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Biotecnologia
Prof. Dr. Leandro P. Felício
No livro...
■Livro 07 – Página 218 a 225
Fluxo da informação genética
São técnicas que permitem ao homem utilizar organismos para obter produtos de interesse.
A sua história no mundo...
■Primeira Geração: 6.000 /2000 a.C.■Fatos:▪ cruzamento de espécies animais e plantas▪ leveduras para fermentação de pão e álcool
A sua história no mundo...
■Segunda Geração: Fim do século XIX Teoria de Louis Pasteur ■Fatos:▪ microrganismos causam enfermidades
humanas▪ Ação dos microrganismos anaeróbios
nas fermentações láctea, alcoólica....
1822 - 1895
A sua história no mundo...
■Terceira Geração: Início de 1970. Biologia Molecular ■Fatos: ▪ 1o – isolamento e manipulação de genes ▪ 2o – fusão e multiplicação de células
ENGENHARIA GENÉTICA, BIOENGENHARIA OU TECNOLOGIA
DO DNA RECOMBINANTE
Técnicas para a manipulação do DNA para:
identificar, isolar e multiplicar os genes dos mais diversos organismos.
Técnicas
■PCR; ■c-dna ■DNA fingerprinting ■Clonagem ■Transgenia ■Terapia gênica.
Ferramentas
■Enzima de Restrição – Corta DNA em Palíndromos■DNA Ligase – Une o DNA■Transcriptase Reversa –
Realiza a produção de DNA com molde de RNA.■Plasmídios – DNA extra
cromossômico bacteriano.■Taq Polimerase
Enzimas de Restrição
Plasmídios
■Sequências circulares de DNA. Reproduzem-se de forma autônoma;■Encontram-se no citoplasma de certas bactérias.■Elementos genéticos extracromossômico.
1-TDR TÉCNICA DE DNA RECOMBINANTE
Transgênicos ou Organismos Geneticamente Modificados
■Recebem e manifestam genes de outros organismos;
OGM (organismos geneticamente modificados)
Transgênicos
Bactéria que produz gasolina!!!
Desafio atual – Realizar essa degradação de forma
eficiente
Produção de insulina
■Manipulação da herança genética com fins eugênicos (depuração da espécie);
■Obtenção de microrganismos com características antes inexistentes (resistência a antibióticos; produção de toxinas, doenças).
■Foi enxertado no milho, gene de bactéria Bacillus thuringiensis (Bt), com instruções para fabricar substância tóxica para insetos, mas não para o homem. A planta tornou-se um inseticida;▪ Em 1999 foi feita experiência com pólen de milho transgênico e 44%
das borboletas monarca (não alvo) morreram.
Problemas
Problemas
■Colocou-se gene da castanha-do-pará no feijão para corrigir a proteína, pobre em Metionina (aminoácido essencial).
■O novo feijão (PGM), acabou fugindo do controle e, ao assumir mais metionina, assumiu também as substâncias alergênicas presentes na castanha-do-pará.
■Falta de competitividade do pequeno produtor.
■Em alguns casos pode aumentar o uso de agrotóxicos.
2- PCR (reação em cadeia da polimerase)
O que é uma PCR
■Polymerase Chain Reaction (Reação em cadeia da polimerase;
■Permite amplificar seletivamente uma porção de DNA.
A reação ocorre em três etapas
PCR
■Permite a amplificação de uma porção de DNA específica
Resultado...
3- DNA FINGERPRINTING
O que é...
■Técnica que permite separar amostras de moléculas carregadas eletricamente, através de uma diferença de potencial
Eletroforese
■Fragmentos migram inversamente proporcional ao seu tamanho.
Paternidade
Teste de DNA
■Teste de paternidade;
■Identificação de autores de crimes;
■Prova de laços de parentesco;
■Identificação de cadáveres e fósseis.
Utilidades
4. CLONAGEM REPRODUTIVA
■Clone (grego:klon, broto, ramo)■População de geneticamente idênticos, produzidos
assexuadamente ou a partir de progenitor comum;■Cópia idêntica de moléculas, células, tecidos e organismos
adultos.▪ Ex: população de bactérias, plantas.
Clonagem
■Aumentar a chances de gravidez em pessoas submetidas à fertilização in vitro;
■Adulto ter gêmeo idêntico como seu próprio filho;
■“Vida eterna” – A ilha, O 8º dia.
Usos e aplicações
Clonagem Reprodutiva
Telômeros
■A cada d iv i são ce lu lar, a extremidade dos cromossomos, os telômeros, encurtam-se;
■A redução do tamanho do telômero está associada à senescência (envelhecimento).
■O tamanho do telômero forma um relógio biológico para nossas células.
5. CLONAGEM TERAPÊUTICA
CLONAGEM TERAPÊUTICA
■Vítimas de infarto receberiam implante de células musculares cardíacas;■Pessoas com mal de Parkinson ou mal de
Alzheimer receberiam neurônios sadios;■Desafio: É preciso conhecer o processo de
diferenciação, depois reproduzir toda a delicada operação físico-química em laboratório.
Usos e aplicações
6. Terapia gênica
■Introdução de genes sadios para tratamento ou cura de doenças genéticas;
Terapia Gênica
Edição de genes CRISPR/CAS9
■Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)
■Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas■Mecanismo originalmente isolado à partir de
bactérias.▪ Proteção contra ataque de bacteriófagos.
■Seu uso permite a edição seletiva de genes.
Modo de ação
Usos e aplicações
■Edição de DNA;■Cura de doenças genéticas – Anemia falciforme,
câncer, fibrose cística...■Prevenção de doenças – Câncer, infarto, Doença de
Huntington...■Eliminação de infecções virais – HIV, Hepatite...■Escolha de características do embrião – DILEMA
ÉTICO
Eliminação de HIV de células infectadas
Edição de embriões humanos
■ Chineses modificaram o g e n e q u e c a u s a a talassemia beta▪ Anemia genética grave e
potencialmente fatal■8 6 e m b r i õ e s
m o d i f i c a d o s – 7 1 sobrev iver am – 28 foram alterados.
Edição de embriões humanos
■Implicações éticas: Bebê encomendado
Criança com três pais biológicos
■Doença letal▪ Gene presente em
DNA mitocondrial.■Mitocôndria:▪ Respiração celular
Criança com três pais biológicos
■Mitocôndria ! DNA matrilinear (exclusivamente materno)
+ =
Criança com três pais biológicos
■Mitocôndria ! DNA matrilinear (exclusivamente materno)
+
40 anos ou +
MUTAÇÃO
Criança com três pais biológicos
■Mitocôndria ! DNA matrilinear (exclusivamente materno)
+ =
40 anos ou +40 anos ou +
Criança com três pais biológicos
7. Projeto Genoma e Sequenciamento
■Localização nos cromossomos humanos de todos os genes responsáveis pelas características normais e patológicas;
■Mapeamento e sequenciamento de 3 bilhões de pares de bases que formam o genoma humano;
■Doenças genéticas conhecidas: seis mil.
Projeto Genoma Humano
Projeto Genoma Humano
Maia, L.C.
Sequenciamento de genomas
Sequenciamentos
Análise de polimorfismos
Análise de polimorfismos
Disponível em : http://www.nytimes.com/2013/05/14/opinion/my-medical-choice.html?_r=0
Análise de polimorfismos - Risco à doenças
Sequenciamento de DNA
■ Ba r a t emen to e r ap i de z no s sequenciamentos.▪ O projeto Genoma Humano custou $3
bilhões e demorou 12 anos (1991-2003). ▪ O sequenciamento do genoma do James
Watson’s em 2007 custou $2 milhões e demorou 2 meses
▪ Hoje, o sequenciamento de um genoma humano custa algo em todo de $100.000 e leva um mês para ser concluido.
▪ O Archon X prize: $10 milhões se sequenciar 100 genomas humanos em 10 dias, com um custo de $10.000 por genoma.
Exercícios indicados:
■Livro 07: Página 237 a 240▪Exercícios: 545, 547, 553, 554 e 560.
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