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10/09/2020
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Tecnologia de DNA 
recombinante
Profa. Ivana Maria Póvoa Violante
Análise estrutural e funcional de genomas
• Atualmente, existem
diversos bancos de
dados e ferramentas
computacionais que
combinam algoritmos
em uma interface
amigável, permitindo
o acesso e a análise
das informações
genômicas por meio
da internet.
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Análises comparativas de estrutura e de
funcionalidade de genomas que permitem:
Comparar a estrutura 
genômica:
• identificação de
rearranjos no nível de
DNA e de genes; análise
de repetições;
preservação da ordem
linear de genes de
diferentes espécies
adquiridos de um
ancestral comum (genes
ortólogos) e análise de
genes vizinhos ao gene
em estudo.
Funcionalidade de 
genomas:
• identificação de regiões
codificantes; comparação
dos conteúdos gênicos e
proteicos; análise de
conservação de genes
ortólogos e de família de
genes parálogos (genes de
mesma sequência obtidos
por duplicação); eventos
de fusão e/ou ligação
funcional entre genes e
identificação de vias
metabólicas comuns aos
genes.
Comparação das regiões 
não codificantes:
• envolve a identificação de 
elementos regulatórios.
• A imagem apresenta a rede formada entre
os genes PLAG1, IGF1 e IGF2 por meio do
banco de dados String db.
• Esse banco é desenvolvido com algoritmo
que pesquisa, em vários bancos de dados
de genes e depósitos de resultados
científicos, as funções, a estrutura e a
homologia dos genes.
• Isso permite a formação de redes como
essa, que agrupam genes em vias
metabólicas em comum.
• A rede formada na imagem é parte da via
metabólica de crescimento em humanos e
outras espécies.
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Tecnologia do DNA recombinante e conceito de 
bibliotecas genômicas
• Genes de interesse são identificados, cortados por
enzimas de restrição específicas capazes de
identificá-los e inseridos a outros fragmentos de
DNA cortados pela mesma enzima,
chamados plasmídeos.
• Os novos fragmentos obtidos já são moléculas de
DNA recombinante, pois combinam, na mesma
estrutura, DNAs provenientes de diferentes
origens, que serão inseridos em outro organismo.
• Ao final do processo, espera-se que todas as
células contenham uma cópia do plasmídeo
portador do gene de interesse, e que este possa
se expressar produzindo a proteína desejada.
Esquema da tecnologia de DNA recombinante
O DNA da bactéria está representado
em vermelho e o plasmídeo em azul.
Pela ação das enzimas apropriadas, o
DNA é cortado e o novo fragmento
inserido, sendo, em seguida,
multiplicado nas novas células.
Técnica semelhante à descrita é
utilizada para a construção
de bibliotecas genômicas.
Fonte: <https://goo.gl/8vZmto>.
Plasmídeos: são moléculas de DNA circulares, extracromossômicas, presentes
em microrganismos, sendo que muitos se replicam autonomamente.
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https://goo.gl/8vZmto
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Clonagem em vetores de expressão para produção 
de proteínas recombinantes
• Os vetores são moléculas de
DNA parentais de um
organismo com capacidade de
replicação, o DNA
recombinante é inserido nele e
juntos serão capazes de
autorreplicação, aumentando
em quantidade e, assim,
podendo ser aplicados em
diversos usos, com produção
de maior quantidade da
proteína de interesse.
Formação de uma
molécula de DNA
recombinante
Clonagem em vetores de expressão para produção 
de proteínas recombinantes
• Ex.: A deficiência de hormônio do
crescimento faz com que a pessoa
fique com uma estatura baixa.
• Nesses casos, é necessário o uso
hormônio do crescimento para que o
crescimento dessas crianças.
• O hormônio do crescimento foi um dos
primeiros produtos da engenharia
genética.
• Ele foi produzido em E. coli a partir de
um gene humano fusionado com
elementos reguladores bacterianos.
• Esse foi o segundo produto
farmacêutico aprovado pelo FDA, em
1985.
• O primeiro foi a insulina humana, em
1982.Formação de uma molécula
de DNA recombinante
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Clonagem em vetores de expressão para produção 
de proteínas recombinantes
• A maioria dos vetores de clonagem utilizados é derivada de
cromossomos de plasmídeos, moléculas de DNA capazes de
reproduzir independente do DNA cromossômico, ou bacteriófagos,
vírus capazes de infectar bactérias e de integrarem seu material
genético ao DNA delas, características que garantem a desejada
amplificação dos segmentos recombinantes.
Para que se tenha um bom vetor de clonagem, ele 
deve apresentar três estruturas essenciais:
Um gene marcador 
dominante
• geralmente confere resistência a
fármacos e à célula hospedeira,
que acompanhará o DNA
recombinante durante a
replicação.
• usado para selecionar o clone de
interesse e diferentes sítios de
restrição.
Uma origem de 
replicação 
• essencial para a sua replicação e
transmissão para a descendência.
Pelo menos sítio de clonagem 
múltipla (MCS) para endonuclease
de restrição fora da origem de 
replicação e do gene marcador
• um sítio que contenha as
sequências reconhecidas pelas
enzimas de restrição.
Normalmente um sítio para cada
enzima, para que esta possa
“abrir” o plasmídeo e ser aí
colocado o insert. Este sítio não é
no entanto obrigatório.
• permitirá a manipulação do
material amplificado (DNA).
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• Estrutura do DNA do vetor
Bluescript: em verde a origem de
replicação; em vermelho, o gene de
resistência à ampicilina; em azul o
Sítio de Clonagem Múltipla
(MCS), localizado na região do
gene LacZ.
O Bluescript é um vetor fago que contém um sítio de clonagem múltipla
(MCS) e que apresenta vários sítios de clivagem por endonucleases, duas
origens de replicação e um bom marcador selecionável, um gene que
confere resistência à ampicilina.Fonte: adaptada de 
<https://goo.gl/TASfbV>.
• Resultado da inserção do DNA
recombinante: positivo nas
colônias brancas/incolores,
indicando a inatividade da β-
galactosidase, e negativo nas
colônias azuis, que continuam
degradando o X-gal em produtos
azuis.
Codifica a enzima
β-galactosidase
hidrolisa a
lactose para
formar glicose e
galactose.
Composto quando
degradado produz
cor azul.
Transgenia e organismos geneticamente 
modificados
• Transgênicos
Todo transgênico é um Organismo Geneticamente Modificado (OGM),
porém nem todo OGM é um transgênico.
• Muito frequentemente, os transgênicos são confundidos com os
organismos geneticamente modificados, entenda a diferença:
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https://goo.gl/TASfbV
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Aplicações biotecnológicas de organismos transgênicos
• Os organismos
transgênicos são
desenvolvidos com o
objetivo de conseguir
a expressão de
característica de
interesse na planta
ou animal, ou
produção em larga
escala de uma
proteína.
Alguns transgênicos desenvolvidos e suas características:
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OGM
• A Lei de Biossegurança aprovada em 2005
estabelece normas sobre a pesquisa, produção,
distribuição e comercialização de OGM.
• A promulgação dessa lei ocorreu em contexto de
intensa polêmica e debate, tanto no Brasil
quanto no exterior, sobre possíveis danos e
riscos à saúde humana e impactos ambientais
que produtos transgênicos podem causar.
• Em especial, os ambientalistas desejavam a
proibição da comercialização de tais organismos
com o código genético modificado.
Embrapa Soja
• Iniciou, em 1994, um programa de pesquisa visando a incorporação
de técnicas de biotecnologia na áreas de melhoramento genético da
soja, fixação biológica do nitrogênio, fitopatologia, entomologia,
ecofisiologia, entre outras.
• Existem vários tipos de soja transgênicas sendo desenvolvidas
atualmente.
• A mais conhecida e plantada comercialmente é uma planta que
recebeu, por meio de técnicas da biotecnologia, um gene de um
outro organismo capaz de torná-la tolerante ao uso de um tipo de
herbicida, o glifosato.
Produto comumente utilizado pelos agricultores no controle de plantas
daninhas e limpeza de áreas antes do plantio de uma cultura. Suas moléculas
se ligam a uma proteína vital da planta, impedindo seu funcionamento e
ocasionando sua morte.
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Embrapa Soja
• Esse gene foi extraído de uma bactériado solo, conhecida
por Agrobacterium, e patenteado por uma empresa privada
com o nome CP4-EPSPS. Estruturalmente, é muito parecido
com os genes que compõem o genoma de uma planta.
• Quando inserido no genoma da soja, tornou a planta
resistente à aplicação do herbicida.
• Essa novidade chegou ao campo pela primeira vez nos
Estados Unidos, na safra de 1996. No ano seguinte, os
agricultores argentinos também já aderiram à novidade. Com
a nova tecnologia, fico mais fácil para os agricultores
controlarem a planta daninha sem afetar a soja.
• Num futuro próximo, a identificação das características expressas em
plantas submetidas a condições de estresses, como o déficit hídrico e
a presença de fungos e nematoides, por exemplo, será uma ferramenta
importante para o programa de melhoramento genético de soja.
Fitonematoides na agricultura mundial estão
estimadas em aproximadamente, US$100
bilhões/ano.
Perdas anuais estimadas em 12% à produção
agrícola mundial.
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• Além disso, o sequenciamento do DNA de estirpes de bactérias do
solo, como o bradirizobium, permitem conhecer e selecionar mais
rapidamente as bactérias mais eficientes na fixação biológica do
nitrogênio.
Bactérias se instalam nas raízes da
planta e ali permanecem durante a
maior parte do ciclo da cultura, em
uma relação simbiótica: a planta
fornece energia para a bactéria, e
como contrapartida a bactéria
fornece nitrogênio para a planta.
A biotecnologia em outras culturas
• Os primeiros resultados
proporcionados à agricultura pela
Biotecnologia começaram a aparecer
nos Estados Unidos, em 1995.
• O primeiro produto comercial foi uma
variedade de tomate que dura mais
tempo nas prateleiras.
• Em 1996, as culturas do milho, do
algodão e da soja também começaram
a se beneficiar com a Biotecnologia.
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A biotecnologia em outras culturas
• No milho e no algodão, os cientistas aproveitaram um gene
encontrado na bactéria de solo Bacillus thuringiensis (Bt),
uma velha conhecida dos agricultores.
• Essa bactéria é usada como controle biológico de pragas nas
duas culturas.
• O controle é feito a partir da pulverização da bactéria sobre
as plantações. Ao consumir as folhas, as pragas ingerem a
substância que contém a bactéria BT, tóxica ao inseto,
porém inofensiva para os homens.
• Por meio das técnicas de biotecnologia, o milho e o algodão
receberam o gene expresso na bactéria BT e as plantas
tornaram-se resistentes às pragas, broca europeia e lagarta-
rosada, respectivamente, sem a necessidade de pulverização
do produto.
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Vantagens dos alimentos transgênicos
Por meio da técnica de alimentos transgênicos pode-
se enriquecer os alimentos com componentes 
nutricionais essenciais que as vezes a planta não 
produz ou produz em baixa quantidade. Um 
exemplo disso seria um feijão geneticamente 
modificado com a inserção de gene da castanha do 
para com a intenção de que o feijão passe a produzir 
metionina, um aminoácido de extrema importância 
em nossa vida.
Pode- se fazer um balanceamento nos nutrientes 
do alimento, proporcionando uma melhor dieta 
ao se consumir o mesmo.
Pode-se também retirar algum componente do 
alimento. Um bom exemplo seria a retirada da 
lactose do leite, com o propósito de atender a 
população que tem alergia a esta substância.
O alimento pode ter a finalidade de prevenir, reduzir 
e evitar riscos de certas doenças. Isso pode ser feito 
ao se modificar a planta geneticamente de modo 
que ela venha a produzir vacinas. Pode – se utilizar 
também antígenos, como por exemplo, em iogurtes 
ao se fermentá-los com organismos geneticamente 
modificados que estimulem o sistema imunológico.
Reduzir ao máximo o uso de agrotóxicos, e se 
possível chegar a eliminar a necessidade da 
utilização dos mesmos. Com isso a planta fica 
mais forte, podendo resistir a ataque de insetos, 
e processos naturais como seca e geada. Isso 
garante estabilidade dos preços e custos de 
produção
O aumento da produtividade agrícola por meio 
do desenvolvimento de lavouras mais produtivas 
e que agridam menos o meio ambiente.
Pose-se conseguir aumentar o tempo de validade 
dos produtos.
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Desvantagens dos alimentos transgênicos
Efeitos tóxicos a partir da síntese de substâncias 
indesejáveis. Isso pode ocorrer devido a uma perda 
no controle de alimentos transgênicos, fazendo com 
que outros alimentos sejam afetados, o que 
prejudicaria outras espécies de plantas, além de 
animais, causando um desequilíbrio ecológico com 
consequências imprevisíveis.
O lugar em que o gene é inserido não pode ser 
controlado completamente, o que pode causar 
resultados inesperados, uma vez que os genes de 
outras partes do organismo podem ser afetados. No 
caso da soja modificada, tem-se o receio de que a 
substância EPSPS provoque efeitos inesperados no 
organismo dos consumidores, como alergias ou outro 
tipo de doença. Mesmo que o gene tenha sido 
preparado em laboratório para funcionar apenas nas 
folhas, a parte comestível da planta, não há como 
garantir que eles atuarão da forma programada.
A falta da variabilidade genética leva a uma maior 
vulnerabilidade do cultivo porque a invasão de pestes, 
doenças e ervas daninha sempre é maior em áreas 
que plantam o mesmo tipo de cultivo, o que pode vir 
a ocorrer em cultivos de plantas transgênicas. Quanto 
maior for a variedade genética no sistema da 
agricultura, mais este sistema estará adaptado para 
enfrentar pestes, doenças e mudanças climáticas que 
tendem a afetar apenas algumas variedades.
A alteração na quantidade de nutrientes do alimento, 
pode interferir na sua absorção pelo metabolismo do 
homem
Pode ocorrer a transferência da resistência os 
antibióticos para bactérias presentes no intestino de 
humanos e animais, pois os genes antibiótico-
resistentes contidos nos alimentos transgênicos 
podem passar sua característica de resistência para as 
pessoas e animais, o que poderia gerar a anulação da 
efetividade de antibióticos nos mesmos.
Essas alterações genéticas podem causar um intenso 
desequilíbrio ecológico. Alguns cientistas acham que 
pode vir a ocorrer o empobrecimento da 
biodiversidade, uma vez que a hibridação das plantas 
modificadas com outras variedades pode criar “super
pragas” e plantas “mais selvagens”, provocando a 
eliminação de espécies e insetos benéficos ao 
equilíbrio ecológico do solo.
RESUMINDO AS DESVANTAGENS:
Riscos para a saúde humana
• Resistência das bactérias existentes
no organismo humano a antibióticos.
• Alterações no sistema imunológico e
em vários órgãos vitais.
• Alergias alimentares.
• Redução de substâncias benéficas,
inclusive que protegem contra o
cancro.
• Evidencias científicas de ação
cancerígena.
• Problemas gastrointestinais.
Riscos para o meio ambiente
• Perda da diversidade genética na
agricultura.
• Variedades de plantas suscetíveis ao
ataque de pragas e doenças.
• Poluição genética.
• Surgimento de superpragas.
• Extermínio de insetos benéficos para a
agricultura.
• Mudanças na vida microbiana do solo.
• Irreversibilidade dos impactos na
Natureza.
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São a solução definitiva para os problemas da agricultura, e 
consequentemente da fome, no mundo?
Controle de qualidade na indústria de 
Biotecnologia
• Alguns cuidados básicos devem ser praticados para conseguir bons 
resultados:
Nunca colocar livros e 
objetos pessoais 
sobre as bancadas de 
trabalho.
Sempre usar avental 
limpo, fechado.
Não comer, fumar, 
beber, conversar e 
pipetar com a boca.
Manter portas e 
janelas fechadas 
durante o trabalho
Esterilização.
Descartar, de forma 
apropriada, materiais 
já utilizados e 
contaminados.
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• Assim, percebe-se que o conhecimento de uma molécula
aparentemente simples como o DNA, mas capaz de armazenar todas
as informações dos organismos vivos, foi capaz de transformar a
produção de medicamentos, produtos agrícolas e industriais com o
desenvolvimento de técnicasmodernas e especializadas, produzindo
em larga escala características de interesse, proteínas, e tornando
indivíduos mais adaptáveis.
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