MAPA CONCEITUAL

RECUPERAÇÃO DE ESPÉCIES EM EXTINÇÃO

No filme Jurassic Park, de Steven Spielberg, é proposta a recuperação de espécies extintas como é o caso dos dinossauros, através do material genético de fosseis. Recuperar parte do material genético de fosseis é possível e tem sido feito, mas ainda não é possível recuperar o organismo inteiro.

Espécies extintas mais recentemente e que tem parentes muito próximos ainda vivos podem, no entanto ser recuperado. Foi o que aconteceu com a zebra quagga (poucas listras na parte traseira, coloração amarronzada e igual nas patas e na cabeça), extinta há mais de cem anos e foi recuperada por cientistas na África do Sul. Estes cientistas examinaram o DNA de zebras de outras espécies que tinham características da quagga e compararam com o DNA das quaggas extintas que estão empalhadas em museus. Escolheram então as zebras geneticamente mais aparentadas da quagga e realizaram cruzamentos ate que começaram a nascer quaggas.

CÉLULAS-TRONCO

As células-tronco, também conhecidas como células-mãe ou, erroneamente, como células estaminais, são células que possuem a melhor capacidade de se dividir dando origem a células semelhantes às progenitoras.

As células-tronco dos embriões têm ainda a capacidade de se transformar, num processo também conhecido por diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos, nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as células-tronco são importantes, principalmente na aplicação terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate a doenças cardiovasculares, acidentes vasculares cerebrais, traumas na medula espinhal e outros.

O principal objetivo das pesquisas com células-tronco é usá-las para recuperar tecidos danificados por essas doenças e traumas. São encontradas em células embrionárias e em vários locais do corpo, como no cordão umbilical, na medula óssea, no sangue, no fígado, na placenta e no líquido amniótico.

Brasil - permite a utilização de células-tronco produzidas a partir de embriões humanos para fins de pesquisa e terapia, desde que sejam embriões inviáveis ou estejam congelados há mais de três anos. Em todos os casos, é necessário o consentimento dos pais. A comercialização do material biológico é crime.

EXTRAÇÃO DA CÉLULA-TRONCO

Há duas possibilidades de extração das células-tronco. Podem ser adultas ou embrionárias:

Embrionárias – São encontradas no embrião humano. A utilização de células estaminais embrionárias para fins de investigação e tratamentos médicos varia de país para país.

Adultas – São encontrados em diversos tecidos, como a medula óssea, sangue, fígado, cordão umbilical, placenta, e outros.

O DIAGNOSTICO PRÉ-NATAL

Permite que se saiba com antecedência se a criança vai nascer do sexo masculino ou feminino, e se ela vai apresentar alguma das anomalias cromossômicas ou genéticas, detectáveis através de varias técnicas laboratoriais.

Apesar de muito valioso, esse diagnostico, quando aponta anomalias graves no feto, gera problemas éticos muito sérios, pois fica nas mãos dos pais a decisão sobre manter ou interromper a gravidez. Em muitos países como o Brasil o aborto mesmo nesses casos em que se fala o aborto terapêutico, ainda é proibido por lei.

·         Diagnostico pré-natal no primeiro semestre de gravidez.

ü  Exame das vilosidades coriônicas – através desse exame é possível determinar o sexo do feto, anomalias cromossômicas e estudar o DNA a fim de detectar anomalias genéticas. Esse exame só pode ser feito entre a 8ª e 10ª semana de gravidez e é o que fornece diagnostico mais precoce. Ele é feito com o auxilio de ultrasonografia, que orienta o medico na passagem de uma cânula flexível, introduzida através da vagina, pelo colo do útero até atingir as vilosidades coriônicas, que são formadas pelos anexos embrionários do feto e que contribuem para a formação da placenta. Esse exame só deve ser feito nos casos indicados por aconselhamento genético, pois há risco de aborto em decorrência do exame. Células são aspiradas, e seus cromossomos são analisados.

·         Diagnostico pré-natal no segundo semestre de gravidez

ü  Amniocentese – através desse exame obtem-se as mesmas informações que no exame das vilosidades coriônicas. Porem este exame só pode ser feito a partir da 14ª semana de gestação. Ele consiste na coleta do líquido amniótico através de uma seringa na barriga da mãe. Essa coleta também deve ser acompanhada pela ultra-sonografia. No líquido amniótico estão presentes células originados da pele e dos sistemas urinário e respiratório do feto. Essas células são mantidas em cultura, e seus cromossomos são analisados. Também existe risco de aborto em decorrência do exame, sendo assim indicado somente por aconselhamento genético.

ü  Ultra-sonografia – é o exame mais comum sendo indicado para todas as gestações, pois não apresenta riscos para o feto e para a mão. É feito com o uso de ondas sonoras de alta frequência, que são convertidas em imagens transmitidas por uma imagem de computador. Esse exame não proporciona análise dos cromossomos do feto, pois não se coletam células do embrião. Ele permite, no entanto, diagnosticar anomalias do sistema nervoso. Em alguns casos é possível definir o sexo do embrião através da genitália externa.

ü  Fetoscopia – Feito em situações muito especiais, nesse exame o feto é visualizado através de uma cânula com fibra óptica, introduzida na barriga da mãe. Pode-se observar assim anomalias morfológicas, como fendas faciais e defeitos nos membros. Através dessa técnica também é possível introduzir uma agulha e obter amostra do sangue e da pele do embrião para fazer diagnósticos de doenças relacionadas com esse tecido e esse órgão.

VACINAS GENICAS

Usando Engenharia genética, os cientistas estão fazendo vacinas gênicas. Genes do agente patológico que codificam proteínas responsáveis por estimular o nosso organismo a produzir anticorpos são isolados e inseridos em bactérias posteriormente clonadas. O produto da atividade desses genes é purificado e vai atuar como uma vacina. Introduzida em nosso organismo, a vacina estimula a produção de anticorpos específicos. Com essa técnica já estão sendo produzidas vacinas contra hepatite B e a meningite.

ENGENHARIA GENÉTICA

Corresponde a um conjunto de técnicas que permitem a manipulação do DNA. É conhecida também como a tecnologia do DNA recombinante.

Através dessas técnicas é possível mapear os genes nos cromossomos e saber exatamente em qual cromossomo e em qual lugar do cromossomo o gene se localiza. É possível também realizar o chamado sequencialmento gênico, ou seja, determinar qual é a sequência de bases nitrogenadas de um gene. Essas informações têm permitido aprimoramentos nos serviços de aconselhamento genético, pois têm possibilitado informar a um individuo normal se ele é ou não portador de um gene que causa doença e que pode ser transmitido aos seus descendentes.

 Hoje já se pode, por exemplo, afirmar se uma mulher é ou não portadora do gene para hemofilia (doenças genéticas hereditárias). Pode-se afirmar também se um individuo possui ou não genes para certas doenças genéticas de manifestação tardia.

As técnicas de Engenharia Genética possibilitam fazer a identificação de pessoas através de impressões digitais e analise de DNA (assunto já postado neste blog).

A engenharia genética também esta abrindo caminhos para produção de hormônios de forma mais rápida, eficiente e muitas vezes a um custo mais baixo. 

O Mercado de Trabalho

Como os cursos superiores de Biotecnologia ainda são recentes no país, o graduado enfrenta a concorrência de técnicos e de outros profissionais da área de Ciências Biológicas no mercado de trabalho. Mas o setor cresceu especialmente no último ano por causa do lançamento pelo governo federal, em fevereiro de 2007, da Política Nacional de Desenvolvimento da Biotecnologia, que incentiva os estudos científicos na área. Os principais campos de atuação são de saúde humana e animal, meio ambiente e alimentos. O Brasil tem se destacado em pesquisas de vacinas, clonagens e produtos transgênicos – o aumento na produção do biodiesel já demanda trabalhadores que saibam manipular geneticamente as sementes usadas para produzir o combustível. Os estudos com o manuseio de embriões e células-tronco também têm aberto vagas para essa área. O especialista trabalha, ainda, em laboratórios de análises clínicas e na indústria farmacêutica, na qual é responsável pela produção de medicamentos e pelo controle de qualidade. Outro setor em ascensão é o de microbiologia ambiental, em que o biotecnólogo atua em projetos que visam à degradação de resíduos com auxílio de microrganismos. Como o diplomado ainda é pouco conhecido no país, o estágio durante o curso é fundamental para garantir um emprego no futuro. Atualmente, o graduado recebe salário semelhante ao de um biólogo recém-formado.

Aplicações da Biotecnologia na Área Animal

As aplicações da biotecnologia moderna na área animal são múltiplas e têm um mercado potencial de bilhões de dólares por ano. A competição por tal mercado exige que as empresas façam investimentos significativos em pesquisa para desenvolver produtos, que incrementem a produção e gerem animais que sejam: capazes de produzir proteínas terapêuticas, modelos de estudos para doenças humanas e fornecedores de órgãos para os seres humanos. Essas pesquisas utilizam ferramentas genéticas que foram desenvolvidas pela tecnologia do DNA recombinante e da transgênese.

Linha do Tempo da Biotecnologia

4000-2000 a.C
- Pela primeira vez a “biotecnologia” é usada no Egito para produção de cerveja e pão usando a técnica de fermentação, por meio da levedura.
1322
-Cavalos de uma raça superior são inseminados artificialmente por um líder árabe.
1761
- Plantas de espécies diferentes são cruzadas pelo naturalista alemão Joseph Gottlieb Koelreuter.
1859
- o ilustre cientista britânico, Charles Darwin, publica a “Teoria da Evolução das Espécies pela Seleção Natural”. O conceito de selecionar e destruir a prole mais fraca tem grande influência entre os criadores de animais nos anos 1800, apesar da genética não ser ainda uma ciência reconhecidamente.
1865
- Surge a Genética, tendo o cientista austríaco Gregor Mendel, como o pai desta ciência. Através de suas experiências com ervilhas, descobriu que as características são hereditárias, passadas de pai para filho, assim como descobriu também os padrões da hereditariedade.
1870
- Os criadores de plantas começam a utilizar a teoria de Darwin para cruzar espécies diferentes de algodão e assim conseguem desenvolver uma variedade superior da planta.
1876
- Louis Pasteur provou que a causa das fermentações era a ação de seres minúsculos, os microrganismos, caindo por terra a teoria, até então vigente, que a fermentação era um processo puramente químico.
1879
- O cientista Alexander Fleming descobre a dromatina, uma estrutura parecida com uma varinha dentro do núcleo das células, que mais tarde foi chamada de “cromossomo”.
1897
- Eduard Buchner demonstrou ser possível a conversão de açúcar em álcool, utilizando células de levedura maceradas, ou seja, na ausência de organismos vivos.
1900
- A mosca-da-fruta, a drosofila melanogaster é usada nos primeiros estudos de genes.
1906
- Surge o termo “genética.
1919
- a palavra biotecnologia é usada inicialmente pelo engenheiro húngaro Karl Ereky.
1941
- o termo engenharia genética é usado pela primeira vez.
1942
- a penicilina começa a ser produzida como fármaco e utilizada em seres humanos como um antibiótico.
1944
- É descoberto que o DNA é a estrutura responsável pela trasmissão das informações genéticas.
1953
-Os cientistas James Watson e Francis Crick descrevem pela primeira vez a estrutura do DNA. O artigo deles é publicado na revista “Nature” e marca a era da genética moderna.
1956
O processo de fermentação é otimizado, Kornberg descobre a enzima DNA polimerase I, que catalisa a síntese de DNA em bactéria, levando a um entendimento de como o DNA é replicado.
1958
- O DNA é produzido pela primeira vez em um tubo de ensaio.
1969
- Uma enzima é sintetizada in vitro pela primeira vez.
1970
- Enzimas de restrição (nucleases específicas) são identificadas, abrindo o caminho para clonagem molecular de genes.
1972
- É descoberto que a composição do DNA humano é 99% similar a dos chimpanzés e gorilas.
1975
- os primeiros anticorpos monoclonais são produzidos.
1982
- FDA aprova a primeira insulina humana produzida por bactérias geneticamente modificada.
1984
- O vírus HIV é clonado e seu genoma é totalmente seqüenciado.
1986
- Produzida a primeira vacina recombinante para humanos contra hepatite B. Primeira droga anticâncer produzida por meio da biotecnologia.
1990
- Lançado projeto Genoma Humano. O primeiro tratamento de terapia gênica é realizado em uma criança de 4 anos que sofria de uma desordem no sistema imunológico, nos Estados Unidos.
1994
- O primeiro gene de câncer na mama é descoberto.
1995
- A terapia gênica entra na guerra contra o câncer;
- O primeiro seqüenciamento de um genoma de um organismo vivo diferente de vírus é completado para a bactéria Hemophilus influenzae.
1996
- Cientistas escoceses clonam cópias idênticas de cordeirinhos a partir de embriões de carneiros.
1997
- Nasce a ovelha Dolly, primeiro animal clonado de uma célula adulta.
1998
- Descobertas as células-tronco embrionárias humanas. Sequenciado o primeiro genoma completo de um animal: o verme C.elegans.
2003
- A ovelha Dolly é submetida à eutanásia após desenvolver um câncer de pulmão.
- A China aprova a primeira regulamentação de um produto para terapia gênica.
2004
- Primeiro animal de estimação clonado: um gato. Sequenciado o genoma do rato de laboratório.
2005
- FDA aprova primeira droga para uma raça específica: um remédio para problema cardíaco exclusivo para negros. É publicado o genoma do cachorro.

Biotecnologia na Medicina

A medicina utiliza muitos conhecimentos da biotecnologia. Graças a ela, hoje em dia já é possível tratar algumas doenças.
Um grande avanço da medicina foi a produção de insulina humana utilizando bactérias. A insulina é essencial para os doentes de diabetes. Antigamente, ela era produzida apenas em animais e não tinha um efeito tão bom quanto a humana. Com a transferência de genes também é possível produzir hormônios humanos, como o do crescimento.
Há também algumas técnicas para prevenir doenças. É o caso das vacinas, que, tanto para seres humanos como para animais, também contam com a biotecnologia.

Biotecnologia na Agropecuária

O aumento da produção agropecuária no decorrer de muito tempo estava ligado diretamente à área cultivada ou expansão das fronteiras das mesmas. Isso quer dizer que nesse período para aumentar a produção era preciso abrir novas áreas de cultivo.

No entanto, atualmente isso não é fundamentalmente necessário, pois para atingir um alto índice de produtividade depende de um conjunto de técnicas e conhecimentos oriundos de estudos e pesquisas direcionadas ao seguimento em questão.

As biotecnologias são responsáveis por produzir elementos agrícolas ou pecuários capazes de gerar uma grande produtividade como sementes imunes de pragas e adaptadas ao solo e clima, espécies novas de plantas entre outros.

Na pecuária a biotecnologia é usada no desenvolvimento de medicação animal, melhoramento genético, alimentação balanceada, cruzamento de raças entre outros.

O aumento de produtividade oriunda desse tipo de técnicas e tecnologias não depende da expansão de novas áreas, pois essa é chamada de agropecuária de precisão ou intensiva, ou seja, grande produção em pequeno espaço físico.

A elevação da produtividade promove uma diminuição dos custos de produção e automaticamente gera uma lucratividade maior ao produtor.

Nos países desenvolvidos a biotecnologia é parte integrante da agropecuária, assim conseguem alcançar elevados índices de produtividade. Nesse sentido, as pesquisas e estudos ligados à produção agropecuária no Brasil recentemente cresceu, principalmente nos últimos vinte anos, a instituição responsável pela execução dos mesmos é a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) que conta com quarenta pontos de pesquisas dispersos no território nacional, nos quais cerca de dois mil pesquisadores atuam no melhoramento da produção agrícola e pecuária.

TRANSGÊNICOS

Você já ouviu falar nos transgênicos?

Saberia distinguir um transgênico de um não transgênico?

Afinal o que vem a ser isso?

Transgênicos são plantas, animais ou microorganismos cujo código genético foi modificado, em laboratórios, por processos de Biotecnologia. São conhecidos também como OGMs (organismos geneticamente modificados). Geralmente, a modificação consiste na inserção de um gene de outra espécie, com o objetivo de conferir ao OGM alguma característica interessante do ponto de vista econômico, como maior produtividade ou maior resistência a pragas. É o que acontece, por exemplo, com o algodão que recebe um gene da bactéria Bacillus thuringiensis. Esse gene induz a produção de uma toxina que torna a planta mais resistente ao ataque de insetos.

Na aparência, uma planta transgênica não difere de uma normal. Na maioria dos casos, só os técnicos conseguem saber a diferença por meio de analises especificas.

Os transgênicos ainda não são muito conhecidos. Hoje, depois de aprovada a lei de Biossegurança, a manipulação, pesquisa e comercialização de OGMs são rigorosamente controladas pelo governo. Também passou a ser obrigatório que nos rótulos de produtos que contenham OGMs essa informação seja dada ao consumidor.

Devida a alta produtividade poderiam acabar e solucionar o problema de fome no mundo.

Se o caso dos transgênicos fosse levado a um Tribunal, haveria acusações e defesas acaloradas durante o julgamento: 

CLONAGEM DE ORGANISMOS MULTICELULARES

A clonagem de organismos multicelulares pode ser realizada de duas maneiras:

·         Interferindo-se em processos naturais de reprodução;

·         Trabalhando-se a partir de células somáticas que normalmente não atuam nos mecanismos reprodutivos.

CLONAGEM A PARTIR DE MECANISMOS NORMAIS DE REPRODUÇÃO

No caso de plantas, o procedimento mais utilizado é a reprodução de indivíduos idênticos por reprodução assexuada.

No caso de animais, como por exemplo, os mamíferos estimulam-se em laboratório o surgimento de gêmeos monozigóticos. Para isso, selecionam-se os animais que apresentam características desejadas, faz-se a coleta de sêmen e ovócitos e promove-se a fecundação no próprio laboratório.

Assim que o zigoto se forma e que as primeiras divisões celulares se iniciam, as células originadas são separadas artificialmente e implantadas em fêmeas (mães de aluguel), onde de completa o desenvolvimento embrionário.

Cada uma dessas células dará origem a um individuo geneticamente idêntico. Formam-se, então clones de animais de interesse para o ser humano.

CLONAGEM A PARTIR DE CÉLULAS SOMATICAS

Um exemplo muito conhecido e divulgado de clonagem a partir de células somáticas é o caso da ovelha Dolly (foi o primeiro mamífero a ser clonado com sucesso a partir de uma célula adulta.)

Seu corpo empalhado está exposto no Royal Museum of Scotland, em Edinburgo

Nesse caso, uma célula receptora, o ovócito retirado do ovário de uma ovelha da raça blackface teve seu material genético removido com auxilio de uma micropipeta. Uma célula (2n) retirada da glândula mamaria de uma ovelha adulta da raça finn dorset foi mantida em condições que a tornaram pouco ativa. Essa célula foi fundida ao ovócito desprovido de material genético nuclear.

O ovócito, agora com o núcleo 2n recebido da célula somática, foi estimulado a iniciar o desenvolvimento embrionário. 

CLONAGEM DE DNA

A clonagem de DNA significa produzir inúmeras cópias idênticas de um mesmo fragmento da molécula de DNA.

Esse processo tem inicio com o isolamento, pela ação de enzimas de restrição, de fragmentos do DNA ou genes a serem clonados.

Depois de isolados, esses trechos podem se introduzidos no DNA de outros organismos, principalmente vírus e bactérias.

No caso de bactérias, esses genes ou fragmentos de DNA isolados são inseridos nos plasmídeos.

Os plasmideos são moléculas menores de DNA que não contem genes essenciais à vida das bactérias, podendo ser manipulados sem que as bactérias deixem de se reproduzir ou desenvolver suas atividades vitais.

A molécula de DNA recombinante formada é introduzida na bactéria, que ao se reproduzir multiplica a molécula recombinante, dando origem a grande numero de cópias exatas (clones) de um mesmo gene ou fragmento de DNA.

                 

IDENTIFICAÇÃO DE PESSOAS

A “impressão digital genética” ou DNA fingerprint é feita com base em certos trechos do DNA cujas sequencias repetidas de nucleotídeos são exclusivas para cada pessoa e transmitidas de pais para filhos. Tal característica, chamada unicidade, as fazem serem utilizadas como forma de identificação de pessoas há séculos.

O DNA fingerprint permite confirmar a paternidade com 99,9% de certeza, comparando-se o DNA da criança, o da mãe e dos prováveis pais. Esse tipo de estudo é possível, pois o padrão de diferentes tamanhos das sequencias isoladas é herdado da mesma maneira que os genes: o individuo recebe metade do padrão do pai e da mãe.

Os testes de DNA também são utilizados para solucionar crimes.

ENZIMAS DE RESTRIÇÃO

A descoberta de determinadas enzimas, chamadas enzimas de restrição, permitiu grandes avanços na manipulação do DNA. Nas bactérias essas enzimas estão relacionadas com a defesa contra vírus, pois elas têm a propriedade de “cortar” em vários trechos o DNA desses invasores, tornando-os inativos

Quando uma enzima de restrição reconhece uma sequência específica de nucleotídeos de uma molécula de DNA, ela corta a molécula nesse trecho. Como no DNA existem vários trechos reconhecidos pela enzima, ao final do processo a molécula estará contenda em diversos fragmentos.

Varias enzimas de restrição já foram purificadas pelos cientistas, que também conseguiram determinar os nucleotídeos com os quais elas reagem.

Biotecnologia na agricultura

A biotecnologia pode usada na correção de solos como :

disponobilizando nutrientes para as plantas ;

contra doenças no plantio como os agrotoxicos ;

na preservação contra as pragas são ultilizados agrotoxicos para combater tipos de lagartos , fungos e moscas .

A biotecnologia pode haver tipos de melhoramentos nas plantas para o melhor plantio e ate mesmo melhora-las para o proprio consumo , pode ser colocação de vitaminas e alguns tipos de sais a mais nas plantas .Tambem existe alguns tipos de ferramentas que fazem parte da biotecnologia no campo como os tratores , colhentadeira , e com essa ajuda o plantio e feio com menos tempo e a fertilização e o controle contra as pragas e mais rapido de ser detectado e controlado .

Introdução

BIOTECNOLOGIA: Conjunto de técnicas que permitem a seleção e a modificação de organismos.

Desde a antiguidade o ser humano vem utilizando organismos com características que lhe interessam sob algum ponto de vista – alimentar, medicinal, ornamental, ou econômico.

                Para isso o ser humano desenvolveu ao longo dos anos uma ciência que passou a ser dominada BIOTECNOLOGIA, composta de numerosas técnicas que modificam organismos.

Alguns exemplos de Biotecnologia é a utilização de certas espécies de fungos na produção de pães, vinhos, e antibióticos.

                Há muito tempo o ser humano vem criando e aperfeiçoando técnicas de modificações de organismos com base na reprodução seletiva.

Nas ultimas décadas a Biotecnologia tem se desenvolvido muito. Um macro importante nesse desenvolvimento foi a descoberta da estrutura de das propriedades do DNA por Watson e Crick, em 1953. A partir daí a Genética e a Biologia molecular passaram a se desenvolver em ritmo mais acelerado, possibilitando a incorporação de técnicas de manipulação do DNA. Essas técnicas ficaram conhecidas como Engenharia da Genética, assunto que será abordado nesse blog.