Aula 7 - Biotecnologia

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Biotecnologia – Engenharia Genética
2ª SÉRIE
Aula 7 – 3º Bimestre
Biologia
Etapa Ensino Médio
CRISPR;
Engenharia Genética.
Retomar conceitos de Biotecnologia;
Compreender a tecnologia de edição de DNA – CRISPR;
Analisar a importância dos avanços da Engenharia Genética com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis.
Conteúdo
Objetivos
(EM13CNT304) Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza (tais como tecnologias do DNA, tratamentos com células-tronco,
neurotecnologias, produção de tecnologias de defesa, estratégias de controle de pragas, entre outros), com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista.
Sugestão de tempo:
Para começar: 3 minutos
Foca no conteúdo: 10 minutos
Na prática: 17 minutos
Aplicando: 15 minutos
O desenvolvimento da Biotecnologia oportuniza o desenvolvimento de novos produtos, serviços, fármacos, entre outros.
As possibilidades são inúmeras, e, gradativamente, a biotecnologia e a Engenharia Genética têm estado presentes no cotidiano das pessoas. 
Os processos de transcrição e tradução estão diretamente relacionados com a Engenharia Genética. 
Algumas técnicas oportunizam a “edição” de partes específicas do DNA.
O desenvolvimento da
Biotecnologia e a Engenharia Genética
Para começar
 
 
Para começar
Em quais lugares/fontes é possível encontrar informações sobre o desenvolvimento científico atrelado à Biotecnologia?
Virem e conversem!
3 minutos
Para começar
Em aulas anteriores, analisamos algumas notícias veiculadas por jornais, revistas científicas, revistas informativas etc. 
É importante lembrar o quão relevante é verificar as informações sobre a metodologia empregada, quem são os autores das notícias, bem como a presença de dados validados antes de disseminar informações a outras pessoas.
Usem os conteúdos dessas aulas como apoio para analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza, com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista.
Retomando...
Foco no conteúdo
https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription 
Engenharia Genética e o DNA recombinante: 
De que forma isso está presente nos nossos dias?
A Engenharia Genética envolve técnicas de manipulação e recombinação dos genes, por meio de um conjunto de conhecimentos científicos (Genética, Biologia Molecular, Bioquímica, entre outros), que reformulam, reconstituem, reproduzem e até mesmo criam seres vivos. 
As técnicas de manipulação genética foram desenvolvidas a partir dos anos de 1970, e suas aplicações têm alcançado diversas áreas, como a Medicina, a Agricultura e a Pecuária. 
Foco no conteúdo
https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription 
Assistam ao vídeo O mistério do CRISPR do canal ICB-USP e anotem os pontos mais importantes.
 https://youtu.be/sT3rg84U618 
Foco no conteúdo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Express%C3%A3o_g%C3%A9nica#/media/Ficheiro:Exemplo_Mendel.jpg
ENEM 2020 – QUESTÃO 130
Uma nova e revolucionária técnica foi desenvolvida para a edição de genomas. O mecanismo consiste em um sistema de reconhecimento do sítio onde haverá a mudança do gene combinado com um mecanismo de corte e reparo do DNA. Assim, após o reconhecimento do local onde será realizada a edição, uma nuclease corta as duas fitas de DNA. Uma vez cortadas, mecanismos de reparação do genoma tendem a juntar as fitas novamente, e nesse processo um pedaço de DNA pode ser removido, adicionado ou até mesmo trocado por outro pedaço de DNA.
Na prática
https://download.inep.gov.br/enem/provas_e_gabaritos/2020_PV_digital_D2_CD7.pdf
Nesse contexto, uma aplicação biotecnológica dessa técnica envolveria o(a):
diagnóstico de doenças.
identificação de proteínas.
rearranjo de cromossomos.
modificação do código genético.
correção de distúrbios genéticos.
Na prática
Nesse contexto, uma aplicação biotecnológica dessa técnica envolveria o(a):
diagnóstico de doenças.
identificação de proteínas.
rearranjo de cromossomos.
modificação do código genético.
correção de distúrbios genéticos.
Correção
Na prática
https://download.inep.gov.br/enem/provas_e_gabaritos/2020_PV_digital_D2_CD7.pdf
CRISPR – Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente interespaçadas
Ferramenta de edição genética
 “Clipe” do YouTube ilustrando:
https://youtube.com/clip/Ugkx7LxubtSUy4kkXgKp5bg43UBuSC72YMeH 
Foco no conteúdo
https://gifer.com/pt/7aNT 
Com a Engenharia Genética, esse sistema foi aprimorado para ser aplicado na edição de genes.
Sabendo que Cas9 é uma enzima que corta DNA, e que CRISPR é uma coleção de sequências de DNA que dizem à Cas9 onde exatamente deve cortar, basta conhecer o alvo, ou seja, a sequência certa de nucleotídeos a ser editada. 
CRISPR é um sistema de defesa de bactérias que consiste em pequenas porções do DNA bacteriano compostas por repetições de nucleotídeos.
 do “clipe” do YouTube ilustrando:
https://youtube.com/clip/Ugkx-YxMN2wHg-pkwllBV07iD6zF2f7_lgWu 
Foco no conteúdo
https://profissaobiotec.com.br/sistema-crispr-cas-da-bacteria-a-terapia-genica/ 
A CRISPR é considerada uma técnica revolucionária na área da Engenharia Genética. Ela proporcionou um avanço significativo nas capacidades de edição do genoma, permitindo que os cientistas modifiquem de forma precisa e relativamente simples sequências específicas do DNA.
A importância da CRISPR na Engenharia Genética pode ser destacada pelos seguintes pontos:
Precisão e eficiência – a técnica permite identificar e modificar sequências genéticas específicas de maneira muito mais eficiente do que as abordagens anteriores. Isso aumenta a confiabilidade dos resultados e reduz a probabilidade de efeitos colaterais indesejados;
Foco no conteúdo
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/Dogma_central_-_traduzido.jpg
Acessibilidade – é uma técnica relativamente simples e de baixo custo em comparação a outras abordagens de edição genética. 
Utiliza uma combinação da enzima Cas9 (endonuclease) e um guia de RNA (RNA guide) para direcioná-la para à sequência desejada de nucleotídeos;
RNA guia
Essas características fazem com que ela possa ser usada por um número maior de pesquisadores em todo o mundo;
Foco no conteúdo
https://www.youtube.com/watch?v=OiMBonOFVaM 
Versatilidade – a CRISPR é altamente versátil e pode ser aplicada em uma ampla gama de organismos, procariontes e eucariontes. Ela permite a modificação genética de diversos sistemas biológicos, abrindo caminho para uma série de aplicações em diferentes áreas, como Medicina, Agricultura, Biotecnologia e Conservação;
Potencial terapêutico – tem o potencial de revolucionar a Medicina, possibilitando o tratamento de doenças genéticas. Com essa técnica, é possível corrigir mutações genéticas responsáveis por doenças hereditárias, além de abrir novas perspectivas para a terapia genética.
A CRISPR pode ser usada para desenvolver modelos de doenças mais precisos, permitindo o estudo das patologias e a busca por novas estratégias terapêuticas;
Foco no conteúdo
Avanços na agricultura e segurança alimentar – a edição genética com CRISPR pode ser usada na produção de OGM (organismos geneticamente modificados) para melhorar culturas agrícolas, tornando-as mais resistentes a doenças, pragas e condições ambientais adversas. Aumenta a produtividade agrícola e contribui para a segurança alimentar em um mundo com uma população em constante crescimento.
Segurança alimentar refere-se à condição em que todas as pessoas têm acesso físico, social e econômico a alimentos suficientes, seguros e nutritivos que atendam às suas necessidades alimentares e preferências para uma vida ativa e saudável. 
Foco no conteúdo
https://br.freepik.com/vetores-gratis/cientistas-fazendo-o-quebra-cabeca-da-apple-organismo-geneticamente-modificado-e-organismo-projetado-conceito-de-engenharia-molecular-em-fundo-branco-ilustracao-de-vetor-isolado-de-coral-rosa_11664294.htm#query=transg%C3%AAnicos&position=49&from_view=search&track=sph10 minutos
A tecnologia proporciona a edição de genes para finalidades específicas, podendo ser utilizada para diversas áreas da ciência. 
“O poder de controlar o futuro genético da nossa espécie é impressionante e aterrorizante. Decidir como lidar com isso pode ser o maior desafio que já enfrentamos.”
Essa frase foi dita pela bióloga Jennifer A. Doudna, que será nosso ponto de partida para uma discussão retomando o que vocês já sabem sobre Bioética.
Roda de conversa 
Na prática
https://innovativegenomics.org/glossary/transcription/ 
A Engenharia Genética levanta várias questões éticas importantes que devem ser consideradas e debatidas. Aqui, estão algumas das principais questões éticas relacionadas a essa área:
Manipulação da vida – a capacidade de editar o DNA e modificar características genéticas leva a preocupações sobre a manipulação da vida. Alguns argumentam que a Engenharia Genética está interferindo no curso natural da evolução e que devemos ter cautela ao modificar organismos vivos de maneira significativa;
Material de apoio
Na prática
Efeitos imprevistos – a Engenharia Genética pode ter consequências não intencionais e imprevisíveis. Alterações genéticas podem ter impactos indesejados e desconhecidos no organismo modificado ou no ambiente. Esses efeitos colaterais podem ser difíceis antecipar e controlar;
Desigualdade e acesso – a tecnologia de Engenharia Genética pode agravar desigualdades sociais e econômicas. A disponibilidade e o acesso a terapias genéticas avançadas podem ser limitados a certos grupos, resultando em disparidades de saúde e oportunidades. Além disso, a modificação genética de alimentos pode criar divisões entre aqueles que têm acesso a alimentos geneticamente modificados e aqueles que não têm;
Material de apoio
Na prática
Dignidade humana – algumas pessoas argumentam que a modificação genética de embriões humanos ou a seleção de características específicas pode levar a uma visão reducionista e instrumentalizada da vida humana, na qual as pessoas são valorizadas apenas por suas características genéticas;
Material de apoio
Na prática
Gattaca é um filme estadunidense de 1997, dos gêneros ficção científica, suspense e drama romântico.
Em um futuro no qual os seres humanos são escolhidos geneticamente em laboratórios, as pessoas concebidas biologicamente são consideradas inválidas, como Vincent Freeman. Desde pequeno, ele tem o desejo de ser astronauta, mas seu genoma o predispõe a doenças cardíacas, o que o leva a trocar de identidade para alcançar seu objetivo.
Sugestão de filme
Material de apoio
Na prática
Impacto ambiental – a liberação de OGM no meio ambiente pode provocar impactos ecológicos significativos. A Engenharia Genética de plantas e animais pode levar a problemas como a disseminação incontrolável de genes modificados, a alteração de cadeias alimentares e a perda de biodiversidade;
Lembram-se da aula sobre OGM e biossegurança? 
Material de apoio
Na prática
Privacidade e segurança dos dados – a Engenharia Genética envolve a coleta e o armazenamento de informações genéticas pessoais. Isso levanta preocupações sobre a privacidade e a segurança dos dados genéticos, especialmente quando há a possibilidade de discriminação genética ou acesso não autorizado a essas informações.
Lembram-se do caso da Henrietta Lacks e as células HeLa? 
Material de apoio
Na prática
15 minutos
Todo mundo escreve
No slide 4, vocês analisaram um mapa mental com as aplicações da Biotecnologia.
O desafio agora é montar, em seu caderno, um mapa mental sobre “Questões éticas relacionadas à Engenharia Genética”. Dessa forma, você irá sistematizar a discussão desta aula.
Aplicando
Retomamos conceitos de Biotecnologia;
Compreendemos a tecnologia de edição de DNA – CRISPR;
Analisamos a importância dos avanços da Engenharia Genética com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis.
O que aprendemos hoje?
Tarefa SP
Localizador: 98348
Professor, para visualizar a tarefa da aula, acesse com seu login: tarefas.cmsp.educacao.sp.gov.br
Clique em “Atividades” e, em seguida, em “Modelos”.
Em “Buscar por”, selecione a opção “Localizador”.
Copie o localizador acima e cole no campo de busca.
Clique em “Procurar”. 
Videotutorial: http://tarefasp.educacao.sp.gov.br/
27
LEMOV, D. Aula nota 10 2.0: 62 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2018.
SÃO PAULO (Estado). Currículo em Ação: Caderno do Professor – Biologia – Ensino Médio – 2ª série – 3º bimestre. São Paulo: Seduc-SP, 2023. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/07/2serie-3Bim-Prof-CNT.pdf. Acesso em: 15 maio 2023.
Slide 8 – O mistério do CRISPR - ICB-USP Disponível em: https://youtu.be/sT3rg84U618. Acesso em: 19 jun. 2023. 
Referências
Slides 6 e 7: https://pt.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription;
Slide 8: https://pt.wikipedia.org/wiki/Express%C3%A3o_g%C3%A9nica#/media/Ficheiro:Exemplo_Mendel.jpg;
Slide 13: https://profissaobiotec.com.br/sistema-crispr-cas-da-bacteria-a-terapia-genica/ 	
Slide 14: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/Dogma_central_-_traduzido.jpg;
Slide 18: https://innovativegenomics.org/glossary/transcription/.
Referências
Slides 9 a 11 – https://download.inep.gov.br/enem/provas_e_gabaritos/2020_PV_digital_D2_CD7.pdf Acesso em: 20 jun. 2023. 
Slides 12 a 14 – Como o CRISPR Funciona? (Edição Genética Explicada) - Ciência Todo Dia. Disponível em: https://youtu.be/EGgOpyKm6oQ. Acesso em: 19 jun. 2023. 
Slide 15 – A edição do DNA via CRISPR/Cas9 – Genoma USP. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=OiMBonOFVaM. Acesso em: 20 jun. 2023. 
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slides 4 e 25 – Imagem produzida pelos autores
Slides 4 e 23 – Freepik 
Slide 8 – O mistério do CRISPR - ICB-USP Disponível em: https://youtu.be/sT3rg84U618. Acesso em: 19 jun. 2023. 
Slide 12 – https://gifer.com/pt/7aNT; Como o CRISPR Funciona? (Edição Genética Explicada) - Ciência Todo Dia. Disponível em: https://youtu.be/EGgOpyKm6oQ. Acesso em: 19 jun. 2023. 
Slide 13 – https://profissaobiotec.com.br/sistema-crispr-cas-da-bacteria-a-terapia-genica/
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 15 – A edição do DNA via CRISPR/Cas9 – Genoma USP. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=OiMBonOFVaM. Acesso em: 20 jun. 2023. 
Slide 17 – https://br.freepik.com/vetores-gratis/cientistas-fazendo-o-quebra-cabeca-da-apple-organismo-geneticamente-modificado-e-organismo-projetado-conceito-de-engenharia-molecular-em-fundo-branco-ilustracao-de-vetor-isolado-de-coral-rosa_11664294.htm#query=transg%C3%AAnicos&position=49&from_view=search&track=sph 
Slide 22 – https://en.wikipedia.org/wiki/Gattaca#Continuation
Referências
Material 
Digital