Biotecnologia e Engenharia Genética

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BIOLOGIA - KAMILA
BIOTECNOLOGIA
Objetivos de aprendizagem:
Compreender os princípios básicos da biotecnologia e suas aplicações em diferentes áreas;
Identificar as principais técnicas utilizadas em biotecnologia, como engenharia genética.
Vocês já ouviram falar de biotecnologia?
Sabem o que significa essa palavra?
Conhecem alguma aplicação da biotecnologia em nosso cotidiano? Qual? 
Engenharia genética
Agricultura
Clonagem
Teste DNA
Biotecnologia e suas áreas de aplicação
Terapia gênica
Transgênicos
Produção de fármacos 
Biotecnologia 
São técnicas de manipulação de seres vivos, incluindo microrganismos, plantas e animais, ou de suas partes, voltadas para aquisição de produtos ou de processos que interessam à sociedade humana.
Como a biotecnologia tem atuação em muitos ramos, estudiosos passaram a classificá-la em cores, na tentativa de relacionar as funcionalidades em cada setor.
 Classificação da Biotecnologia
Biotecnologia verde: agricultura. 
Biotecnologia vermelha: utilizada na saúde para o desenvolvimento de novos tratamentos ou remédios. 
Biotecnologia azul: utilizada na busca por recursos biológicos marinhos.
Biotecnologia branca: procedimentos industriais.
Biotecnologia laranja: é o setor responsável pelo ensino e pela disseminação da biotecnologia.
Biotecnologia Amarela: Produção de alimentos.
Agricultura: Mudas de plantas transgênicos, adubos e pesticidas.
Alimentação: Cerveja, vinhos pães e queijos.
Indústria: Metais, enzimas, ácidos, biogás e etc.
Medicamentos: Insulina, hormônios, antibióticos, vacinas e etc.
Meios Ambiente: Purificação da água, tratamento de esgoto e do lixo.
Biotecnologia é um conjunto de técnicas que utiliza seres vivos (ou parte deles), para desenvolver processos e produtos que tenham alguma aplicabilidade econômica e/ou social...
Uma das formas de se fazer isso é através da Engenharia Genética.
Engenharia Genética
Consiste no conjunto de técnicas que permitem a identificação, manipulação e multiplicação de genes (Sequência de DNA que codifica e determina as características dos organismos. É a unidade fundamental da hereditariedade. ) dos organismos vivos.
Dessa forma é possível recombinar, alterar, trocar ou adicionar genes a uma nova célula já que é a ciência de manipulação do DNA, possibilitando ações como:
Mapeamento genético dos seres vivos: Sequenciamento das moléculas de DNA das espécies.
Clonagem: cópia da molécula de DNA 
Terapia gênica: substituição de genes defeituosos a partir de proteínas geradas pela introdução de genes saudáveis.
Transgênicos: Organismos geneticamente modificados.
Engenharia Genética
O DNA (ácido desoxirribonucleico) é uma molécula, que está presente nas células de praticamente todos os seres vivos. É nela que está contida toda a informação genética de um organismo!
Relembrando o DNA
Isso quer dizer que o DNA é como se fosse um livro de receitas. Todas as suas características estão neste livro de receitas, da cor dos seus olhos ao formato das suas hemácias, da cor da sua pele à sua altura, do formato do cabelo à predisposição à doenças.
Em um livro de receitas, podemos mudar e adaptar as receitas para fazer pratos mais gostosos, não é verdade? Não seria incrível se pudéssemos fazer isso também no “livro de receitas genético” dos organismos?
O MELHORAMENTO GENÉTICO
Pode não parecer, mas na realidade, a humanidade tem “manipulado” o DNA de organismos desde tempos tão antigos quanto 8 a 10 mil anos atrás.
Ao escolher frutas maiores, mais doces e mais saborosas, os seres humanos estavam espalhando as sementes que continham genes (partes do DNA) para essas características, fazendo com que plantas assim espalhassem mais pelo ambiente. 
Uma molécula de DNA recombinante consiste em uma nova molécula de DNA, obtida a partir da combinação de fragmentos de DNA de usualmente dois, ou mais organismos diferentes, sejam indivíduos de uma mesma espécie ou diferentes.
DNA recombinante
Ferramentas principais:
Plasmídeos: DNA circular bacteriano.
Enzimas de restrição: Cortam o DNA em locais específicos.
Enzimas ligase: Unem fragmentos de DNA.
No início da década de 80, os avanços da engenharia genética permitiram o desenvolvimento da insulina humana sintética, produzida a partir de bactérias, especialmente a Escherichia coli. O gene para a insulina humana foi inserido no DNA de bactérias, resultando na chamada insulina de DNA recombinante.
 
DNA recombinante
A clonagem é um processo que pode ser definido, simplificadamente, como a produção de cópias de outro indivíduo. Pode ocorrer tanto de forma natural como de forma artificial
Clonagem
Clone = organismo geneticamente idêntico a outro.
Clonagem natural
A clonagem é um mecanismo de propagação realizado por organismos que apresentam reprodução assexuada, como algumas espécies de bactérias, entre outras. 
Na reprodução assexuada, um único indivíduo origina seus descendentes,, todos os descendentes são idênticos ao organismo que os gerou, sendo chamados de clones.
. Algumas espécies de plantas podem produzir clones por meio de brotamento ou reprodução por estaca, por exemplo. 
Na espécie humana, os gêmeos univitelinos ou gêmeos idênticos podem ser considerados clones, pois se originam a partir de um mesmo óvulo fecundado e carregam um patrimônio genético idêntico.
A Clonagem Reprodutiva tem por finalidade produzir uma duplicata de um indivíduo existente. Para esse procedimento, utiliza-se a técnica chamada Transferência Nuclear, que promove a remoção do núcleo de um óvulo e substituição por um outro núcleo de outra célula somática (formação de tecidos e órgãos em organismos multicelulares). Sem dúvidas, um dos casos mais conhecidos de clonagem de organismos é o da ovelha chamada Dolly.
Clonagem Reprodutiva
Clonagem Reprodutiva
Clonagem Reprodutiva
Foram produzidos 277 embriões, onde nasceu Dolly. 
A ovelha apresentou sinais de envelhecimento precoce e artrite, tendo sido sacrificada em 2003 em função de complicações de saúde, aos 7 anos de idade. 
No Brasil, a Lei nº 11 105/2005 proíbe a clonagem reprodutiva de seres humanos.
Essa técnica é utilizada principalmente para produzir tecidos, órgãos para transplante e tratamento de doenças.
O procedimento é igual aos estágios iniciais da clonagem para fins reprodutivos, o que difere é que não são introduzidos no útero para o desenvolvimento do embrião.
 Ela é produzida em laboratório para a produção de células para a formação de tecidos ou órgãos, essa técnica tem o objetivo de produzir uma cópia saudável dos tecidos ou órgãos saudáveis para a pessoa que necessitar.
Clonagem Terapêutica
As células-tronco possuem a capacidade de se transformarem em qualquer célula do corpo, podendo assim replicarem-se várias vezes, diferentemente de outras células do organismo.
Existem dois tipos de células-tronco produzidas utilizando a técnica de clonagem Terapêutica:
Células-tronco Embrionárias: Essas células são as mais importantes e particularmente são usadas no desenvolvimento de diferentes tipos de tecidos ou restaurar a função de um órgão. As células-tronco embrionárias poderiam ser transplantadas para substituir as células mortas ou perdidas pela doença.
Células-tronco Adultas: Essas células não podem ser usadas em qualquer tecido, as células-tronco adultas são utilizadas apenas para os órgãos originais, por exemplo as células do fígado só servirão parao fígado, as células musculares só servirão para o músculo e assim por todos os órgãos e tecidos do corpo humano.
Clonagem Terapêutica
Polêmica X Benefícios 
Nessa técnica, as células-tronco são removidas do embrião após 5 dias de desenvolvimento. Na remoção das células-tronco, ocorre destruição completa do embrião, o que provoca muitas discussões sobre as consequências éticas desse procedimento. Para muitos o embrião é considerado uma vida, mesmo que no início.
Benefícios da clonagem terapêutica:
– Capacidade de renovar as células que estejam danificadas;
– Possibilidade de aumentar o tempo e a qualidade de vida do indivíduo;
– Possibilidade de tratar patologias incuráveis;
– Possui o mesmo DNA do receptor, diminuindo a taxa de rejeição em casos de transplantes;
– Possibilita a casais inférteis ter fertilização.
Terapia gênica é um tratamento que introduz no organismo genes saudáveis - chamados de terapêuticos ou de interesse - para substituir, modificar ou suplementar genes inativos ou disfuncionais que causem algum problema de saúde. A técnica funciona como um “transplante de genes”. Ex:  fibrose cística, a hemofilia e as distrofias musculares.
Terapia gênica
Organismos geneticamente modificados (OGMs)
Os organismos geneticamente modificados (OGMs) compreendem os seres vivos (microrganismos, plantas e animais) cujo material genético foi alterado artificialmente por técnicas específicas da engenharia genética.
 Um exemplo de OGM são os organismos transgênicos, cujo material genético recebeu a inserção de um ou mais genes de outras espécies. De modo geral, os organismos transgênicos são produzidos para expressar genes de interesse de outra espécie, passando a apresentar características que naturalmente não possui.
Organismos geneticamente modificados (OGMs)
 A transgenia é utilizada para a realização de processos industriais e para otimizar as práticas agrícolas. Nesse último caso, há muitos anos são realizados estudos a respeito das plantas transgênicas, sendo que algumas já foram introduzidas no consumo humano, como a soja e o milho. 
Um dos tipos de soja transgênica, por exemplo, recebeu um gene de tolerância ao agrotóxico glifosato, gene, esse, que foi isolado de uma bactéria do gênero Agrobacterium. 
Esse tipo de soja transgênica se torna tolerante ao uso do glifosato, que é aplicado para evitar o crescimento de ervas daninhas nas plantações.
Organismos geneticamente modificados (OGMs)
Um dos tipos de milho transgênico, por sua vez, recebeu um gene que codifica uma proteína conhecida por toxina Bt, que é tóxica a diversos insetos-praga. Esse tipo de milho transgênico, então, é capaz de sintetizar essa toxina, impedindo que os insetos o ataque e prejudique as plantações. Além disso, o cultivo desse tipo de milho transgênico reduz a necessidade de agrotóxicos com ação inseticida.
Organismos geneticamente modificados (OGMs)
 É importante que alimentos que possuem ingredientes transgênicos sejam sinalizados com um símbolo específico em sua embalagem, alertando ao consumidor a respeito de sua composição..
Transgênicos
Transgênicos
Transgênicos
Produção de plantas mais nutritivas;
Vaca transgênica;
Combate a dengue;
Produção de hormônios;
Produtividade agrícola.
Redução da variabilidade genética de organismos;
Redução da biodiversidade; 
Animais transgênicos nascem com mutações graves;
Reações alérgicas à alimentos;
Aumento do nº de câncer?
A OMS garante que os alimentos produzidos com ingredientes transgênicos que são consumidos mundialmente foram aprovados nesses testes, possuindo baixa probabilidade de oferecer riscos ao ambiente e à saúde.
A pesquisa de cultivo de carne de frango em laboratório é integralmente financiada pelo The Good Food Institute, organização internacional sem fins lucrativos que oferece apoio financeiro a estudos destinados à inovação do setor de proteínas alternativas. 
https://www.saberatualizadonews.com/2023/02/cientistas-brasileiros-estao-cultivando.html
https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/75915564/chegam-ao-mercado-as-primeiras-cultivares-de-pequi-sem-espinhos
1) Cientistas chineses criaram porcos que brilham no escuro. Os animais receberam genes de águas-vivas com o objetivo mostrar que é possível inserir DNA de uma espécie em outra diferente. Qual organismo é o transgênico? Justifique.
Quiz
O porco é o organismo transgênico, pois recebeu um trecho do DNA da água e, portanto, vai sintetizar proteínas do outro organismo. 
1. (Enem 2014) Em um laboratório de genética experimental, observou-se que determinada bactéria continha um gene que conferia resistência a pragas específicas de plantas. Em vista disso, os pesquisadores procederam de acordo com a figura. 
Como pode ser cobrado no ENEM...
 Do ponto de vista biotecnológico, como a planta representada na figura é classificada? 
a) Clone. 
b) Híbrida. 
c) Mutante. 
d) Adaptada. 
e) Transgênica.
e) Transgênica.
 2. (Enem 2014) Na década de 1990, células do cordão umbilical de recém-nascidos humanos começaram a ser guardadas por criopreservação, uma vez que apresentam alto potencial terapêutico em consequência de suas características peculiares. 
O poder terapêutico dessas células baseia-se em sua capacidade de: 
a) multiplicação lenta. 
b) comunicação entre células. 
c) adesão a diferentes tecidos. 
d) diferenciação em células especializadas. 
e) reconhecimento de células semelhantes. 
d) diferenciação em células especializadas. 
3. (Enem 2009) Um novo método para produzir insulina artificial que utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu fabricar insulina em maior quantidade e em apenas 30 dias, um terço do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional, que consiste na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais abatidos. Ciência Hoje, 24 abr. 2001. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br (adaptado). 
A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como consequência: 
a) o aperfeiçoamento do processo de extração de insulina a partir do pâncreas suíno. 
b) a seleção de microrganismos resistentes a antibióticos. 
c) o progresso na técnica da síntese química de hormônios. 
d) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos. 
e) a criação de animais transgênicos. 
d) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos.
O que é biotecnologia e quais são os principais seres vivos envolvidos nessa área?
Quais são os exemplos de produtos obtidos pela biotecnologia, como mencionado no texto?
Qual é a definição de engenharia genética e quais são as principais técnicas utilizadas nessa área?
O que é DNA recombinante e como ele é obtido?
O que é clonagem e como ela difere da reprodução sexual tradicional?
O que são células-tronco e onde podem ser encontradas no corpo humano?
O que é terapia gênica e como ela pode ser aplicada para o tratamento de doenças genéticas?
O que são organismos geneticamente modificados (OGMs) e quais são os exemplos de OGMs mencionados no texto?
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