ácido clorídrico e protéases, destrói agentes patogénicos no estômago.
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Resposta inflamatóriaOcorre quando os agentes patogénicos conseguem ultrapassar as barreiras de defesa primárias, o que acontece, por exemplo, quando ocorre um golpe na pele.
-No tecido ferido, os mastócitos produzem substâncias químicas, nomeadamente histamina, que se difundem para os capilares.-A histamina provoca a dilatação dos capilares e aumenta a sua permeabilidade.-Leucócitos, primeiro os neutrófilos e depois monócitos, atravessam a parede dos capilares para os tecidos infetados, processo designado por diapedese.A migração dos leucócitos para os locais infetados deve-se a substâncias químicas libertadas por células lesionadas. Esta atração química é designada quimiotaxia.-Os monócitos diferenciam-se em macrófagos e fagocitam as bactérias e células mortas.-Cicatrização com reparação dos tecidos.
Efeitos de uma reação inflamatória
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Resposta SistémicaQuando as infeções são mais graves, envolvendo áreas mais vastas do organismo, produz-se uma resposta sistémica.
InterferãoConjunto de proteínas que estão envolvidas na resposta imunitária não específica (embora também atuem na resposta imunitária específica).
-A célula infetada por um vírus produz interferão que é libertado.-O interferão liga-se à membrana das células vizinhas.-As células vizinhas são estimuladas a produzir proteínas antivirais, que bloqueiam a replicação do vírus.
O interferão não tem uma ação antiviral direta, dado que, não é esta substância que bloqueia a replicação do vírus. O interferão estimula as células a produzir outras proteínas que impedem a replicação do vírus.
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Sistema de complementoConjunto de cerca de 20 proteínas que são produzidas no fígado, circulam no plasma na sua forma inativa e são ativadas por agentes patogénicos ou pela ligação de um anticorpo a um antigénio.A ativação da primeira proteína do sistema desencadeia uma cascata de reações, na qual cada proteína do complemento atua sobre a seguinte, ativando-a.
Ações não específicas do sistema de complemento:-Recobrem agentes patogénicos dificultando a sua mobilidade e permitindo
que a fagocitose ocorra mais facilmente;-Provocam a lise da bactéria;-Atraem leucócitos ao local da infeção (quimiotaxia);-Ligam-se a recetores específicos das células do sistema imunitário,
estimulando a produção de moléculas reguladoras e o desencadear da resposta inflamatória.