Alterações do Material GenéticoEngenharia Genética:

-Manipulação do DNA: extrai genes e transporta-os para outras células, multiplica genes e «transforma em tubo de ensaio», organismos noutros;

-Permite conhecer algumas doenças humanas;

-Oferece produtos sedutores à indústria;

-Liberta a agricultura das suas dependências em relação aos adubos e aos pesticidas;

«Ferramentas» da Engenharia GenéticaEnzimas de Restrição:Enzimas que reconhecem determinadas sequências de DNA e cortam as moléculas nesses locais.

Zonas de Restrição – sequências de DNA curtas e simétricas que se leem da mesma forma nas duas cadeias na direção 5’ – 3’ .

Fragmentos de Restrição – fragmentos de DNA em dupla hélice com extremidades em cadeia simples.

Ligase de DNA:Enzimas que catalisam a ligação entre fragmentos de DNA.

Vetores:Entidade, constituída por DNA, que transfere o DNA de uma célula ou de um organismo dador para uma célula ou organismo recetor.

Técnicas da Engenharia GenéticaTécnica do DNA recombinante (rDNA):-A enzima de restrição “corta” a molécula de DNA do plasmídeo num ponto específico.-Com enzimas de restrição do mesmo tipo abre-se outra molécula de DNA, que funciona como dadora, e isola-se o gene que se quer inserir no plasmídeo.-O gene a inserir é colocado em contacto com o plasmídeo, juntamente com a ligase de DNA.-O gene passa a fazer parte do plasmídeo que possui agora, par além dos seus genes, o gene estranho que lhe foi inserido, isto é, possui um DNA recombinante.-O plasmídeo recombinante em contacto com as bactérias introduz-se em algumas delas.-Estas bactérias funcionam como células hospedeiras e aceitam o plasmídeo, e com ele o novo gene.-A partir do DNA recombinante, o gene inserido passa a comandar a síntese da proteína desejada.

Técnica de DNA complementar (cDNA):Os procariontes são organismos muito utilizados em Engenharia Genética como recetores de DNA estranho porque:

-são fáceis de cultivar;-têm um crescimento rápido;-têm processos bioquímicos bem conhecidos.

No entanto não processam o mRNA e, quando recebem genes com intrões, estes não são retirados e a proteína não é funcional.

Os procariontes realizam a transcrição de forma ininterrupta, se o gene inserido tivesse intrões, estes também acabariam por ser traduzidos, originam uma proteína diferente da que se pretendia.

Formação de cDNA-Isola-se uma molécula de mRNA funcional das células.-Adiciona-se transcriptase reversa e nucleótidos livres. A transcriptase reversa catalisa a síntese e uma cadeia simples de DNA a partir de um molde de mRNA.-Junta-se a enzima que degrada o mRNA que serviu de molde e DNA polimerase que catalisa a formação da cadeia complementar do DNA.

O cDNA é uma molécula de DNA sem intrões que é diretamente transcrita numa molécula de mRNA funcional.

Reações de polimerização em cadeia (PCR):É uma técnica para clonar DNA de modo a obter grandes quantidades a partir de uma pequena amostra.

-O fragmento de DNA a amplificar é aquecido de modo a separar as duas cadeias da dupla hélice.-Adicionam-se nucleótidos livres e DNA polimerase resistente ao calor. A DNA polimerase catalisa a formação das cadeias complementares reconstituindo a dupla hélice.-O procedimento é repetido e em cada ciclo a quantidade de DNA duplica.

DNA fingerprint ou impressões digitais genéticas:Diferentes fragmentos de DNA movimentam-se de modo diferente quando submetidos a eletroforese (técnica em que determinadas moléculas são sujeitas à ação de um campo elétrico num meio poroso.

Aplicações das Técnicas de engenharia Genética:Técnica Aplicações

DNA recombinante (rDNA)

Investigação – isolamento de genes de organismos para estudar as suas funções a nível molecular.

Obtenção de OGM:-Produção de alimentos em maior quantidade e

qualidade;-Produção de grandes quantidades de substâncias com

aplicação médica ou farmacêutica;-Produção de substâncias com aplicação industrial;-Biorremediação – modificar organismos no sentido de

degradarem poluentes.

DNA complementar (cDNA)

Obtenção de cópias de genes que codificam produtos com interesse – produção de proteínas humanas por procariontes.

Polimerização por reação em cadeia

(PCR)

Obtenção de grandes quantidades de DNA em pouco tempo, a partir de uma quantidade muito pequena.

DNA fingerprintInvestigação criminal, forense e histórica;

Determinação da paternidade.

Terapia génica: Consiste na introdução de genes clonados em células de um organismo com o objetivo de curar uma doença.

A terapia génica é uma das mais promissoras técnicas de tratamento de doenças que resulta de defeitos genéticos.

Vantagens dos OGM-Tolerância a Herbicidas – Aumento da Produtividade;

-Tolerância a Insetos – Redução dos Químicos Usados;

-Melhoria da Qualidade dos Alimentos;

-Produção de Compostos com Interesse Económico;

-Produção de Medicamentos;

-Acabar com a Fome Mundial;

-Plantações em ambientes hostis.

Impactos Negativos dos OGM-Poluição do Ambiente;

-Redução da Biodiversidade;

-Poluição Genética;

-Aumento das Alergias;

-Perigo para os agricultores;

-Aparecimento de novas doenças;

-Perigo para a Saúde Pública;

-Resistência a Antibióticos;

-Insegurança na Utilização dos Transgénicos;

-Falta de Informação;

-Problemas éticos e religiosos.

Imunidade e Controlo de DoençasSistema Imunitário: Constituição:

-Células;-Tecidos;-Órgãos;

Funções:-Proteger o organismos de agressores (Agentes

patogénicos e Moléculas tóxicas)

-Destruição de células envelhecidas, lesadas e cancerosas

Imunidade – Conjunto de processos fisiológicos que permitem ao organismo reconhecer substâncias estranhas ou anormais, neutraliza-las e eliminá-las.

Agente patogénico – Organismo vivo capaz de produzir uma doença infeciosa num hospedeiro.

-Vírus;-Bactérias;-Fungos;-Protozoários;-Animais parasitas.

Propagação dos agentes patogénicos -Ar;-Água;-Alimentos;-Espirros;

-Tosse;-Expetoração;-Animais picadores;-Relações sexuais;

Medidas de Prevenção-Espirrar ou tossir para um lenço de papel;-Lavar e desinfetar as mãos;-Uso de máscaras;-Combate a insetos vetores;-Uso de repelentes em zonas afetadas;-Uso de preservativo;

Ação de Agente Patogénico-Ultrapassa diferentes barreiras do organismo e penetra nos seus tecidos;-Resiste aos esforços do sistema imunitário para o neutralizar e multiplicar-se

dentro do hospedeiro;-Destrói diferentes tecidos do hospedeiro.

Vírus-Seres acelulares (não possuem estrutura celular).-São parasitas intracelulares obrigatórios (só manifestam caraterísticas vitais

dentro de células vivas por eles invadidas e utilizam a maquinaria da célula que invadem para se reproduzirem).

Reprodução dos vírus-As glicoproteínas do invólucro viral ligam-se a recetores da membrana da

célula;-Os componentes internos do vírus entram na célula;-As proteínas virais são degradadas;-O DNA viral replica-se no núcleo da célula em presença de enzimas celulares;-O DNA viral é transcrito com intervenção de enzimas celulares;-O mRNA viral migra para o citoplasma da célula hospedeira e liga-se a

ribossomas;-Os ribossomas da célula fazem a tradução do mRNA viral e produzem as

proteínas do vírus;-Proteínas formam a cápside que envolve o DNA, formando novos vírus que

abandonam a célula.

Os vírus que não possuem o invólucro nuclear entram na célula hospedeira por endocitose.

Bactérias

As bactérias que se revelam patogénicas podem atacar e destruir as células animais de diversas formas.

-Podem invadir o citoplasma das células, onde se alimentam e multiplicam, conduzindo à destruição das células hospedeiras.

-Podem produzir toxinas, que provocam a alteração do metabolismo das células e a sua morte.

Reprodução das bactériasA reprodução das bactérias é autónoma e realiza-se, habitualmente, por divisão binária ou bipartição.

Sistema imunitário-Órgãos linfoides primários – Desenvolvimento e Maturação dos leucócitos. Ex.

Medula Óssea e Timo.-Órgãos linfoides secundários – Armazenar os leucócitos. Ex. Baço, Gânglios

linfáticos, Amígdalas.-Células efetoras – Participar na resposta imunitária. Ex. Leucócitos e células

que se diferenciam a partir deles (Mastócitos e Macrófagos).-Outros constituintes – Participar na resposta imunitária. Ex. Anticorpos,

proteínas do sistema de complemento.Nos gânglios linfáticos ocorre um processo de “limpeza” da linfa, pois ocorre a destruição dos agentes patogénicos.

Linfócitos

Leucócitos Granulares

Eosinófilos-Núcleo bilobado;-Função fagocitária, dirigida principalmente a parasitas;-Participam em reações alérgicas;

Neutrófilos-Núcleo multilobado;-Função fagocitária;-Primeiros a chegar aos tecidos.

Basófilos

-Núcleo volumoso, de forma irregular, geralmente com o aspeto da letra S.-Grânulos enormes com histamina que podem obscurecer o núcleo;-Função ao nível da resposta inflamatória.

Leucócitos Agranulares

Monócitos

-Núcleo ovoide, em forma de rim ou ferradura;-Circulam no sangue durante poucas horas e depois migram para os tecidos, diferenciam-se em macrófagos – células fagocitárias muito eficientes, de grandes dimensões;-Função ao nível da resposta imunitária.

Linfócitos

-Núcleo grande, sendo o citoplasma reduzido a um anel delgado em volta deste;-Podem ser de dois tipos B e T (distinguem-se pelos seus recetores membranares).-Função ao nível da resposta imunitária.

Fagocitose-Adesão do microrganismo à membrana do macrófago;-O macrófago emite pseudópodes englobam o microrganismo;-O macrófago engloba o microrganismo num vacúolo digestivo ao qual se fundem lisossomas;-As enzimas dos lisossomas digerem a bactéria, destruindo-a;-Eliminação dos corpos residuais por exocitose.

Células teciduais – Mastócitos-Células semelhantes aos basófilos, mas com origem em células precursoras diferentes;

-Embora presentes nos tecidos por todo o corpo, são particularmente abundantes na derme, nos tratos digestivo e respiratório;

-Células com citoplasma repleto de grânulos, que contêm histamina, a qual promove o aumento da permeabilidade vascular;

-Função a nível das reações alérgicas, da inflamação e da expulsão de parasitas.

Origem e diferenciação dos elementos sanguíneos

Caraterísticas dos leucócitos que explicam as suas potencialidades-São células circulantes no sangue, na linfa intersticial ou na linfa circulante;-Têm a capacidade de se deformar e penetrar entre as células da parede dos vasos capilares (diapedese);-Apresentam à superfície da membrana glicoproteínas específicas que funcionam como recetores.

Célula estaminal da medula óssea

Percursor linfóide

Linfócitos

Percursor mielóide

Megacariócito

Plaquetas

Eritroblasto

Eritrócitos

Monoblasto

Monócito

Precursor granulócito

Eosinófilo Neutrófilo Basófilo

Imunidade InataMecanismo de defesa não específico – funciona de forma idêntica para

diferentes tipos de agentes agressores.

Imunidade adaptativaMecanismo de defesa específico – dirigido contra determinados agentes,

implicando o reconhecimento desses agressores por células especializadas do sistema imunitário (linfócitos).Mecanismo adquirido ao longo da evolução das espécies, só aparecendo nos vertebrados.

Defesa não específicaPrimeira Linha de Defesa

Barreiras físicas e químicas que impedem a entrada de seres estranhos.

-Pele;-Pelos das narinas;-Mucosas;-Secreções gástricas;-Saliva;-Lágrimas;-Muco.

Segunda Linha de Defesa

Atua após a entrada dos agentes agressores.

-Fagocitose;-Resposta inflamatória;-Interferão;-Sistema de complemento;

Pele-Primeira barreira mecânica e química para os corpos estranhos;

-A epiderme apresenta células com substância proteica insolúvel e impermeável;

-Na camada mais externa da epiderme existem células mortas – córnea;

-As secreções das glândulas (sebácea e sudorípara) conferem à pele um pH entre 3 a 5.

Pelos das narinas-Primeira barreira à entrada dos microrganismos existentes no ar inspirado.

Mucosas-Membranas que recobrem o tubo digestivo, as vias respiratórias e as vias urogenitais.-Segregam um muco que fixa os microrganismos, dificultando o contacto com as células.-No muco existe mucina, uma substância tóxica para alguns microrganismos.

Secreções e enzimas-Glândulas sebáceas, sudoríparas e lacrimais segregam substâncias tóxicas para muitas bactérias;-A lisozima, enzima que se encontra na saliva e nas lágrimas, digere a parede das bactérias, destruindo-as;-O ácido clorídrico e as enzimas do suco gástrico, presentes no estômago, destroem microrganismos que são ingeridos juntamento com os alimentos.

Em síntese…Agente de defesa Função

Pele Previne a entrada de agentes agressores e substâncias estranhas.

Secreções ácidas da pele Inibem a crescimento bacteriano da pele.

Pelos nasais Filtram as bactérias nas passagens nasais.Lágrimas e saliva Lubrificam, limpam e contêm lisozima que destrói bactérias.

Mucosas Previnem a entrada de agentes patogénicos.

Suco gástrico Concentrado em ácido clorídrico e protéases, destrói agentes patogénicos no estômago.

Resposta inflamatóriaOcorre quando os agentes patogénicos conseguem ultrapassar as barreiras de defesa primárias, o que acontece, por exemplo, quando ocorre um golpe na pele.

-No tecido ferido, os mastócitos produzem substâncias químicas, nomeadamente histamina, que se difundem para os capilares.-A histamina provoca a dilatação dos capilares e aumenta a sua permeabilidade.-Leucócitos, primeiro os neutrófilos e depois monócitos, atravessam a parede dos capilares para os tecidos infetados, processo designado por diapedese.A migração dos leucócitos para os locais infetados deve-se a substâncias químicas libertadas por células lesionadas. Esta atração química é designada quimiotaxia.-Os monócitos diferenciam-se em macrófagos e fagocitam as bactérias e células mortas.-Cicatrização com reparação dos tecidos.

Efeitos de uma reação inflamatória

Resposta SistémicaQuando as infeções são mais graves, envolvendo áreas mais vastas do organismo, produz-se uma resposta sistémica.

InterferãoConjunto de proteínas que estão envolvidas na resposta imunitária não específica (embora também atuem na resposta imunitária específica).

-A célula infetada por um vírus produz interferão que é libertado.-O interferão liga-se à membrana das células vizinhas.-As células vizinhas são estimuladas a produzir proteínas antivirais, que bloqueiam a replicação do vírus.

O interferão não tem uma ação antiviral direta, dado que, não é esta substância que bloqueia a replicação do vírus. O interferão estimula as células a produzir outras proteínas que impedem a replicação do vírus.

Sistema de complementoConjunto de cerca de 20 proteínas que são produzidas no fígado, circulam no plasma na sua forma inativa e são ativadas por agentes patogénicos ou pela ligação de um anticorpo a um antigénio.A ativação da primeira proteína do sistema desencadeia uma cascata de reações, na qual cada proteína do complemento atua sobre a seguinte, ativando-a.

Ações não específicas do sistema de complemento:-Recobrem agentes patogénicos dificultando a sua mobilidade e permitindo

que a fagocitose ocorra mais facilmente;-Provocam a lise da bactéria;-Atraem leucócitos ao local da infeção (quimiotaxia);-Ligam-se a recetores específicos das células do sistema imunitário,

estimulando a produção de moléculas reguladoras e o desencadear da resposta inflamatória.