Biotecnologia ENGENHARIA GENÉTICA

► CLONAGEM

►DNA RECOMBINANTE

└TRANSGENIA

└ TERAPIA GÊNICA

►DNA-FINGERPRINT

1997: A REVOLUÇÃO DOLLY !

A ovelha foi sacrificada no Instituto Roslin, na Escócia, após ser diagnosticada com uma doença pulmonar progressiva comum em animais mais velhos.

CachorrosCachorros

O animal mais recentemente clonado!!!

-

Clones BrasileirosClones Brasileiros

BovinosBovinos

Células Tronco

trofoblasto

botãointerno 1 2 3 4 5 6 7

As primeiras células embrionárias As primeiras células embrionárias

Nidação – Início da gravidez

Trofoblasto

Parede uterina

Cavidade uterina

-O blastocisto

GOMES, FAM2008

Óvulo não fecundado no ovário

Óvulo não fecundado fora do folículo

SPTZ em direçãoao óvulo na trompa

UM SPTZ penetraa membrana doóvulo na trompa

SPTZ entrandono óvulo

Óvulo fecundado OVO

1ª divisão celular – 24 hs Embrião – 10 dias

12 semanas FETO 6 meses FETO COMPLETO39 semanas

RECÉM NASCIDO

A VIDA ATÉ O NASCERA VIDA ATÉ O NASCER

fecu

nd

açã

o

TRANSGÊNICOSTRANSGÊNICOS

Aplicações:

DNA recombinante:

Transgênicos introdução de genes de uma espécie em outra espécie diferente

Terapia Gênica Utilização de genes normais para substituir genes alterados cuja deficiência origina diversas doenças.

Funcionamento Molecular da CélulaFuncionamento Molecular da CélulaFuncionamento Molecular da CélulaFuncionamento Molecular da Célula

Síntese de Síntese de ProteínasProteínas

TraduçãoTradução

Também chamada Também chamada síntese de proteínassíntese de proteínas

Quando o RNAm chega ao citoplasma ele Quando o RNAm chega ao citoplasma ele se associa ao ribossomo. Após essa se associa ao ribossomo. Após essa associação os RNAt levam os associação os RNAt levam os aminoácidos, que serão ligados, formando aminoácidos, que serão ligados, formando assim a proteína.assim a proteína.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C A A A

• Quando o RNAm chega ao citoplasma, ele se associa ao ribossomo.

• Nessa organela existem 2 espaços onde entram os RNAt com aminoácidos específicos.

• somente os RNAt que têm seqüência do anti-códon complementar à seqüência do códon entram no ribossomo.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C A A A

• Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C

A A A

• O RNAt “vazio” volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C

A A A G A A

• O ribossomo agora se desloca uma distância de 1 códon.

• O espaço vazio é preenchido por um outro RNAt com seqüência do anti-códon complementar à seqüência do códon.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C

A A A G A A

• Uma enzima presente na subunidade maior do ribossomo realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

U A C A A A

G A A

• O RNAt “vazio” volta para o citoplasma para se ligar a outro aminoácido.

• e assim o ribossomo vai se deslocando ao longo do RNAm e os aminoácidos são ligados.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

G G GCódon de terminação

• Quando o ribossomo passa por um códon de terminação nenhum RNAt entra no ribossomo, porque na célula não existem RNAt com seqüências complementares aos códons de terminação.

A U G U U U C U U G A C C C C U G A

G G G

• Então o ribossomo se solta do RNAm, a proteína recém formada é liberada e o RNAm é degradado.

Considerações FinaisConsiderações Finais Uma proteína Uma proteína + de 70 aminoácidos + de 70 aminoácidos

ligados.ligados.

1 códon 1 códon 3 nucleotídeos no RNAm 3 nucleotídeos no RNAm

1 códon 1 códon 1 aminoácido na proteína 1 aminoácido na proteína

Nº de ligações peptídicas Nº de ligações peptídicas Nº de Nº de aminoácidos – (menos) 1.aminoácidos – (menos) 1.

1 anticódon 1 anticódon 3 nucleotídeos no RNAt 3 nucleotídeos no RNAt

O anticódon é complementar ao códonO anticódon é complementar ao códon

Cada RNAt leva consigo apenas um tipo Cada RNAt leva consigo apenas um tipo de aminoácido de aminoácido quem determina qual quem determina qual aminoácido será transportado é o aminoácido será transportado é o anticódon.anticódon.

Considerações FinaisConsiderações Finais

DNA mRNA Proteínas

Replicação

Transcrição Tradução

núcleocitoplasma

TranscriptaseTranscriptase

RNA polimeraseRNA polimerase

Transcriptase Transcriptase ReversaReversa

hnRNA

◘ introdução de genes de uma espécie em outra espécie diferente

◘ possível devido à universalidade do código genético

Procedimentos: 1- separar o gene desejado

2- multiplicar este gene

3- inserção no hospedeiro

DNA RECOMBINANTE - TRANSGENIA

◘ introdução de genes de uma espécie em outra espécie diferente

◘ possível devido à universalidade do código genético

Procedimentos: 1- separar o gene desejado

2- multiplicar este gene

3- inserção no hospedeiro

DNA RECOMBINANTE - TRANSGENIA

DNA recombinante: ferramentasDNA recombinante: ferramentas

- - Vírus:Vírus: infectam células e introduzem os infectam células e introduzem os genes desejados nas células;genes desejados nas células;

- Bactérias/ plasmídeos:Bactérias/ plasmídeos: sintetizam sintetizam proteínas a partir de genes contidos em proteínas a partir de genes contidos em pedaços de DNA bacteriano (plasmídeo);pedaços de DNA bacteriano (plasmídeo);

- Enzimas de restrição:Enzimas de restrição: enzimas que enzimas que cortam DNA em locais específicos.cortam DNA em locais específicos.

Célula bacteriana

Fímbrias

Cápsula

Parede celular

Plasmídeos

DNA associadoao mesossomo

NucleóideFlagelo

Enzimas relacionadascom a respiração,ligadas à faceinterna da membranaplasmática

Mesossomo

Citoplasma

Ribossomos

Membrana plasmática

Transformação

Célula bacterianaLise celular Quebra

do DNA

Fragmentos deDNA doador

Célula bacteriana

Fragmentos de DNA ligam-se à superfície da célula receptora.

O fragmento de DNA é incorporado à célula receptora.

O fragmento de DNA é integradoao cromossomo da célula receptora.

Célula transformada

Molécula de DNA circular

Cortar o DNA com Cortar o DNA com enzimas de enzimas de

restriçãorestrição

Inserir fragmentos Inserir fragmentos emem

vetoresvetores

Introduzir vetores Introduzir vetores em em

bactérias bactérias

Fragmento 1Fragmento 1

Fragmento 2Fragmento 2

Fragmento 3Fragmento 3

Fragmento 4Fragmento 4

TransduçãoFago

O DNA deum fago penetra

na célula deuma bactéria.

O DNA do fago integra-se ao DNAda bactéria como

um profago.

Quando o profago inicia o ciclolítico, o DNA da bactéria édegradado e novos fagos podemconter algum trecho do DNAda bactéria.

A célulabacteriana se

rompe e libera muitos fagos,

quepodem infectar outras células.

O fago infectanova bactéria.

Genes de outra bactériasão introduzidos e integrados ao DNA

da bactéria hospedeira.

DNA do fagocom genes da

bactéria

DNA RECOMBINANTE - TRANSGENIA

Outros exemplos de transgênicosOutros exemplos de transgênicos

Golden Rice. Arroz geneticamente modificado que contém um gene que codifica a produção de β-caroteno. Foi produzido para evitar que as populações pobres da Ásia adoecessem por avitaminoses.

Planta de algodão resistentes às lagartas.

Reduz a necessidade de utilização de pesticidas. Os gastos de produção diminuem e a poluição ambiental

também é reduzida.

Produção de insulina humana Produção de insulina humana em bactérias:em bactérias:

-Isola-se o gene da insulina humana utilizando-se enzimas de restrição para cortar o DNA humano;

- Insere-se o gene em um plasmídeo bacteriano;

- Ativa-se o plasmídeo, para a transcrição do gene e produção da proteína (insulina);

- Retira-se a insulina da bactéria.

Como fazer uma vacina comestível

Batatas transgênicas quepodem atuar como “vacina”

Suspensão de bactériasAgrobacterium tumefaciens

Calo

Célulasmortas

Meio comantibiótico

Célula da planta

Transferência de genes

DNAPlasmídeo

Gene para o antígenoCélula bacteriana

Gene queconfere resistênciaa certo antibiótico

TERAPIA GÊNICA

Aplicações:DNA fingerprint (impressão digital de DNA):Determinação da identidade genética do indivíduo

- Utilizado em testes de paternidade - Utilizado em biologia forense (resolução de crimes)

Como se faz DNA fingerprint:Como se faz DNA fingerprint:

Íntron Éxxon Íntron

Intron pedaço de cromossomo (DNA) sem função;Éxxon pedaço de cromossomo (DNA) funcional.

1º Passo: recortar pedaços de DNA com enzimas de restrição2º Passo: mistura dos pedaços de DNA com “primers” radioativos3º Passo: separação dos pedaços com eletroforese com gel de agarose

Gel de agarose + corrente e-

Revelação UV

COLORAÇÃOCOLORAÇÃO

4º Passo: Comparação entre pedaços de DNA da mãe criança e dos supostos pais, em busca de semelhanças.

Metade dos fragmentos de DNA devem ser iguais aos da mãe e a outra metade do pai.

Fitorremediação:Fitorremediação:

Uso de sistemas vegetais fotossintetizantes e sua microbiota

com o fim de desintoxicar ambientes degradados ou poluídos.

Tratamento de água com aguapé:Tratamento de água com aguapé:

Todas as macrófitas exercem importante papel na remoção de substâncias dissolvidas, assimilando-as e incorporando-as à sua biomassa, porém a espécie Eichhornia

Eichhornia crassipes

crassipes, o aguapé, tem sido a hidrófita mais estudada para o tratamento de água com plantas.

Descontaminação do Solo

Biorremediação: emprego dos microrganismos para a remediação de locais contaminados devido ao uso de agroquímicos..

Bactérias Fungos

Poluição por esgotos domésticoPoluição por esgotos domésticoe industriale industrial

Poluição por esgotos domésticoPoluição por esgotos domésticoe industriale industrial

Matéria orgânica biodegradável

Explosão na populaçãode microrganismos

Consumo de oxigênio

Bactérias, vírus, larvas e parasitas

Coliformes fecais doenças

Brasil: 30% das praiassão impróprias