AULA 8 - Biotecnologia

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Prof. Dra. Juliana Fachinetto 
Aula 8 
Engenharia Genética e Biotecnologia 
Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul 
Departamento de Ciências da Vida - DCVida 
Núcleo Comum da Saúde 
Componente curricular: Biologia: Genética, Biologia Celular, 
Embriologia e Biologia Tecidual 
 
 
Transgênicos 
 
O Projeto Genoma Humano 
 
Clonagem de DNA e organismos 
 
Células-tronco 
 
 
 
Biotecnologia 
 
Conjunto de técnicas que usam organismos vivos ou 
partes destes para produzir ou modificar produtos, 
melhorar geneticamente plantas e animais, ou 
desenvolver microrganismos para fins específicos. 
 
Marco da Biotecnologia Moderna 
Cohen & Boyer, 1972 
 
Transferência de DNA de uma espécie para a outra 
distantes evolutivamente 
 
Descoberta das enzimas de restrição. 
Ferramentas da Biotecnologia - Enzimas 
DNA ligase 
Enzima de 
restrição 
Ferramentas da Biotecnologia - Vetores 
Facilitam a transferência de fragmento estranho de DNA. 
É no vetor que está inserido o fragmento de DNA 
estranho para multiplicação ou integração no genoma. 
Ferramentas da Biotecnologia - Vetores 
Plasmídeos 
(bacterianos) 
São pequenos fragmentos adicionais de DNA de forma circular 
capazes de se reproduzir independentemente. 
 
 
Plasmídeo Plasmídeo 
Recombinante 
Ferramentas da Biotecnologia - Vetores 
Vírus: 
São vírus geneticamente modificados que não causam 
infecções na célula. 
 
 
Vetores: plasmídeos e vírus. 
 Tecnologia do DNA recombinante 
Transformação 
Facilitada pela modificação da temperatura e ou adição de 
Cacl2. 
 
Eletroporação: aplicação de campo elétrico que abre os 
poros da membrana. 
 
Biobalística: microprojéteis de ouro 
ou tungstênio, recobertos de DNA 
em direção as células. 
Microinjeção. 
Lipossomos: esferas de membrana 
sintética preenchidas com DNA. 
 Tecnologia do DNA recombinante 
Transformação 
Produtos Biotecnológicos 
Transferência dos genes do Bacilus thuringiensis ou Bt 
produção de toxina inseticida. 
algodão Bollgard Milho Yieldgard 
 e Agrisure 
Produtos Biotecnológicos 
Soja: tolerância a herbicidas. 
 
Produtos Biotecnológicos 
Arroz Golden Rice 
Aumento da quantidade de beta-caroteno – Vitamina A 
Produtos Biotecnológicos 
Quimosina – coagulante para produção de queijos. 
Enzima sintetizada por microrganismo transgênico. 
Tomate Flavr Savr 
Produtos Biotecnológicos 
Bull 86 Squared - 
resistente à brucelose, 
salmonelose e 
tuberculose. 
Enviropig – produz fitase na saliva, reduz 60% [P] no esterco – 
contaminante ambiental 
Produtos Biotecnológicos 
Vacinas: deleção dos genes relacionados com processos metabólicos. 
Segurança para impedir a reversão a uma forma ativa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Plantas como biofármacos. 
Produtos Biotecnológicos 
Insulina recombinante 
O Projeto Genoma Humano 
O que é o Genoma? 
É toda a informação 
hereditária de um organismo 
que está codificada em seu 
DNA. 
O Projeto Genoma Humano 
Consiste em um projeto técnico cientifico de âmbito 
internacional que sequenciou todo o genoma humano, e 
transcreveu todas as informações obtidas em um mapa 
genético. 
Foco Principal: 
Sequenciamento e análise de todos os 
genes contidos no DNA humano, 
transcrevendo os resultados em um 
mapa genético. 
O Projeto Genoma Humano 
Histórico: 
-1990: iniciado formalmente o Projeto Genoma Humano. 
 
Objetivos: 
 
Identificar todos os genes humanos; 
Fazer o mapeamento dos genes nos cromossomos; 
Determinar a sequência do DNA humano; 
Armazenar a informação em bancos de dados; 
Desenvolver ferramentas para análise dos dados; 
Transferir a tecnologia para o setor privado; 
Discutir problemas éticos, legais e sociais relacionados ao PGH. 
Representação do mapeamento genético no cromossomo humano 
Sequenciamento do DNA 
 
DNA é fragmentado; 
Sequência de cada fragmento. 
Sequenciamento automatizado: 
 
 
 
 
 
 
O Projeto Genoma Humano 
-2003: Término do PGH. 99,99% das bases transcritas. 
 
 
Participaram: 
 
Setor Público; 
Setor Privado 
 
 
 
18 países: 
Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China, Coréia, 
Dinamarca, EUA, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, 
México, Reino Unido, Rússia, Suécia e União Européia. 
 
Utilidades: 
 
O conhecimento da estrutura de toda a informação 
genética dos humanos terá efeitos acentuados na 
capacidade dos cientistas de diagnosticar e criar 
tratamentos eficazes para as doenças humanas e deverá 
ter impacto positivo na saúde. 
 
Conhecimento dos genes humanos, suas funções e suas 
relações com outros genes e com o ambiente. 
 
Conhecer as predisposições à doenças futuras. 
 
O Projeto Genoma Humano 
O Projeto Genoma Humano 
Mudanças importantes: 
 
Medicina: 
 
Preventiva; 
 
Diagnóstico 
 
Tratamento 
O Projeto Genoma Humano 
Grande euforia inicial sobre o PGH: 
 
Todos os problemas genéticos estariam resolvidos! 
 
 
 
É aplicada à células do corpo a fim de curar 
uma pessoa de uma determinada doença 
genética herdada ou adquirida. 
 
Finalidade: desenvolver novos processos terapêuticos 
para a cura das doenças genéticas. 
 
Forma de tratamento muito sofisticada que busca 
corrigir o local exato da falha da sequência genômica. 
 
Utiliza vetores para facilitar a entrada de genes 
terapêuticos nas células em substituição ao gene 
causador da mutação. 
 
Terapia Gênica 
Terapia Gênica 
PGH permite conhecer os genes responsáveis por 
características normais ou patológicas. 
 
 
A introdução de um gene normal poderá reverter o 
quadro clínico em vários tipos de doenças; 
 
As células geneticamente modificadas poderão ativar 
mecanismos de defesa naturais do organismo como o 
sistema imune; 
 
Produzir moléculas de interesse terapêutico. 
Determinar a frequência de mutações em certas regiões dos 
cromossomos e realizar diagnósticos mais precisos, não depender 
tanto de técnicas invasivas como biopsias. 
Diagnóstico precoce: facilita tratamento e remoção. 
O projeto genoma na cura do câncer 
Outras doenças: 
Em teste: 
O desenvolvimento de técnicas para identificar e 
reparar defeitos genéticos antes que se manifestem 
nas crianças ou adultos. 
 
Clonagem de DNA e de Organismos 
Amplificação de DNA: Reação em Cadeia da Polimerase (PCR). 
 
Necessita informação da sequência do gene a ser clonado. 
Taq-polimerase – termoestável. 
Aplicações para análise do DNA 
 
Evidência forense e perfis genéticos 
 
Testes de DNA na resolução de crimes. 
Obtenção de perfis genéticos – “impressão digital de DNA”. 
Testes de paternidade; 
Identificação de vítimas mortas 
Que material pode ser coletado para fazer um teste de DNA? 
Você deve estar pensando: “sangue, ué!” Mas, não só o sangue é fonte de 
material genético. Afinal, qualquer célula do nosso corpo possui DNA em seu 
núcleo. Em geral, quando se coleta amostras para testes de paternidade, por 
exemplo, é feita uma raspagem da mucosa bucal do indivíduo, uma vez que as 
células epiteliais dessa região se descamam facilmente. 
Amostras utilizadas 
 Sim, com uma amostra simples obtida 
através da mucosa ou mesmo de uma 
determinada quantidade de saliva é possível 
realizar o mapeamento genético do indivíduo. 
Outros materiais podem ser utilizados também: 
amostras de pele, pelos (com raiz), saliva, 
esperma etc. 
 
Eletroforese em gel 
 
Separar os fragmentos de DNA. 
 
Gel é um polímero, como uma peneira molecular, para separar 
uma mistura de ácidos nucléicos ou proteínas, com base no 
tamanho, carga elétrica. 
 
 
A figura abaixo ilustra os padrões 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: 
Considerando as afirmações e a figura acima apresentada, responda: 
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 têmalto grau de confiabilidade? 
Gab: 
a) Suspeito = S3 
 
Justificativa: Porque os Padrões de VNTR ( número variável de 
repetições em sequência). presentes no Suspeito e na Prova 
devem corresponder (coincidir, serem idênticos). 
 
b) Qualquer tecido do indivíduo que contenha células nucleadas, 
como sangue (Leucócitos), fios de cabelo contendo bulbo capilar, 
fragmentos de unha contendo tecido epitelial, fragmentos de pele, 
saliva, sêmen (esperma) ou até objetos contendo resquícios de 
sangue. 
 
c) Devido à exclusividade do DNA, cada indivíduo apresenta 
sequências repetitivas específicas ao longo de trechos da molécula 
de DNA 
Clonagem de organismos 
Produção de um ou mais organismos geneticamente idênticos 
ao progenitor que doou a célula. 
Clonagem – potencial de gerar células-tronco. 
 
Clonagem de organismos 
 
Inicialmente, para responder se todas as células do 
organismo têm os mesmos genes ou se as células perdem os 
genes durante o processo de diferenciação. 
 
Observar se uma célula diferenciada pode gerar um 
organismo inteiro. 
Clonagem de animais 
 
Remoção do núcleo de um óvulo 
não fertilizado e substituí-lo pelo 
núcleo de uma célula 
diferenciada. 
Células-tronco 
Células-tronco – célula relativamente não especializada que 
pode se reproduzir indefinidamente e, sob condições 
apropriadas, se diferenciar em células especializadas de um 
ou mais tipos. Grande potencial na regeneração de tecidos 
danificados. 
 
Totipotentes – são capazes de se diferenciar e originar 
todos os tipos de células especializadas de um organismo. 
 
Pluripotentes – não pode originar tecidos extraembrionários, 
gera apenas as células dos folhetos embrionários 
(ectoderma, mesoderma e endoderma). 
 
Multipotentes – podem diferenciar-se em alguns tipos 
celulares. 
 
Células-tronco animais 
 
Clonagem de embriões humanos para produção de células-tronco 
para o tratamento de doenças humanas. 
 
 
 
 
São capazes de reabastecer 
sua própria população como 
de gerar células que 
percorrem rotas específicas 
de diferenciação. 
Células-tronco embrionárias – isoladas de embriões jovens, 
se reproduzem indefinidamente. 
 
Células-tronco adultas – servem para substituir células 
especializadas não reprodutivas. São incapazes de originar 
todos os tipos de células. 
 
As células-tronco podem fornecer células para reparo de 
órgãos danificados. 
 
As células-tronco embrionárias são pluripotentes – capazes 
de diferenciar em vários tipos de células. 
Fonte – embriões 
Questões éticas associadas. 
Células-tronco pluripotentes induzidas 
 
Transformar células-tronco adultas em embrionárias pela 
introdução de quatro genes reguladores por um retrovírus. 
 
 
Usos das células-tronco induzidas: 
 células de pacientes doentes podem ser 
reprogramadas para o estudo da doença e tratamentos 
potenciais. 
 medicina regenerativa – reprogramação de células 
danificadas.