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Baixe questoes_eticas_da_manipulacao_do_dna e outras Slides em PDF para Química, somente na Docsity! Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Biologia Ensino Médio, 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA INTRODUÇÃO Biotecnologia corresponde a técnicas que têm permitido ao ser humano utilizar organismos para obter produtos de seu interesse. Durante milênios, os agricultores vêm cruzando diferentes espécies e variedades vegetais para obter plantas com determinadas características. Há cerca de 3 mil anos, por exemplo, lavradores chineses cultivaram uma leguminosa silvestre que produzia um feijão preto ou marrom: a soja. Atualmente, há cerca de 7 mil variedades de soja, o que ilustra a grande diversidade obtida por meio de técnicas convencionais de cultivo. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA DNA RECOMBINANTE BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA A técnica central na tecnologia do DNA recombinante é o isolamento de moléculas de DNA e sua inserção em outro organismo. Para isso, é preciso isolar o trecho de DNA a ser inserido. Esse processo envolve a fragmentação do DNA dos cromossomos na interfase, o que é feito pela ação de enzimas especiais denominadas enzimas de restrição. A descoberta dessas enzimas permitiu grandes avanços na manipulação do DNA. Nas bactérias, essas enzimas fazem parte dos mecanismos de defesa desses procariontes contra os vírus, pois atuam como verdadeiras “tesouras moleculares”, cortando o DNA viral em vários pedaços e tornando-o inativo. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Cada enzima de restrição corta o DNA somente quando encontra uma sequência específica de bases nitrogenadas. Dessa forma, esse corte não é feito em qualquer lugar. Os cientistas já sabem onde atua cada uma das enzimas de restrição conhecidas. Por exemplo, existe uma enzima chamada Eco R1, a qual corta o DNA toda vez que encontra as seguintes sequências pareadas: BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Regiões que serão cortadas Por Eco R1 ... GAATTC ... ... CTTAAG ... Dois fragmentos resultantes ... G ... CTTAA AATTC ... G ... Clonagem de DNA significa produção de inúmeras cópias idênticas de um mesmo fragmento de molécula de DNA. Esse processo tem início com o isolamento, pela ação das enzimas de restrição, de fragmentos do DNA a serem clonados. Depois de isolados, esses trechos são introduzidos no DNA de outros organismos, principalmente vírus e bactérias, que aceitam essa manipulação. Esses organismos são chamados de vetores. Ao se reproduzirem, esses microrganismos multiplicam as moléculas recombinantes, dando origem a um grande número de células idênticas. Consegue-se, desse modo, produzir grande número de cópias exatas (clones) de um mesmo trecho de DNA. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA DNA humano As enzimas quebram a molécula de DNA em dois locais precisos, isolando um gene que codifica a síntese de uma substância A. Esquema simplificado da formação de DNA recombinante e sua clonagem em bactérias (Elementos representados em diferentes escalas, cores-fantasia.) Outras enzimas unem o gene isolado ao plasmideo retirado da bactéria Meio de cultura. Duplicação da bactéria, dando origem a um clone Bactéria recombinante. Passa a produzir as susbtâncias A e B Reintroduz-se o plasmideo na bactéria Local de ação da enzima – DNA ligase Gene Local de ação da enzima – DNA ligase Local de ação da enzima de restrição Extração Gene Bactéria O plasmideo codifica a síntese de uma Substância B. Cromossomo bacteriano Plasmideo Local de ação da enzima de restrição BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Genes essenciais Genes não essenciais Genes De interesse Cortes com enzimas De restrição A Cortes com a mesma Enzimas de restrição A DNA viral DNA humano União com a Enzima DNA ligase Gene Humano DNA recombinante Adciona-se ao meio com DNA recombinante proteínas Virais e enzimas para que ocorra a reconstituição do vírus. Vírus produzido em laboratório Esses vírus são introduzidos em culturas de bactérias ou de células de outros Organismos, onde ocorre replicação do DNA recombinante, formando vários vírus. Esquema simplificado de Formação de DNA Recombinante Em vírus e sua Clonagem. (cores –fantasia.) IDENTIFICAÇÃO DE PESSOA BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA O DNA fingerprint tem sido útil para a identificação de pessoas, para esclarecer dúvidas sobre a possível participação de suspeitos em crimes e para realizar testes de paternidade. Os testes que utilizam DNA fingerprint fornecem certeza de 99,9% em seu resultado. Os cromossomos humanos contêm cerca de 35 mil genes diferentes, mas isso representa apenas 3% do conteúdo do genoma humano. O restante é formado por DNA não codificante. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Esquema resumindo as etapas de separação de fragmentos de DNA por meio da eletroforese em gel. Amostras são colocadas em pequenas depressões do gel, que fica sustentado por placas de vidro e imerso em solução Aquosa. Eletrodos ligados nas duas Extremidades estabelecem um polo – e outro +. Os fragmentos maiores se deslocam menos e os menores, mais. Desliga-se a corrente elétrica. Os fragmentos ficam separados por tamanho, formando faixas na placa de gel. Cada coluna corresponde ao DNA de uma das amostras Esse padrão de bandas fica evidente quando se adiciona à placa de gel corante específico que fluoresce na luz ultravioleta, como mostra a fotografia. Fragmentos menores Fragmentos maiores Eletroforese completa Os fragmentos migram no gel Placas de vidro Gel Amostras contendo fragmentos de DNA de diferentes tamanhos; cada amostra é de uma pessoa Polo negativo Polo positivo I II III Essa técnica consiste em substituir o alelo anormal, que causa doença, pelo alelo normal. Os estudos de terapia gênica estão até o momento restritos a células somáticas, mas, em um futuro próximo, pretende-se atuar sobre as células que formam os gametas, de modo que o indivíduo afetado não possa mais transferir o alelo anormal para seus descendentes. As principais maneiras de introduzir genes em humanos, nos casos de terapia gênica, têm sido: BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Técnica ex vivo: consiste em usar um vetor como um vírus modificado que contenha o alelo normal. A seguir, colhem-se glóbulos brancos (leucócitos) do sangue da pessoa afetada e se permite que os vírus alterados infectem essas células em meio de cultura. Os vírus introduzem nos leucócitos o alelo normal e, assim modificados, os leucócitos são mantidos em meios propícios à sua intensa multiplicação. Depois são reintroduzidos no paciente, em um processo semelhante a uma transfusão de sangue. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Técnica in vivo: consiste na clonagem em um vetor do alelo normal e de seu preparo para introdução no paciente, por meio de injeção na veia ou intramuscular. Alguns dos alelos acabam por ser incorporados às células do paciente, e dentro delas passam a comandar a síntese da proteína normal. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Utilizando as técnicas da biologia molecular, os cientistas estão avançando em mais uma área importante: as vacinas a partir do DNA. Genes de agentes causadores de doenças e que codificam proteínas responsáveis por estimular o sistema imunológico humano têm sido isolados e inseridos em bactérias e clonados. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA CLONAGEM BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA O núcleo haploide é removido por micromanipulação Células são mantidas em cultura por seis dias Ovelha Blackface: doadora do ovócito Ovelha Finn Dorset: doadora da célula mamária Ovócito Células mamárias mantidas em meio de cultura sem nutrientes. Com isso, a célula não se divide, entrando em estado de quiescência. Nesse momento, todos os genes podem ser ativados Células Mamárias Descarga Elétrica para estimular a fusão e a divisão celular Blastocisto de 6 dias Vários blastoscistos assim produzidos são implantados no útero da futura mãe, que é uma fêmea da raça Blackface. Célula quiescente pronta para clonagem Dolly: ovelha Finn Dorset, clone de fêmea doadora da célula mamária Imagem: Squidonius/ Public Domain BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Im ag em : O vó ci to / E ke m / P ub lic D om ai n Fotomicrografia mostrando introdução do material genético em ovócito de mamífero. O ovócito está preso por sucção à pipeta, e o material genéticos está sendo introduzido por uma microagulha de vidros. O ovócito mede cerca de 100 mm de diâmetro. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Im ag em : I ng rid M oe n et a l/  C re at iv e C om m on s  A tri bu iç ão 2 .0 G en ér ic a Fotografia de filhotes de camundongos normais e transgênicos sob luz especial. Os camundongos transgênicos sintetizam uma proteína de água-viva, que confere a cor verde fluorescente à sua pele, sob essa iluminação. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Fotografia de ovelha transgênica que expressa o gene humano que codifica a proteína alfa-1-antitripsina. A proteína é usada no tratamento de pessoas que não a produzem em quantidade suficiente, o que pode causar enfisema pulmonar. Im ag em : M al en e Th ys se n/ G N U F re e D oc um en ta tio n Li ce ns e BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Fotografia de mexilhões e, dentro de um frasco, planta de tabaco geneticamente modificada. A planta recebeu genes de mexilhão que codificam a síntese da substância adesiva dos fios que prendem o animal ao substrato (fios do bisso) D av id W . O w e t a l/ U S D ep t. of A gr ic ul tu re a nd th e N at io na l S ci en ce F ou nd at io n/ G N U F re e D oc um en ta tio n Li ce ns e Referência Bibliográfica • Lopes, Sônia e Rosso, Sérgio; BIO: Volume 2 – 1. ed. São Paulo: Saraiva, 2010. BIOLOGIA – 3º Ano Questões éticas da manipulação do DNA Tabela de Imagens n° do slide direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso 27 Squidonius/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Dolly_clone.svg?uselang=pt-br 28/08/2012 30 Ekem/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oocyte.jpg 28/08/2012 31 Ingrid Moen et al/ Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:GFP_Mice_01.jpg?uselang=pt-br 28/08/2012 32 Malene Thyssen/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Klitf %C3%A5r.jpg 28/08/2012 33a United States Department of Agriculture/ Jurema Oliveira/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Soybean.USDA.jpg 28/08/2012 33b Marco Schmidt/ Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Carica_papaya_MS4113.JPG 28/08/2012 34 David W. Ow et al/ US Dept. of Agriculture and the National Science Foundation/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Glowing_tobacco_plant.jpg?uselang=pt-br 28/08/2012 35 Sandy Austin/ Creative Commons Attribution 2.0 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:New_Zealand_green_mussels.jpg 28/08/2012