Transcript BIOTECNOLOGIA
HISTÓRICO
Antes dos anos 1970, o termo biotecnologia era utilizado principalmente na indústria de processamento de alimentos e na agroindústria. A partir daquela época, começou a ser usado por instituições científicas do Ocidente em referência a técnicas de laboratório desenvolvidas em pesquisa biológica, tais como processos de DNA recombinante ou cultura de tecidos. Realmente, o termo deveria ser empregado num sentido muito mais amplo para descrever uma completa gama de métodos, tanto antigos quanto modernos, usados para manipular organismos visando atender às exigências humanas. Assim, o termo pode também ser definido como, "a aplicação de conhecimento nativo e/ou científico para o gerenciamento de (partes de) microorganismos, ou de células e tecidos de organismos superiores, de forma que estes forneçam bens e serviços para uso dos seres humanos.
BIOTECNOLOGIA
Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços.
Biotecnologia
Assim, é Biotecnologia o conjunto de técnicas que permite à Indústria Farmacêutica cultivar microrganismos para produzir os antibióticos que serão comprados na Farmácia. Como é Biotecnologia o saber que permite cultivar células de morango para a obtenção de mudas comerciais. E também é Biotecnologia o processo que permite o tratamento de despejos sanitários pela ação de microorganismos em fossas sépticas. A Biotecnologia abrange diferentes áreas do conhecimento que incluem a ciência básica (Biologia Molecular, Microbiologia, Biologia celular, Genética, Genômica, Embriologia etc.), a ciência aplicada (Técnicas imunológicas, químicas e bioquímicas) e outras tecnologias (Informática, Robótica e Controle de processos).
A Engenharia Genética ocupa um lugar de destaque como tecnologia inovadora, seja porque permite substituir métodos tradicionais de produção (Hormônio de crescimento, Insulina), seja porque permite obter produtos inteiramente novos (Organismos transgênicos). A Biotecnologia transforma nossa vida cotidiana. O seu impacto atinge vários setores produtivos, oferecendo novas oportunidades de emprego e inversões. Hoje contamos com plantas resistentes a doenças, plásticos biodegradáveis, detergentes mais eficientes, biocombustíveis, processos industriais e agrícolas menos poluentes, métodos de biorremediação do meio ambiente e centenas de testes diagnósticos e novos medicamentos.
Produtos Biotecnológicos
Setores Bens e serviços Agricultura Adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc Alimentação Pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos, etc. Química Butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc Eletrônica Biosensores Energia Etanol, biogás Meio Ambiente Recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água Pecuária Embriões Saúde Antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnóstico, etc.
TÉCNICA DO DNA RECOMBINANTE: Introdução
A Engenharia Genética ou Tecnologia do DNA Recombinante é um conjunto de técnicas que permite aos cientistas identificar, isolar e multiplicar genes de quaisquer organismos. Um exemplo seria o isolamento, extração e o enxerto de gene humano para a produção de insulina em bactérias da espécie Escherichia coli. Essas bactérias, contendo o gene humano, multiplicam-se quando cultivadas em laboratórios, produzindo insulina, o que atualmente é realizado em grande escala .
Vetores utilizados em Engenharia Genética: Plasmídeos
As bactérias, em particular a Escherichia coli, constituem um dos principais materiais biológicos empregados na Tecnologia do DNA Recombinante. Isto se deve a vários fatores: - ciclo de vida rápido em relação aos organismos superiores.
- cultivo de um grande número de indivíduos em um espaço pequeno - apresenta menor número de genes em relação aos organismos superiores - divisão celular por fissão binária.
Além do DNA cromossômico, a célula bacteriana contém pequenas moléculas de DNA circular denominadas PLASMÍDEOS. Estes mantém uma existência independente do cromossomo; no entanto, sua duplicação é sincronizada com a da bactéria, garantindo assim sua transmissão para as bactérias-filhas.
Em Engenharia Genética, genes "estranhos" a bactéria podem ser incorporados aos seus plasmídeos, e assim, tais bactérias passam a produzir as proteínas que esses genes codificam.
Certos plasmídeos possuem genes responsáveis pela síntese de enzimas que destroem um antibiótico antes mesmo que ele faça mal a bactéria.
Os plasmídeos portadores de genes que conferem resistência a drogas são chamados PLASMÍDEOS R (R Resistência). Eles possuem também, genes que permitem sua passagem de uma bactéria para outra (RTF ou Fator de Transferência de Resistência).
Quando dois ou mais tipos de plasmídeos R estão presentes em uma mesma bactéria, os genes de um deles pode passar para o outro. Esse mecanismo faz com que surjam plasmídeos R muito complexos, portadores de diversos genes para resistência a diferentes antibióticos.
Essa propriedade de genes para resistência a antibióticos passarem de uma molécula de DNA para outra fez com que os cientistas os classificasse de transposons ou genes saltadores.
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
A base da técnica do DNA recombinante é a utilização de enzimas de restrição. Essas enzimas são capazes de cortar uma molécula de DNA em locais bem específicos, ou seja, cada tipo de enzima de restrição reconhece apenas uma certa seqüência de nucleotídeos e efetua o corte somente ao encontrar essa seqüência na molécula de DNA.
Cada bactéria tem suas próprias enzimas de restrição e cada enzima reconhece apenas um tipo de seqüência, independentemente da fonte do DNA.
O esquema a seguir, explica melhor o fenômeno e demonstra a técnica de se enxertar um pedaço de DNA estranho (gene) num plasmídeo bacteriano. O gene a ser enxertado pode ser obtido de animal, de planta ou ser preparado em laboratório. Repare que tanto o plasmídeo quanto o pedaço de DNA a ser enxertado têm que ser submetidos à mesma enzima de restrição, que os cortará em regiões com a mesma seqüência, de forma a aparecerem extremidades soltas complementares que possam se soldar. O resultado é o DNA recombinante constituído do plasmídeo e do gene novo enxertado.
TÉCNICA DO DNA RECOMBINANTE
OGM’s E TRANSGÊNICOS
OGM é a sigla de Organismos Geneticamente Modificados, organismos manipulados geneticamente, de modo a favorecer características desejadas. OGM’s possuem alteração em trecho(s) do genoma realizada através da tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética.
Na maior parte das vezes que se fala em Organismos Geneticamente Modificados, estes são organismos transgênicos. OGM’s e transgênicos não são sinônimos: todo transgênico é um organismo geneticamente modificado, mas nem todo OGM é um transgênico.
Um transgênico é um organismo que possui uma seqüência de DNA, ou parte do DNA de outro organismo, pode até ser de uma espécie diferente. Enquanto um OGM é um organismo que foi modificado geneticamente, mas que não recebeu nenhuma região de outro organismo. Por exemplo, uma bactéria pode ser modificada para expressar um gene bem mais vezes. Isso não quer dizer que ela seja uma bactéria transgênica, mas apenas um OGM, já que não foi necessário inserir material externo. Sempre que você insere um DNA exógeno em um organismo esse passa a ser transgênico.
LEGISLAÇÃO
OGM é, segundo o art. 3º, inciso V, da Lei Federal brasileira nº 11.105, de 24 de março de 2005,
organismo cujo material genético (DNA/RNA) tenha sido modificado por qualquer técnica de engenharia genética, excluídos desta classificação aqueles organismos "resultantes de técnicas que impliquem a introdução direta, num organismo, de material hereditário, desde que não envolvam a utilização de moléculas de DNA/RNA recombinante ou OGM, tais como: fecundação in vitro, conjugação, transdução, transformação, indução poliplóide e qualquer outro
processo natural.
Existe uma grande discórdia relativamente a este assunto, uma vez que os seus efeitos no Homem, nos animais e na terra ainda não são conhecidos a longo prazo. Assim, poderão resultar irreversivelmente na poluição genética da Vida, sem contar com o facto de os alimentos do mundo inteiro se encontrarem nas mãos de algumas multinacionais. A perda da soberania alimentar das populações é, então outro dos graves problemas da proliferação dos OGM.
APLICAÇÕES
Em outros casos, a utilização de transgênicos é uma abordagem para a produção de determinados compostos de interesse comercial bactéria E. coli , medicinal ou agronômico , por exemplo). O primeiro caso público foi a utilização da , que foi modificada de modo a produzir insulina humana em finais da resistentes ao parasita da década de 1970 . Um exemplo recente, já em 2007, foi o facto de uma equipe de cientistas conseguir desenvolver mosquitos bobucha malária , através da inserção de um gene que previne a infecção destes insectos pelo parasita portador da doença. Os investigadores esperam começar os testes de campo na África Subsaariana dentro de aproximadamente 5 anos.
No entanto, os casos mais mediáticos são os das plantas transgênicas, que são modificadas de modo a serem mais resistentes a pragas e doenças, por exemplo, ou a produzir substâncias que lhes permita resistir a insectos , nemátodes ou vírus . A utilização deste tipo de organismos tem desencadeado, no entanto, acesas discussões acerca da sua segurança em termos ambientais e da saúde pública.
Prevalência de culturas geneticamente modificadas e suas polêmicas
É estimado que a área de cultivo deste tipo de variedades esteja com uma taxa de crescimento de 13% ao ano. A área total plantada é já superior a 100 milhões de hectares, sendo os principais produtores os Estados Unidos , Canadá , Brasil , Argentina , a China maioria dos países Sul Americanos , vários países africanos asiáticos e Índia . Vários países europeus , entre os quais Portugal , a e a Austrália e têm cultivado também milhões de hectares de culturas transgênicas. As culturas prevalentes são as de milho, soja e algodão, baseadas principalmente na tecnologia Bt.
Atualmente existe um debate bastante intenso relacionado à inserção de alimentos geneticamente modificados (AGM) no mercado. Alguns mercados mundiais, tais como o da Europa e do Japão , rejeitam fortemente a entrada de alimentos com estas características, enquanto que outros, como o Norte e Sul Americanos e o Asiático (com a excepção japonesa), têm aceito estas variedades agronômicas
Impacto na saúde humana e animal
Várias informações contraditórias têm sido lançadas de diversos setores quanto aos potenciais danos que os organismos transgénicos possam provocar nos seus consumidores.
Em 1998, o investigador Árpád Pusztai e a sua equipe lançaram o pânico na Europa, ao afirmar que tinham obtido resultados que demonstravam o efeito nefasto de nessas batatas ser de uma alguns cientistas.
lectina batata transgênica, quando presente na alimentação de ratos. Quando estes resultados foram publicados verificou-se que o referido efeito tinha sido devido ao transgene inserido , que por si só tem um efeito tóxico no desenvolvimento dos mamíferos. Estes investigadores sofreram pesadas críticas da classe política e da comunidade científica em geral. No entanto, ainda há alguma controvérsia quanto à interpretação dos resultados destes autores, opondo organizações não-governamentais a
ALERGENICIDADE
Algumas das críticas que os transgénicos têm recebido têm a ver com a potencial reacção alérgica dos animais/humanos a estes alimentos. O caso mais conhecido foi a utilização de um gene de uma noz brasileira com vista ao melhoramento nutricional da soja para alimentação animal. A noz em causa era já conhecida como causadora de alergia em determinados indivíduos. O gene utilizado para modificação da soja tinha como função aumentar os níveis de Metionina,um variedade. aminoácido essencial. Estudos realizados verificaram que a capacidade alergénica da noz tinha sido transmitida à soja, o que levou a que a empresa responsável terminasse o desenvolvimento desta Mais recentemente, investigadores portugueses do Instituto de Tecnologia Química e Biológica , do Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge , e do Instituto Superior de Agronomia , entre outros, testaram a resposta alérgica de diversos pacientes à alimentação com milho e soja transgénica. Este estudo não detectou qualquer diferença na reacção às plantas transgénicas, quando comparada com as plantas originais.
FATORES SOCIO-ECONÔMICOS
Grande parte das polêmicas originadas com a questão dos transgênicos estão diretamente relacionadas a seu efeito na economia baseada nos avanços da chamada possui uma agricultura possam comprometer os seus negócios.
economia mundial. Países atualmente bem estabelecidos economicamente e que tiveram sua genética clássica , são contra as inovações tecnológicas dos transgênicos. A Europa, por exemplo, familiar baseada em cultivares desenvolvidos durante séculos e que não tem condições de competir com países que além de possuir grandes extensões de terra, poderiam agora cultivar os transgênicos. Para além disso, localizam-se em espaço europeu muitas das empresas produtoras de herbicidas/pesticidas, que são naturalmente peças importantes na aceitação ou não de variedades agrícolas que É também utilizado o argumento de que o cultivo de transgênicos poderia reduzir o problema da fome , visto que aumentaria a produtividade de variadas culturas, nomeadamente cereais . Porém, muitos estudos, inclusive o do ganhador do Prêmio Nobel revelam que o problema da fome no mundo hoje não é ligado à escassez de alimentos ou à baixa produção, mas à injusta distribuição de alimentos em função da baixa renda das populações pobres. Dessa forma questiona se a alegação de que a biotecnologia poderia provocar uma redução no problema da fome no mundo .
de Economia, Amartya Sen ,
CLONAGEM
Clonagem em Biologia é o processo de produção das populações de indivíduos geneticamente idênticos, que ocorre na natureza quando organismos, tais como bactérias, insetos e plantas reproduzem-se assexuadamente. Clonagem em Biotecnologia refere-se aos processos usados para criar cópias de fragmentos de DNA (Clonagem molecular), células (Clonagem Celular), ou organismos. Mais genericamente, o termo refere-se à produção de várias cópias de um produto, tais como os meios digitais ou de software.
TIPOS DE CLONAGEM
1) Clonagem natural: A clonagem é natural em todos os seres originados a partir de reprodução assexuada (ou seja, na qual não há participação de células sexuais ), como é o caso das bactérias , dos seres unicelulares também pode ocorrer em mamíferos , como no tatu e nos gêmeos univitelinos . Nos dois casos, embora haja reprodução sexuada na formação do ovo, os descendentes idênticos têm origem a partir de um processo assexuado de divisão celular. Os indivíduos resultantes da clonagem têm, geralmente, o mesmo genótipo , isto é, o mesmo patrimônio genético .
e mesmo da relva de jardim. A clonagem natural 2) A clonagem induzida artificialmente: É feita a partir de um processo no qual é retirado de uma célula um núcleo , e de um óvulo a membrana. A junção dos dois depois é colocado em uma barriga de aluguel , ou mesmo em laboratório, para a clonagem terapêutica.A clonagem induzida artificialmente é uma técnica da engenharia genética aplicada em vegetais e animais, ligada à pesquisa científica. Nesse caso, o termo aplica-se a uma forma de reprodução assexuada produzida em laboratório, de forma artificial, baseada num único património genético. A partir de uma célula-mãe, ocorre a produção de uma ou mais células (idênticas entre si e à original), que são os clones. Os indivíduos resultantes desse processo terão as mesmas características genéticas do indivíduo «doador», também denominado «original».
TIPOS DE CLONAGEM
3) CLONAGEM REPRODUTIVA: Uma das técnicas básicas usadas por cientistas é a
transferência nuclear da celula somática
(SCNT). Esta técnica foi usada por cientistas durante muitos anos, para clonar animais através de células embrionárias .
Como o nome da técnica implica, a transferência de uma numa célula célula somática está envolvida neste processo. Esta célula somática é introduzida, então, retirada de um animal (ou humano), logo depois da ovulação . Antes de introduzir a célula somática, o cientista deve remover os cromossomos, que contêm genes e funcionam para continuar a informação hereditária , da célula recipiente.
Após ter introduzido a célula somática, as duas células fundem. Ocasionalmente, a célula fundida começará a tornar-se como um embrião normal, produzindo a prole se colocado no útero de uma mãe-de-aluguel para um desenvolvimento mais adicional.
Os problemas associados com a técnica de as células envolvidas no processo. Isto resulta numa taxa elevada de mortalidade de ovos consumo de tempo e de recursos, porque as partes dele requerem o trabalho manual sob desconhecida recipentes. Além disso, o processo inteiro é um microscópio SCNT são o stress em ambas . Similar a outras técnicas, ela é também ineficiente pois, só apróximadamente 3% dos embriões sobrevivem dado logo após o nascimento. Como de 2004, a causa das perdas é
TIPOS DE CLONAGEM
4) CLONAGEM TERAPÊUTICA: A Clonagem Terapêutica é um procedimento cujos estágios iniciais são identicos a clonagem para fins reprodutivos, difere no facto do blastocisto não ser introduzido no útero. Ele é utilizado em laboratório para a produção de células-tronco a fim de produzir tecidos ou órgão para transplante.
Esta técnica tem como objetivo produzir uma cópia saudável do tecido ou do órgão de uma pessoa doente para transplante.As células-tronco embrionárias defeito genético (ex: são particularmente importantes porque são multifuncionais, isto é, podem ser diferenciadas em diferentes tipos de células. Podem ser utilizadas no intuito de restaurar a função de um orgão ou tecido, transplantando novas células para substituir as células perdidas pela doença, ou substituir células que não funcionam adequadamente devido a doenças neurológicas , diabetes , problemas cardiacos , derrames , lesões da coluna cervical sanguíneas etc...).
As células-tronco e doenças adultas não possuem essa capacidade de se transformar em qualquer tecido. As células musculares vão originar células musculares, as células do figado vao originar células do figado, e assim por diante.
POTENCIAIS DA CLONAGEM HUMANA
Ao longo da evolução do tempo, foram vários os benefícios que os cientistas acreditam que a clonagem humana tem. Aqui estão algumas das suas ideias sobre o assunto: O rejuvenescimento. O Dr. clonagem. Richard Seed , um dos principais propulsores da clonagem humana, sugere que um dia, poderá vir a ser possível inverter o processo do envelhecimento devido à aprendizagem que nos é fornecida através do processo de A tecnologia humana da clonagem podia ser usada para inverter os ataques cardíacos. Os cientistas afirmam que conseguirão tratar vítimas de ataques cardíacos através da clonagem das suas células saudáveis do coração, e injectando-as nas áreas do coração que foram danificadas. As doenças cardiovasculares são a maior causa de morte em grande parte dos países industrializados; Casos de infertilidade . Com a clonagem, os casais infertéis poderiam ter filhos. Uma estimativa é que os tratamentos atuais de infertilidade são menos de 10 por cento bem sucedidos. Os casais passam por um sofrimento psíquico e emocional muito grande, para uma possibilidade remota de ter filhos. Muitos perdem o seu tempo e dinheiro sem sucesso. A clonagem humana torna possível fazer com que muitos casais inférteis consigam ter filhos.
POTENCIAIS DA CLONAGEM HUMANA
Problemas no fígado e nos rins . Poderá ser possível clonar fígados humanos para transplante dos mesmos; A Leucemia . Este espera-se ser um dos primeiros benefícios a vir desta tecnologia. Ferimento da coluna vertebral. Aprenderemos a fazer crescer, outra vez, os nervos ou a parte posterior da coluna vertebral , quando magoada. Tetraplégicos poderão sair das suas cadeiras de rodas e voltar a andar. Testar algumas doenças genéticas . A clonagem pode ser usada para testar, e talvez curar, doenças genéticas .
RISCOS
A possibilidade de comprometer a individualidade; A perda de variabilidade genética ; Envelhecimento precoce; Grande número de anomalias ; Lesões hepáticas, tumores, baixa imunidade ; Um mercado negro de fetos pode surgir, de doadores ‘’desejáveis’’ que queiram clonar-se a eles próprios, como estrelas de cinema, atletas entre outros; A tecnologia não está ainda bem desenvolvida, tendo uma baixa taxa de fertilidade (para clonar a Dolly foram precisos 277 ovos, 30 começaram a dividir-se, 9 induziram a gravidez e apenas 1 sobreviveu); Os clones poderão ser alvo de discriminação por parte da sociedade; Os clones poderão estar sujeitos a problemas psicológicos desconhecidos, com impacto na família e na sociedade. Esta temática da clonagem poderá contribuir, de certa forma, para o aumento da população mundial, o que significa que, se a clonagem começar a ser realizada, os recursos naturais poderão começar a esgotar se ainda mais rapidamente, pois as pessoas serão em maior número e os recursos manter-se-ão ou diminuirão de quantidade.
CLONAGEM DA OVELHA DOLLY
Os clones não chamaram muita atenção durante anos, pois a clonagem se restringia principalmente a plantas e protozoários. Porém em 1996, um anúncio marcou a história da genética. O escocês Ian Wilmut, do Instituto Roslin, de Edimburgo, com a colaboração da empresa de biotecnologia PPL Therapeutics conseguiram a proeza de mostrar que era possível a partir de uma célula somática diferenciada clonar um mamífero, tratava-se de uma ovelha da raça Finn Dorset chamada de Dolly.
ESQUEMA DA CLONAGEM:OVELHA DOLLY
ANÁLISE DE DNA EX:PATERNIDADE
A metodologia empregada visa a identificação do DNA. O conjunto de moléculas de DNA compõe os cromossomos, que estão localizados nos núcleos das células e arranjados aos pares. A espécie humana possui 46 cromossomos, sendo uma metade deles de origem materna, e a outra, de origem paterna. Cada cromossomo é composto por moléculas de DNA dispostas em seqüência única para cada indivíduo. O DNA é extraído das células (utilizando-se o sangue, por exemplo), O passo seguinte, é decisivo, é a colocação das sondas radioativas de DNA que ligam-se às regiões preferenciais, posteriormente reveladas através de filmes de Raio X. O aspecto final é o de uma seqüência de faixas (bandas), que compõem uma impressão digital do DNA para cada pessoa. Através do método, pode-se selecionar regiões preferenciais da molécula de DNA e verificar qual é a origem dos seus componentes. Se materna ou paterna". Para a verificação de paternidade, são analisados os materiais da mãe, do filho e do suposto pai. "Primeiramente, todas as faixas (bandas) da mãe, com correspondência no filho, são identificadas e marcadas. As faixas restantes necessariamente têm de ter correspondência com as de origem paterna. No caso de haver a presença, na criança, das bandas resultantes do material genético do suposto pai, considera-se este como verdadeiro pai biológico. A exclusão ocorrerá quando não houver cor