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ANIMAIS TRANSGÊNICOS 2 Animais Transgênicos. Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br Transgênico é o termo utilizado para designar organismos que foram submetidos a técnicas de engenharia genética para inserção de uma parte do genoma de outra espécie em seu genoma. A origem da palavra sugere esse conceito: o prefixo “trans”, originário do latim, significa “posição além de, através de, mudança” e “gênico” significa “pertencente ou relativo ao gene”. Então, os transgênicos possuem mudança(s) no seu conjunto de genes, ou seja, modificação do seu genoma original. Os métodos e técnicas utilizados na engenharia genética permitem unir e combinar material genético de espécies diferentes, o que não ocorre naturalmente. No caso dos transgênicos, é inserida uma parte do DNA de uma espécie doadora em uma espécie receptora para atender a objetivos específicos. Esses objetivos baseiam-se em conferir a espécie receptora características da espécie doadora. Um organismo geneticamente modificado (OGM) foi submetido a técnicas laboratoriais que, de alguma forma, modificaram seu genoma, enquanto que um organismo transgênico foi submetido a técnica específica de inserção de um trecho de DNA de outra espécie. Assim, o transgênico é um tipo de OGM, mas nem todo OGM é um transgênico. Devido a relação existente entre esses termos, frequentemente, eles são utilizados de forma equivocada como sinônimos. A técnica da transgenia tem como objetivo principal selecionar plantas e animais mais resistentes a doenças, pragas, agrotóxicos e mudanças climáticas, e que sejam também mais nutritivos e produtivos. Entre os animais transgênicos, existem os que possuem genes para produção de determinadas substâncias, como acontece com as cabras transgênicas que produzem no leite, fatores para a coagulação do sangue. Porcos que receberam gene para o hormônio do crescimento, produzem carne com menor teor de gordura. Técnicas utilizadas na produção de transgênicos A manipulação e utilização de organismos, sejam eles produzidas por microrganismos, plantas ou animais, e de substâncias por eles produzidas que sejam úteis ao ser humano é chamada de biotecnologia. Atualmente, outras técnicas foram desenvolvidas, tendo como base a manipulação do DNA. Neste caso, temos a chamada engenharia genética ou tecnologia do DNA recombinante, que permite o transplante de genes de uma espécie para outra, formando assim a molécula de um DNA que não existia na natureza. O avanço dos estudos de genética permitiu a reprogramação de um ser vivo, de tal modo que ele passe a DNA-recombinante via Plasmidial 3 An im ai s T ra ns gê ni co s Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br produzir uma determinada substância de interesse para o ser humano. A maior vantagem dessa técnica é a rapidez na produção da referida substância ou na manifestação da característica determinada pelo gene “criado” no laboratório. Antes da tecnologia da recombinação genética, as modificações do DNA eram obtidas apenas através da seleção de mutações, dos resultados de cruzamentos artificiais ou de substâncias naturais produzidas por determinados organismos. A Reação em Cadeia da Polimerase (Polymerase Chain Reaction) ou PCR é a técnica mais utilizada da Biologia Molecular moderna; esta é baseada na replicação do DNA que ocorre naturalmente in vivo. Criado por Kary Mullis em 1987, pela qual recebeu, anos mais tarde, o prêmio Nobel de Química, este método permite sintetizar, in vitro e em poucas horas, grande número de cópias de um DNA alvo específico (que pode estar em ínfima quantidade) em uma mistura de moléculas de DNA. Uma das técnicas de engenharia genética é a que utiliza enzimas de restrição. Essas enzimas são específicas e cortam a molécula de DNA sempre nos mesmos locais, produzindo a mesma sequência genética. Desta forma, é possível isolar uma determinada sequência de DNA que induz a formação da substância que se quer obter. Após isolar o fragmento de DNA, este é inserido no plasmídeo de uma bactéria; esse plasmídeo torna-se assim um DNA recombinante. Ao se reproduzir por cissiparidade, a bactéria duplica o DNA recombinante, passando-o para as novas bactérias. Esse processo de cópia de DNA recebe o nome de clonagem de DNA. Como resultado, teremos uma colônia de bactérias capazes de sintetizar no seu metabolismo a substância que se deseja produzir. O passo seguinte é isolar essa substância e utilizar. Como exemplo desse processo, citamos a produção de insulina humana. Outra forma de introduzir um DNA recombinante numa célula hospedeira é utilizar o DNA de um vírus, pois são moléculas grandes, que aceitam com facilidade uma sequência de DNA, ao contrário de um plasmídeo, que, por ser pequeno, dificulta a introdução de uma sequência de DNA recombinante. Enzima de Restrição EcoR1 4 An im ai s T ra ns gê ni co s Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br Um dos problemas enfrentados nesta técnica é a impermeabilidade da membrana plasmática a moléculas de DNA. Existem várias técnicas para contornar a situação, como por exemplo, a utilização de sais de cálcio, que aumentam a permeabilidade da membrana; o uso de micropipetas ou, em alguns casos, de uma espécie de canhão de genes, que garante a entrada do DNA na célula hospedeira acondicionado em bolhas de gordura chamadas lipossomos, material permeável à membrana. Mosquitos transgênicos conhecidos como Aedes aegypti do Bem Está sendo testada em algumas cidades brasileiras uma ferramenta adicional para reduzir e manter baixa a quantidade do vetor, através de modificações genéticas! Uma empresa britânica desenvolveu mosquitos transgênicos. Ao portarem um gene alterado, os machos chamados de Aedes aegypti do Bem, ao cruzarem com as fêmeas selvagens, produzem filhotes que não sobrevivem por muito tempo. Dessa forma essa nova prole não é capaz de se reproduzir, causando a redução da população desses insetos! Mas a liberação de mais mosquitos não faria aumentar a incidência dessas doenças? Neste caso não, porque os mosquitos transgênicos são machos e somente as fêmeas picam os humanos! Tanto machos como fêmeas se alimentam de néctar, seiva e outras substâncias com açúcar, mas somente as fêmeas ingerem sangue, para que ocorra o desenvolvimento dos ovos. Como ela pica diferentes pessoas, ao entrar em contato com sangue de pessoas contaminadas, ela pode expor as pessoas saudáveis aos vírus. Em período de teste, a alternativa mostrou-se eficiente em bairros de Piracicaba (São Paulo) onde os Mosquitos do Bem foram liberados: houve a redução de mais de 80% na quantidade de larvas do A. aegypti em comparação aos bairros próximos que não receberam o “tratamento”. No Brasil, alguns bairros de cidades na Bahia já foram tratados com o A. aegypti do Bem, e em todos eles houve redução de mais de 90% de A. aegypti selvagem. Etapas do combate à dengue com mosquito transgênico Pupas de mosquitos transgênicos modificados geneticamente em laboratório 5 Animais Transgênicos EXERCÍCIOS. Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br 1. (NEM PPL 2012) Pela manipulação genética, machos do Aedes aegypti, mosquito vetor da dengue, criados em laboratório, receberam um gene modificado que produz uma proteína que mata a prole de seu cruzamento. SILVEIRA, E. Disponível em: www.pesquisafapesp. com.br. Acesso em: 14 jun. 2011 (adaptado) Com o emprego dessa técnica, o número de casos de dengue na população humana deverá diminuir, pois: a) os machos modificados não conseguirão fecundar as fêmeas. b) os machos modificados não obterão sucesso reprodutivo. c) os machos modificados possuem genes que impedem a infecção dos mosquitos. d) a inserção de novos mosquitos aumentará a quantidade de mosquitos imunes aovírus. e) o número de machos modificados crescerá com as gerações. 2. (ENEM 2010) Investigadores das Universidades de Oxford e da Califôrnia desenvolveram uma variedade de Aedes aegypti geneticamente modificada que é candidata para uso na busca de redução na transmissão do vírus da dengue. Nessa nova variedade de mosquito, as fêmeas não conseguem voar devido à interrupção do desenvolvimento do músculo das asas. A modificação genética introduzida é um gene dominante condicional, isso é, o gene tem expressão dominante (basta apenas uma cópia do alelo) e este só atua nas fêmeas. FU, G. et al. Female-specific hightiess phenotype for mosquito control. PNAS 107 (10): 4550-4554, 2010. Prevê-se, porém, que a utilização dessa variedade de Aedes aegypti demore ainda anos para ser implementada, pois há demanda de muitos estudos com relação ao impacto ambiental. A liberação de machos de Aedes aegypti dessa variedade geneticamente modificada reduziria o número de casos de dengue em uma determinada região porque: a) diminuiria o sucesso reprodutivo desses machos transgênicos. b) restringiria a área geográfica de voo dessa espécie de mosquito. c) dificultaria a contaminação e reprodução do vetor natural da doença. d) tomaria o mosquito menos resistente ao agente etiológico da doença. e) dificultaria a obtenção de alimentos pelos machos geneticamente modificados. 3. (UNICAMP 2016) Aedes aegypti modificados (transgênicos) têm sido utilizados no combate à dengue. Esses mosquitos produzem uma proteína que mata seus descendentes ainda na fase de larva. Mosquitos machos modificados são soltos na natureza para procriar com fêmeas nativas, mas os filhotes resultantes desse cruzamento não sobrevivem. É possível monitorar a presença de ovos resultantes do cruzamento de machos modificados com fêmeas nativas a partir da luz fluorescente emitida pelos ovos. a) Descreva o princípio da técnica utilizada para produzir os mosquitos modificados. b) Por que os ovos resultantes do cruzamento dos machos modificados com fêmeas nativas emitem luz fluorescente? O que é preciso fazer com os ovos para saber se eles emitem luz fluorescente? 4. (UNESP 2011) Uma novidade dos cientistas: Combate à dengue com a ajuda do próprio mosquito transmissor 6 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br Para os animais, o ato sexual é o caminho para a perpetuação da espécie. Um objetivo primordial que está se invertendo – pelo menos para o Aedes aegypti, o mosquito transmissor da dengue. Por meio de manipulação genética, uma população de machos criada em laboratório recebeu um gene modificado que codifica uma proteína letal à prole. Quando esses machos cruzam com fêmeas normais existentes em qualquer ambiente, transmitem o gene à prole, que morre ainda no estágio larval. A primeira liberação na natureza desses animais geneticamente modificados no Brasil foi aprovada em dezembro de 2010 pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio). A linhagem deverá ser liberada no município de Juazeiro, no estado da Bahia. (Evanildo da Silveira. Pesquisa FAPESP, fevereiro de 2011. Adaptado.) Sobre a notícia, pode-se afirmar corretamente que os mosquitos: a) transgênicos liberados no ambiente irão se reproduzir e aumentar em número, substituindo a população original. b) criados em laboratório, quando liberados no ambiente, irão contribuir com a redução do tamanho populacional das gerações seguintes. c) geneticamente modificados são resistentes à infecção pelo vírus causador da dengue, o que reduz a probabilidade de transmissão da doença. d) são portadores de uma mutação em um gene relacionado à reprodução, tornando- os estéreis e incapazes de se reproduzirem e transmitirem a dengue. e) modificados produzem prole viável somente se cruzarem com fêmeas, também modificadas, portadoras do mesmo gene. 5. (PUCPR 2008) Sequenciado genoma do Aedes aegypti. Análise pode ajudar a explicar ligação simbiótica entre mosquito e os vírus da dengue e febre amarela. Um consórcio de pesquisadores de vários países, inclusive do Brasil, deu mais um importante passo na luta contra doenças transmitidas pelo ‘Aedes aegypti’: a dengue e a febre amarela. O genoma do mosquito acaba de ser sequenciado, o que pode fornecer pistas sobre a interação do vetor com os vírus. O estudo, detalhado na revista “Science” desta semana, permitirá a busca de novos caminhos para tentar erradicar essas doenças. A pesquisa concluiu que o genoma do ‘A. aegypti’ tem 1,38 bilhões de bases. Aos cientistas brasileiros, da Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto Butantan coube o sequenciamento dos genes ativos, ou seja, aqueles que codificam proteínas envolvidas nas diversas funções e características do organismo. O processo foi complexo, uma vez que se constatou que o genoma desse inseto contém milhões de bases que se repetem e não têm atuação específica (os elementos de transposição ou transposons), o que dificultou a definição dos genes ativos. “Mapear quais são e onde se localizam os genes ativos é fundamental para se entender o genoma por completo”, afirma um dos autores do artigo, o bioquímico Sergio Verjovski- Almeida, do Departamento de Bioquímica da USP. (Rodrigues, João Gabriel “Ciência Hoje On-line”, 17.05.2007) A respeito desse tema, analise as afirmações a seguir: I - As bases citadas no texto são as nitrogenadas que no DNA correspondem a: adenina, timina, citosina e guanina. II - Os genes ativos são aqueles que codificam uma proteína. III - O RNA difere do DNA pela presença de uma uracila, além das bases citadas acima. IV - A transcrição do DNA ocorre no interior do núcleo celular em todos os tipos de células. Estão corretas: a) apenas I e II. b) apenas II e IV. c) apenas I e III. d) I, II e III. e) II, III e IV. 6. (ENEM 2015) A palavra “biotecnologia” surgiu no século XX, quandoo cientista Herbert Boyer introduziu a informaçãoresponsável pela fabricação da insulina humana em umabactéria para que ela passasse a produzir a substância. Disponível em: www.brasil.gov.br. Acesso em 28 jul. 2012(adaptado). 7 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br As bactérias modificadas por Herbert Boyer passaram aproduzir insulina humana porque receberam: a) a sequência de DNA codificante de insulina humana. b) a proteína sintetizada por células humanas. c) um RNA recombinante de insulina humana. d) o RNA mensageiro de insulina humana. e) um cromossomo da espécie humana. 7. (ENEM PPL 2013) A transferência de genes que poderiam melhorar o desempenho esportivo de atletas saudáveis foi denominada doping genético. Uma vez inserido no genoma do atleta, o gene se expressaria gerando um produto endógeno capaz de melhorar o desempenho atlético. ARTOLI, G. G.; HIRATA, R. D. C.; LANCHA JR., A. H. Revista Brasileira de Medicina Esportiva, v. 13, n. 5, 2007 (adaptado). Um risco associado ao uso dessa biotecnologia é o(a): a) obtenção de baixo condicionamento físico. b) estímulo ao uso de anabolizantes pelos atletas. c) falta de controle sobre a expressão fenotípica do atleta. d) aparecimento de lesões decorrentes da prática esportiva habitual. e) limitação das adaptações fisiológicas decorrentes do treinamento físico. 8. (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 insulinaem 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 deinsulina a partir do pâncreas suíno. b) a seleção de microrganismos resistentes aantibióticos. c) o progresso na técnica da síntese química de hormônios. d) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos. e) a criação de animais transgênicos. 9. (UEPA 2015) Leia o texto para responder à questão. Organismos transgênicos são aqueles modificados geneticamente com a alteração do DNA, ou seja, quando são inseridos num determinado indivíduo genes provenientes de outras espécies, com o objetivo de gerar produtos de interesse para os seres humanos. (fonte modificada: http://www.fruticultura.iciag. ufu.br / transgenicos.htm#SITUAÇÃO) Sobre o conceito em destaque, analise as afirmativas abaixo. I. O gene que produz o hormônio do crescimento humano foi isolado e transferido para zigotos de camundongos. II. Várias espécies de vegetais como milho, algodão, tomate portam e manifestam genes de bactérias que lhes dão resistência a insetos. III. A bezerra “Vitória” foi o primeiro animal brasileiro obtido por transferência do núcleo de uma célula de embrião coletado de uma vaca adulta. IV. Existem variedades de soja que apresentam genes de outras espécies que lhes conferem resistência a herbicidas. A alternativa que contém todas as afirmativas corretas é: a) I e II b) I, II e IV c) II e III d) II, III e IV e) I, II, III e IV 10. (ACAFE 2015) Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços. 8 EX ER CÍ CI OS Estude com a gente! www.biologiatotal.com.br gabarito. Resposta da Questão 1: [B] Os machos transgênicos da espécie de Aedes aegypti não obterão sucesso reprodutivo porque receberam e expressam um gene que produz uma proteínas letal para sua prole. Resposta da Questão 2: [C] Como a fêmea mutante de Aedes Aegypti não pode voar, teria dificuldades em picar as pessoas e, portanto, de se contaminar. A sua reprodução seria também dificultada devido à impossibilidade da ocorrência do encontro com o macho voador. Resposta da Questão 3: a) Os mosquitos da espécie Aedes aegypti são modificados pela técnica da transgênese, ou seja, pela transferência de genes entre espécies diferentes. Os machos geneticamente modificados transmitem aos seus descendentes genes letais, os quais impedem que os filhotes atinjam a idade adulta. b) Os ovos produzidos pelas fêmeas que se acasalam com os machos modificados contêm cópias de genes que codificam a produção de substâncias fluorescentes. Esses genes são exógenos e transmitidos pelos machos. Os ovos são iluminados com radiação visível, próxima ao ultravioleta (≌7,0x1014Hz); os que emitem fluorescência são transgênicos. Resposta da Questão 4: [B] Os mosquitos machos Aedes Aegypti, geneticamente modificados e liberados no ambiente, vão contribuindo para a redução populacional da espécie. Eles transmitem aos descendentes um gene que provoca a morte dos jovens durante a fase larvária. Resposta da Questão 5: [A] Resposta da Questão 6: [A] Ao receber a sequência de DNA codificante da insulina humana, as bactérias transgênicas modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir o hormônio humano que regula a glicemia. Resposta da Questão 7: [C] O atleta transgênico expressa genes exógenos e, portanto, possui manifestações fenotípica diferentes dos atletas não modificados geneticamente. Resposta da Questão 8: [D] O método de produzir insulina a partir de bactérias geneticamente modificada causou um impacto positivo na saúde e na qualidade de vida de indivíduos diabéticos, pois não correm mais o risco de sofrerem rejeição à insulina de animais e podem pagar menos pelo medicamento. Resposta da Questão 9: [B] [III] Falsa. A bezerra “Vitória” foi o primeiro animal brasileiro obtido por transferência do núcleo de uma célula somática de vaca adulta para um óvulo previamente enucleado. Resposta da Questão 10: [A] [III] Falsa. A biotecnologia utiliza plasmídeos bacterianos para a produção de diversos organismos transgênicos tais como plantas, leveduras, tec. [V] Falsa. A biotecnologia é aplicada nas áreas médicas, veterinárias, agropecuárias, piscicultura, biorremediadoras, etc. Sobre o tema, analise as afirmações a seguir. I. As técnicas biotecnológicas possibilitam à Indústria Farmacêutica cultivar microrganismos para produzir os antibióticos, por exemplo. ll. A Engenharia Genética ocupa um lugar de destaque como tecnologia inovadora, seja porque permite substituir métodos tradicionais de produção de hormônio de crescimento e insulina, seja porque permite obter produtos inteiramente novos (Organismos transgênicos). Ill. Hoje, a utilização de plasmídeos bacterianos restringe-se à produção de novos medicamentos. lV. Através de técnicas biotecnológicas é possível o tratamento de despejos sanitários pela ação de microrganismos em fossas sépticas. V. A aplicação da biotecnologia está limitada a área médica e de saúde. Todas as afirmações corretas estão em: a) I - II - IV b) II - III - IV c) III - IV - V d) IV - V
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