Aula Biotecnologia

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Aula
de
Biologia
Tema:
BIOTECNOLOGIA
Paulo
paulobhz@hotmail.com
Genética: Biotecnologia
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Clonagem
	Um clone é um indivíduo derivado de outro e que possui o mesmo patrimônio genético do indivíduo original, produzido por reprodução assexuada.
	a) Clonagem Natural – Ocorre reprodução asssexuada naturalmente, ou divisão do embrioblasto formando organismos geneticamente idênticos.
	Bipartição
	
	Brotamento
Genética: Biotecnologia
Gêmeos
Univitelinos
Poliembrionia
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Clonagem
	a) Clonagem induzida artificial – É uma técnica da engenharia genética aplicada em vegetais e animais, que consiste na reprodução de
	Clonagem Reprodutiva 
	
Genética: Biotecnologia
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Clonagem
	
	
Genética: Biotecnologia
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Clonagem
Clonagem Reprodutiva (Ovelha Dolly) 
	
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Clonagem
	Clonagem Terapêutica
	Obtenção de células-tronco 
	
Genética: Biotecnologia
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Clonagem
	Clonagem Terapêutica
	Obtenção de células-tronco 
	
Genética: Biotecnologia
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Clonagem
	Clonagem Terapêutica
	Tratamento problemas cardíacos
	
Genética: Biotecnologia
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Clonagem
	Clonagem em plantas
	
	
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2) Células-Tronco
	Diferenciação Celular
	
Genética: Biotecnologia
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2) Células-Tronco
	Diferenciação Celular
	
Genética: Biotecnologia
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2) Células-Tronco
	
Células-tronco Totipotentes
Obtidas da mórula (primeiro estágio embrionário)
Podem se diferenciar em qualquer tipo de célula humana e formar qualquer anexo embrionário (placenta, córion, alantóide, saco vitelínico e âmnion)
	
Genética: Biotecnologia
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2) Células-Tronco
	Células-Tronco Embrionárias (Pluripotentes)
Células retiradas da massa celular interna de blastocistos (segundo estágio embrionário).
São células indiferenciadas, que por meio de estímulos químicos podem se diferenciar em qualquer um dos 200 tipos de células humanas e não forma anexos embrionários.
	
Genética: Biotecnologia
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2) Células-Tronco
	Células -Tronco Adultas (Multipotentes)
São células indiferenciadas obtidas a partir da medula óssea, cordão umbilical, intestino e pele.
São capazes de originar somente os tipos celulares que compõem o tecido ou órgão específico onde estão situadas.
	
Genética: Biotecnologia
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2) Células-Tronco
	
	
Genética: Biotecnologia
STF aprova utilização de células-tronco em pesquisas científicas.
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Células-Tronco
Células-Tronco (IPS) 
Obtidas sem o uso de embriões humanos
	
Genética: Biotecnologia
Vídeo sobre células-tronco
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Técnica que permite manipulação do DNA para diversos fins de estudo.
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Tecnologia do DNA Recombinante
	Produção de insulina humana
	
	
Genética: Biotecnologia
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	Organismos Transgênicos
	São organismos que recebem e 
 incorporam genes de outra espécie.
	a) Animais Transgênicos
	
	
Genética: Biotecnologia
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b) Plantas Transgênicas
	
	
	
Genética: Biotecnologia
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	Alimentos Transgênicos
	Contras
	
	
	
Genética: Biotecnologia
 A favor
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	Alimentos Transgênicos
	
	
	
Genética: Biotecnologia
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Terapia Gênica
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Terapia Gênica
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Identificação de pessoas pelo DNA
Aparelho de PCR
Técnica de Eletroforese
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Identificação de pessoas pelo DNA
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Identificação de pessoas pelo DNA
Padrões de VNTR de três suspeitos de um crime em que foi feito a técnica de eletroforese utilizando-se uma gota de sangue.
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Identificação de pessoas pelo DNA
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Identificação de pessoas pelo DNA
Teste de paternidade
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3) Tecnologia do DNA Recombinante
	
	
Genética: Biotecnologia
Identificação de pessoas pelo DNA
Teste de paternidade
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4) Projeto Genoma Humano (PGH)
	
	
Genética: Biotecnologia
Início: 1990
Objetivo I: Determinar a sequência de todos os nucleotídeos dos 24 cromossomos do genoma humano (22 autossomos e XY).
Objetivo II: Identificar todos os genes humanos. (Mapeamento do genoma humano)
Término: Fevereiro de 2001
I - Foram encontrados cerca de 3 bilhões de pares de nucleotídeos.
II - Foram encontrados cerca de 30 mil genes, número bem menor do que se imaginava.
III - Muitos de nossos genes são semelhantes aos de bactérias e de vírus; 40% dos nosso genes são semelhantes aos de vermes nematódeos e 90% semelhantes aos de camundongos.
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4) Projeto Genoma Humano (PGH)
	
	
Genética: Biotecnologia
Próximos objetivos do PGH
 Caracterizar a função de cada gene.
 Utilizar as informações obtidas para:
 Melhorar e simplificar o diagnótico de doenças genéticas (câncer).
 Prevenção de doenças genéticas.
Problemas relacionados ao PGH
 Discriminação genética
 Seguradoras
 Seleção de empregos
 Forças armadas
 Escolas
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Genética: Biotecnologia
Exercícios
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1. (Ufu 2010) Dentre as aplicações atuais da genética molecular, temos os testes de identificação de pessoas por meio do DNA.
Essa técnica, que pode ser usada para identificar suspeitos em investigações policiais, consiste em detectar e comparar sequências repetitivas ao longo de trechos da molécula de DNA, regiões conhecidas como VNTR (número variável de repetições em sequência).
A figura a seguir ilustra os padrões de VNTRs de quatro pessoas envolvidas ( uma vítima (V) e 3 suspeitos (S1, S2 e S3) em uma investigação policial e de uma prova (P) coletada no local do crime:
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a) A qual dos suspeitos (S1, S2 ou S3) pertence a prova (P)? Justifique a sua resposta.
b) Que tipo de material pode ser coletado e servir de prova em um caso como esse?
c) Por que os resultados desse tipo de análise têm alto grau de confiabilidade? 
 a) A prova (P) pertence ao suspeito 3 (S3), pois os padrões de VNTRs (bandas escuras) em P e S3 são iguais.
b) Um teste como esse geralmente é feito a partir do DNA extraído de uma amostra de sangue, mas qualquer célula nucleada poderá ceder material genético para esse exame.
c) Como o padrão genético é diferente para cada pessoa (com exceção dos gêmeos univitelínicos), a quebra do DNA de uma pessoa com enzimas de restrição produzirá um padrão de fragmentos típico para cada pessoa, conferindo um grau de confiabilidade que ultrapassa 99,9% para esse tipo de análise. 
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2. (Ufop 2010) Um avião da companhia Air France que havia decolado na noite do domingo, 30 de maio de 2009, do Rio em direção a Paris, desapareceu com 228 pessoas a bordo - 216 passageiros e 12 tripulantes. Segundo boletim mais recente, divulgado pela secretaria, foram identificados 43 dos 50 corpos, entre brasileiros e estrangeiros. A pedido dos familiares, as identidadesdas vítimas foram mantidas em sigilo. Peritos do IML e representantes da Secretaria de Defesa Social de Pernambuco informaram que a identificação dos corpos restantes será feita a partir de exames de DNA. 
 
(Texto adaptado de matérias do jornal Folha de São Paulo, de 01/06 e 10/06/2009.)
 
Com base no texto, responda às questões propostas.
a) Por que é possível a identificação de corpos utilizando-se a molécula de DNA?
o DNA contém regiões polimórficas em que há repetições particulares para cada pessoa. Enzimas de restrição (endonucleases) fazem a fragmentação do filamento de DNA, produzindo fragmentos de tamanhos variáveis que, após a análise de seu padrão eletroforético, podem ser utilizados para a identificação de pessoas.
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b) Seria necessário incluir amostras de parentes das vítimas (pai, mãe, irmãos) durante as análises para a identificação dos corpos? Por quê?
Sim. É necessário incluir parentes das vítimas porque as amostras de DNA da vítima precisam ser comparadas com as dos parentes para que ocorra a identificação do perfil familiar e assim seja possível identificar o corpo. 
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3. (Unicamp 2009) Testes de paternidade comparando o DNA presente em amostras biológicas são cada vez mais comuns e são considerados praticamente infalíveis, já que apresentam 99,99% de acerto. Nesses testes podem ser comparados fragmentos do DNA do pai e da mãe com o do filho. Um teste de DNA foi solicitado por uma mulher que queria confirmar a paternidade dos filhos. Ela levou ao laboratório amostras de cabelos dela, do marido, dos dois filhos e de um outro homem que poderia ser o pai. Os resultados obtidos estão mostrados na figura a seguir.
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a) Que resultado a análise mostrou em relação à paternidade do Filho 1? E do Filho 2? Justifique.
b) Num teste de paternidade, poderia ser utilizado apenas o DNA mitocondrial? Por quê? 
O filho 1 é do outro homem porque não há coincidência de bandas do DNA com as do marido, já o filho 2 é do marido pois as barras são coincidentes.
Não, pois o DNA mitocondrial tem origem materna. 
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(Unifesp 2008) Louise Brown nasceu em julho de 1978, em Londres, e foi o primeiro bebê de proveta, por fecundação artificial in vitro. A ovelha Dolly nasceu em 5 de julho de 1996, na Escócia, e foi o primeiro mamífero clonado a partir do núcleo da célula de uma ovelha doadora.
a) Qual a probabilidade de Louise ter o genoma mitocondrial do pai? Explique.
b) O genoma nuclear do pai da ovelha doadora fará parte do genoma nuclear de Dolly? Explique. 
A probabilidade de Louise ter o genoma mitocondrial do pai é zero. Durante a fecundação, somente o núcleo do espermatozoide penetra no óvulo. As mitocôndrias estão localizadas na peça intermediária do gameta masculino.
Sim. A ovelha foi clonada a partir do núcleo de uma célula somática da ovelha doadora. Essa célula, originada a partir de um zigoto, portava metado do genoma de origem paterna e metade do de origem materna. 
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6. (Ufu 2006) CONVERSÃO CELULAR: Cientistas israelenses induzem células hepáticas a produzir insulina em laboratório e propõem técnica para tratar diabetes tipo 1.
 
De acordo com a técnica esquematizada a seguir, células de fígado são cultivadas em laboratório. Um vírus é inserido nas células, contendo um gene que, em células do pâncreas, está ligado à produção de insulina. As células se diferenciam em cultura, ficando mais parecidas com as que existem no pâncreas (células beta). Os cientistas acreditam que as células transformadas possam futuramente ser usadas no combate ao diabetes tipo 1.
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Com relação ao procedimento descrito, responda os itens a seguir.
a) Cite UMA desvantagem do uso de vírus como vetores de terapia gênica.
b) Qual é a vantagem da terapia gênica descrita, quando comparada ao tratamento de diabéticos com transplante de células de pâncreas de indivíduos mortos? 
A possibilidade de não ocorrer a incorporação do gene relacionado à produção do hormônio ou provocar alterações genéticas indesejáveis nas células do fígado.
Maior grau de confiabilidade, supondo que o gene que será inserido nas células do fígado deve induzir a produção de insulina com maior eficiência. Células de outros indivíduos podem provocar rejeição e, neste caso, não apresentar a mesma eficiência na produção de insulina. 
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a) não, pois o que diferencia a paternidade é a banda 4 na qual se percebe que Marcos é filho de João, nas outras 3 bandas, pode haver confusão e não há como saber que Pedro é filho.
b) não houve troca das crianças, pela comparação das bandas, percebe–se que Marcos é filho de Marta e João
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Testes de paternidade comparando o DNA presente em amostras biológicas são cada vez mais comuns e são considerados praticamente infalíveis, já que apresentam 99,99% de acerto. Nesses testes podem ser comparados fragmentos do DNA do pai e da mãe com o do filho. Um teste de DNA foi solicitado por uma mulher que queria confirmar a paternidade dos filhos. Ela levou ao laboratório amostras de cabelos dela, do marido, dos dois filhos e de um outro homem que poderia ser o pai. Os resultados obtidos estão mostrados na figura abaixo.
UNICAMP
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UFRJ
A melhor fonte de células-tronco são os embriões em estágios iniciais de desenvolvimento, pois essas células indiferenciadas podem se transformar em qualquer tecido. Por esse motivo, há interesse em usá-las para reparar danos de tecidos que normalmente não se regeneram. Atualmente é possível produzir células-tronco heterólogas (retiradas diretamente de um embrião qualquer) ou homólogas. O procedimento para o preparo de células-tronco embrionárias homólogas está ilustrado de modo simplificado a seguir e envolve as seguintes etapas: 
1 - o núcleo de uma célula do paciente é transplantado para um ovócito maduro, cujo núcleo foi previamente removido; 
2 - o ovócito transplantado é induzido a proliferar; 
3 - ao atingir o estágio de blástula, as células do embrião são separadas umas das outras e injetadas diretamente no paciente, em local próximo à lesão. 
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UFRJ
a) Explique por que indivíduos transplantados com células-tronco embrionárias, tanto homólogas, quanto heterólogas, apresentam duas populações de mitocôndrias diferentes em seus tecidos. 
b) Explique por que o uso de células-tronco embrionárias homólogas reduz potencialmente os problemas pós-tratamento para os pacientes. 
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UFRJ
As células-tronco humanas podem ser obtidas e colocadas em meios de cultura adequados para se diferenciarem em células formadoras de tecidos especializados.
Adaptado de Ciência e Vida, "O Globo", 10/07/01.
Cientistas acreditam que dentro de alguns anos poderão produzir células suficientes para tratar pacientes com doenças graves no coração, no fígado ou nos pulmões.
Qual a fase, durante a formação do embrião, em que se pode obter o maior número de células tronco? JUSTIFIQUE sua resposta.
b) A partir de células-tronco, que folhetos devem ser produzidos para originar células da musculatura cardíaca e células hepáticas? 
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UEPA
O texto abaixo baseia-se na reportagem da Revista ISTO É — 1431 — 05/03/1997. “A ovelha que foi fabricada em julho de 1996, no laboratório escocês, não precisou de um pai. Três ovelhas fêmeas foram usadas na experiência, as quais designaremos de ovelhas ‘A’, ‘B’ e ‘C’.A referida experiência pode ser resumida do seguinte modo:
De uma célula da glândula mamária da ovelha “A” foi retirado o núcleo.
2. Da ovelha “B” foi retirado o óvulo (gameta não fecundado). Deste óvulo, foi arrancado o núcleo e desprezado.
3. O núcleo da célula da ovelha “A” foi implantado na célula da ovelha “B”, cujo núcleo haviasido anteriormente “arrancado”.
4. O óvulo contendo o núcleo da ovelha “A” foi introduzido no útero da ovelha “C”, onde se desenvolveu e originou um novo indivíduo, a Ovelha conhecida pelo nome de “DolIy”. 
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UEPA
RESPONDA:
A ovelha “Dolly”, ao nascer, apresentou características de qual das três ovelhas? JUSTIFIQUE sua resposta.
b) Por que o óvulo que originou a ovelha (e que não foi fecundado por um espermatozóide), comportou-se como um zigoto?
c) Como são classificadas as células da glândula mamária e o óvulo quanto ao número de cromossomos?
d) Sabendo-se que na ovelha o número de cromossomos é 2n=54:
d.1) quantos cromossomos existem nos gametas que estes vertebrados produzem?
 
d.2) quantos cromossomos existem nas células Da glândula mamária desses animais?
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UNIFESP
Alguns grupos radicalmente contrários ao uso de organismos geneticamente modificados (transgênicos) na agricultura divulgaram recentemente, no Sul do país, um folheto à população alertando sobre os perigos da ingestão de transgênicos na alimentação. Entre as advertências, constava uma que afirmava incorretamente que “para serem criadas plantas transgênicas são usados os vírus da AIDS” e que tais plantas, se ingeridas, poderiam infectar com o vírus da AIDS toda a população.
a) O que são transgênicos ou organismos geneticamente modificados (OGMs)?
b) Explique por que o vírus da AIDS não poderia infectar uma planta e por que a ingestão de uma planta transgênica não seria capaz de transmitir o vírus da AIDS.
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UFF
A terapia gênica, uma promessa da biotecnologia moderna, consiste na cura de defeitos genéticos pela introdução de genes normais em elulas de indivíduos doentes. Algumas metodologias em estudo utilizam retrovírus modificados como veículo de introdução do gene desejado. Por exemplo, na β-talassemia, doença caracterizada pela produção de hemoglobina anormal devido a uma deleção no gene que codifica a cadeia β da globina, poderia ser usado um retrovírus modificado, contendo a informação para a síntese da β-globina. Nesse caso, deveriam ser realizadas três etapas: 
1. coletar células da medula óssea do paciente; 
2. colocar as células coletadas em contato com o retrovírus modificado, para que essas sejam infectadas; 
3. reintroduzir as células infectadas no paciente. A seguir, estão esquematizadas a partícula viral original, antes da manipulação (Esquema I), e quatro diferentes partículas virais modificadas (Esquemas II, III, IV e V). 
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