A ENGENHARIA GENÉTICA

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1 Biotecnologia RESUMO TEÓRICO A biotecnologia é o conjunto de técnicas que utilizam organismos vivos para a obtenção de produtos úteis ou para a resolução de problemas relacionados com a atividade humana. Um exemplo disso é a utilização de fungos e bactérias na fermentação, para a produção de alimentos como pães, queijos e vinhos. A ENGENHARIA GENÉTICA A partir da década de 1970, a biotecnologia incorporou técnicas da engenharia genética, como a tecnologia do DNA recombinante, que possibilitou a manipulação do material genético. A TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE Certas enzimas, denominadas enzimas de restrição e produzidas exclusivamente por bactérias, reconhecem sequências de bases específicas na molécula do ácido nucleico e causam a separação destas partes. Assim, funcionam como tesouras, cortando o DNA em pedaços. Existem várias enzimas de restrição diferentes e cada uma reconhece determinada sequência de bases. Muitas foram isoladas, produzidas em laboratório e empregadas na tecnologia do DNA recombinante (Engenharia Genética). Observe, na figura a seguir, que o plasmídio (segmento circular de DNA extracromossômico presente em bactérias) e o DNA humano usado são cortados pela mesma enzima de restrição, ficando com pontas complementares idênticas. Um segmento selecionado do DNA humano é unido ao plasmídio pela enzima DNA-ligase, formando o DNA recombinante.

2 Organismos geneticamente modificados e Transgênicos Um transgênico é um organismo geneticamente modificado (OGM) que incorporou a seu genoma e expressou um ou mais genes de outra espécie ou genes artificiais. As plantas transgênicas são um bom exemplo e a principal aplicação econômica dos OGM. Elas possibilitam a produção de substâncias úteis para a agricultura ou para uso medicinal. Clonagem e células-tronco Um clone é uma cópia geneticamente idêntica de um organismo, formada por reprodução assexuada de suas células somáticas. Gêmeos monozigóticos, colônias de seres vivos (como as de esponjas) e vegetais formados a partir de estacas (como a cana-de-açúcar) são conhecidos como clones naturais. A Engenharia Genética produziu clones, como a ovelha Dolly, observada na figura a seguir.

3 CÉLULAS-TRONCO As células-tronco são células indiferenciadas, que podem se dividir em células idênticas (autorrenovação) ou se diferenciar em células especializadas (potencial de diferenciação). São classificadas em embrionárias ou adultas. A clonagem terapêutica utiliza células-tronco embrionárias na formação de tecidos, que podem ser utilizados em transplantes, para substituir células mortas ou defeituosas.

4 IDENTIFICAÇÃO PELO DNA (DNA FINGERPRINT) Grande parte do DNA não é composta por genes ativos (que trazem as características hereditárias), e sim por DNA não codificador, que apresenta as chamadas regiões espaçadoras de genes, nas quais são encontradas sequências de 2 a 100 nucleotídeos que se repetem. Essas regiões, também denominadas VNTR (Repetições Variáveis de Nucleotídeos em Sequência Tandem), são diferentes em cada indivíduo e encontradas aos pares, cada uma oriunda de um genitor. Seu estudo possibilita estabelecer uma identificação pelo DNA, como se fosse uma impressão digital. Uma das aplicações dessa técnica é o teste de paternidade/maternidade: observe, em B, que F2 apresenta bandas da mãe, mas não do pai, e F4 tem bandas que não existem na mãe nem no pai.

5 EXERCÍCIOS 1) (UFPB) A tecnologia do DNA recombinante abriu novas perspectivas no melhoramento genético dos organismos. Essa técnica consiste na inserção de um segmento de DNA de uma espécie em outra e, para o seu desenvolvimento, diversas enzimas são utilizadas. Com base na literatura sobre a tecnologia do DNA recombinante, é correto afirmar: a) As enzimas de restrição identificam o segmento de DNA que será inserido na célula-alvo. b) Os plasmídeos são enzimas importantes para unir as moléculas de DNA. c) A enzima DNA ligase é importante para inserir o DNA na célula-alvo. d) As enzimas de restrição são utilizadas para cortar a molécula de DNA. e) O uso de plasmídeos diminui a eficiência das técnicas de manipulação do DNA. 2) (Enem) Cinco casais alegavam ser os pais de um bebê. A confirmação da paternidade foi obtida pelo exame de DNA. O resultado do teste está esquematizado na figura, em que cada casal apresenta um padrão com duas bandas de DNA (faixas, uma para cada suposto pai e outra para a suposta mãe), comparadas à do bebê. Que casal pode ser considerado como pais biológicos do bebê? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 3) (Uerj) Células-tronco são células não especializadas que têm potencial de diferenciação, ou seja, em condições favoráveis, são capazes de gerar células especializadas e de diferentes tecidos. Para que essa diferenciação ocorra, as células-tronco têm de alterar necessariamente o seguinte padrão do seu metabolismo: a) expressão gênica. b) número de cromossomos. c) quantidade de mitocôndrias. d) atividade dos fosfolipídios da membrana. 4 4) (PUC-RJ) Sobre transgênicos, é ERRADO afirmar que: a) são organismos que recebem determinados genes de interesse, através de plasmídeos de bactérias. b) não causam mal à saúde e ao ambiente, segundo provas científicas incontestáveis. c) são produzidos através do uso do Bacillus thuringiensis, no caso de alguns transgênicos de tomate, milho e batata.

6 d) são resistentes aos herbicidas, no caso da soja produzida pela Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias). e) algumas contra-argumentações sobre a sua produção são: reduzir a diversidade genética, promover o uso exagerado de herbicidas e transmitir os genes modificados para populações naturais. 5) (Unicamp) Testes de paternidade comparando o DNA presente em amostras biológicas são cada vez mais comuns e são considerados praticamente infalíveis, já que apresentam 99,99% de acerto. Nesses testes podem ser comparados fragmentos do DNA do pai e da mãe com o do filho. Um teste de DNA foi solicitado por uma mulher que queria confirmar a paternidade dos filhos. Ela levou ao laboratório amostras de cabelos dela, do marido, dos dois filhos e de um outro homem que poderia ser o pai. Os resultados obtidos estão mostrados na figura a seguir. a) Que resultado a análise mostrou em relação à paternidade do Filho 1? E do Filho 2? Justifique. b) Num teste de paternidade, poderia ser utilizado apenas o DNA mitocondrial? Por quê? 6) (Unifesp) Louise Brown nasceu em julho de 1978, em Londres, e foi o primeiro bebê de proveta, por fecundação artificial in vitro. A ovelha Dolly nasceu em 5 de julho de 1996, na Escócia, e foi o primeiro mamífero clonado a partir do núcleo da célula de uma ovelha doadora. a) Qual a probabilidade de Louise ter o genoma mitocondrial do pai? Explique. b) O genoma nuclear do pai da ovelha doadora fará parte do genoma nuclear de Dolly? Explique. 7) (Ufg) [...] a realidade não só pode ser estimulada, mas também melhorada. Por que simulá-la se não fosse assim? Isso significa que simular a realidade não é apenas uma questão de replicar sua estrutura básica, mas também de fazer quaisquer arranjos necessários para sintonizá-la aos nossos desejos. O que é preferível, o mundo real ou o mundo virtual melhorado? Que pílula você tomaria - a azul ou a vermelha? Diante dos avanços tecnológicos apropriados, bem como de um programador competente e benevolente, o mundo virtual parecerá tipicamente mais atraente do que o real. Muito mais. Essa questão é muito bem ilustrada na cena em que Cypher abandona o grupo e vai trabalhar com o ilimitável agente Smith. Saboreando um suculento bife e um bom copo de vinho tinto, ele diz: "Eu sei que este bife não existe. Eu sei que quando o coloco na boca a Matriz diz ao meu cérebro que o bife

7 é suculento e delicioso. Depois de nove anos, sabe o que percebi? A ignorância é a felicidade". A Matriz tem bifes deliciosos; o mundo humano real tem comida insípida e sem graça. A Matriz tem fantásticas boates; o mundo real não tem nenhuma. Mas a questão é que a Matriz é um paraíso de prazeres sensuais, comparado ao mundo real. E Cypher é um hedonista completo - o tipo que vai atrás do prazer e não está disposto a tolerar sonhos nunca realizados e outras baboseiras idealistas. Assim parece que o mundo virtual só é preferível para o hedonista superficial que é indiferente ao pecado da autoenganação, enquanto o mundo real é preferível para qualquer pessoa que ligue mais para coisas importantes como verdade, liberdade, autonomia e autenticidade. IRWIN, W. "Matrix. Bem-vindo ao deserto do real". São Paulo: Madras, p [Adaptado]. O texto menciona que "simular a realidade não é apenas uma questão de replicar sua estrutura básica, mas também de fazer quaisquer arranjos necessários para sintonizá-la aos nossos desejos." Biologicamente, por meio da manipulação genética, é possível reproduzir ou alterar características dos organismos. Um exemplo dessa manipulação é a produção de insulina humana por meio da técnica de DNA recombinante. Explique esta técnica. 8) Há 20 anos, em julho de 1996, nascia a ovelha Dolly, o primeiro mamífero clonado por transferência nuclear de células somáticas (TNCS). O núcleo utilizado no processo de clonagem da ovelha Dolly foi oriundo de uma célula diploide de uma ovelha chamada Bellinda, da raça Finn Dorset. Uma outra ovelha, denominada Fluffy, da raça Scottish Blackface, foi doadora do óvulo que, após o processo de enucleação, foi usado para receber este núcleo. Uma terceira ovelha, Lassie, da raça Scottish Blackface foi quem gestou a ovelha Dolly. O DNA mitocondrial da ovelha Dolly é proveniente de qual(is) ovelha(s)? Explique.