Agrupamento de Escolas de Terras de Bouro Escola Bsica e Secundria de Rio Cado

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Engenharia Gentica

Organismos geneticamente modificados

Disciplina: BiologiaAutora: Ana Rita Pereira GuedesAno: 12, N3, Turma: AProfessora: Glria PereiraAno letivo: 2014/2015 ndiceIntroduo:- Engenharia Gentica.pg.3- DNA recombinante. .pg.4- DNA complementar e PCR. pg.5

Organismos geneticamente modificados:- Terapia gentica..................pg 6 e 7- Produo de protenas.. pg.7- Plantas transgnicas... pg.7 a 9- Animais transgnicos. pg.10

Concluso..... pg.11Bibliografia...pg.12

Introduo

Engenharia Gentica

A engenharia gentica baseia-se num conjunto de tcnicas e ferramentas que permite a interveno no genoma de um organismo construindo novos genomas por recombinao de segmentos genmicos de um mesmo ou diferentes cromossomas.Estas tcnicas s foram possveis aps estudos genticos onde bactrias so capazes de sintetizar enzimas que cortam o DNA do vrus que a invade, atuando como mecanismo de defesa as endonucleases de restrio. Esta descoberta permitiu o incio da manipulao do material gentico, pois passou a ser possvel cortar um fragmento especfico de DNA. Atualmente, as principais aplicaes da Engenharia Gentica so:

O estudo de mecanismos de replicao e expresso gnica; A determinao da sequncia de um gene e protena codificada; O desenvolvimento de organismos geneticamente modificados, capazes de produzir substncias teis (como, por exemplo, enzimas); O aperfeioamento e rentabilizao dos processos de produo de vinho, po, queijo, e iogurte; O aumento do rendimento de plantas com interesse agronmico, podendo em alguns casos permitir reduzir o impacto ambiental da produo agrcola intensiva; O aumento da qualidade nutritiva de alguns alimentos; A realizao de testes de paternidade e diagnsticos de doenas genticas e infecciosas.

Existem duas tcnicas principais de recombinao gentica: o DNA recombinante e o DNA complementar.

Fig. 1 - Engenharia Gentica.

DNA recombinante (rDNA)

Para produzir uma molcula de rDNA necessrio extrair o DNA do organismo dador e o vetor que transportar o DNA do dador. O procedimento para obter o vetor de DNA depende da sua natureza.Os plasmdeos so muito utilizados como vetores, sendo necessrio extra-los das bactrias e separ-los dos cromossomas circulares de maiores dimenses, para tal utiliza-se a centrifigurao, uma vez que os plasmdeos ligam-se a determinados compostos, tornando-os mais densos.As enzimas de restrio clivam o DNA em sequncias nucleotdicas muito especficas, e de uma forma reprodutvel. O que as torna to importantes o facto de dois fragmentos cortados pela mesma endonucleose possurem extremidades complementares e coesivas. A ligao dos fragmentos est a cargo da ligase do DNA, uma enzima cuja funo estabelecer uma ligao covalente entre nucletidos adjacentes dos dois fragmentos de DNA, obtendo assim o DNA recombinante.A replicao do fragmento de DNA de interesse inserido no vetor processa-se frequentemente em bactrias, como, por exemplo, a Escherichia coli, ou em organismos eucariontes unicelulares.

Fig. 2 - Processo de rDNA.

DNA complementar (cDNA)

Os procariontes so organismos muito utilizados em Engenharia Gentica, uma vez que so fceis de cultivar, tm um crescimento rpido e processos bioqumicos bem conhecidos. Contudo, no processam o mRNA e, quando recebem genes com intres, estes no so retirados e a protena produzida no funcional.O cDNA permite resolver estes problemas uma vez que, obtido a partir do mRNA por complementaridade de bases, um mRNA que j sofreu processamento (no contm intres).A produo de cDNA possvel por ao da enzima transcriptase reversa. O mRNA funciona como molde para a sntese de uma cadeia de DNA, um processo inverso do que se passa habitualmente na transcrio. Aps a formao da primeira cadeia de cDNA, a DNA polimerase forma a cadeia complementar, constituindo-se uma molcula estvel.Por este processo, ao ser inserido num organismo procarionte, garante-se a produo de uma protena normal.

PCR (Reao em Cadeia Polimerase)A tcnica de reao em cadeia da polimerase (PCR) veio possibilitar novas estratgias de analises de genes. De um modo geral, a tcnica PCR pode ser considerada como um meio de clonagem e baseia-se na ampliao do DNA, replicando-o. O processo resume-se em trs fases.A fase de desnaturao, onde o DNA exposto a elevadas temperaturas, na ordem dos 95C, originado a separao das duas cadeias. De seguida vem a fase Hibridizao, onde as temperaturas descem at ao 55C e so colocados os primers (iniciadores). Isto so fragmentos de DNA que so ligados (hibridizados) no inicio de cada sequencia alvo, nas cadeias originadas na primeira fase por complementao de bases, para na terceira fase a enzima utilizada reconhecer uma cadeia dupla.Numa terceira fase utilizada a DNA polimerase que identifica a zona onde se localiza o primer e reconhece essa zona como dupla cadeia, e assim pode atuar, replicando o resto da cadeia de DNA, ou seja, fazendo a elongao dos primers.Numa reao de PCR, os ciclos so repetidos dezenas de vezes e sem interveno manual. O processo rpido e o nmero de cpias de DNA cresce exponencialmente em cada ciclo. Embora no final ainda existam vestgios do DNA inicial, a maior parte da amostra composta pelo fragmento de interesse.Uma das desvantagens do PCR a grande sensibilidade contaminao com DNA estranho, que pode emparelhar com os iniciadores e ser amplificado. Contudo, h que salientar que as tcnicas de PCR esto em permanente evoluo no sentido de se encontrar solues para os problemas existentes e introduzir melhoramentos, de modo a proceder-se apenas amplificao de sequncias muito especficas e com interesse.Organismos Geneticamente ModificadosEntende-se por organismo geneticamente modificado (OGM) todo o organismo cujo seu material gentico foi manipulado de uma forma que no ocorre naturalmente (normalmente, atravs da Engenharia Gentica). De um modo geral, modificaes pretendem conferir caractersticas favorveis.O OGM so frequentemente designados por transgnicos, principalmente quando se referem a plantas e animais. Contudo, estes no so exactamente a mesma coisa. Um transgnico um organismo geneticamente modificado, mas um organismo geneticamente modificado no obrigatoriamente um transgnico. Por exemplo, umabactriapode ser modificada para expressar mais vezes umgene. Isso no quer dizer que ela seja uma bactria transgnica, mas apenas um OGM, j que no foi necessrio inserir material externo.As principais aplicaes dos OGM, so: Terapia Gnica; Produo de protenas; Plantas transgnicas; Animais transgnicos.

Terapia GnicaA terapia gnica baseia-se na introduo de genes nas clulas e tecidos de indivduos que possuam uma doena causada pela deficincia desse gene, tcnica comum em tratamento de doenas hereditrias. Embora seja uma terapia em estado primitivo, tem revelado bons resultados.Existem vrios tipos de vrus, que so seres dependentes, ou seja, precisam de outro ser para executarem o seu ciclo de reproduo, introduzindo o seu material gentico dentro das clulas do ser hospedeiro. Sinteticamente, os vrus lanam o seu DNA para dentro das clulas hospedeiras, que por sua vez vai beneficiar dos mecanismos de transcrio e traduo dessas clulas hospedeiras para produzir mais copias do seu DNA, infectando assim clula aps clula.Facilmente se percebeu, que um vrus seria um bom meio de levar genes ao interior das clulas humanas, e assim surgiu a terapia genica utilizando os vrus como vectores. Para isso utiliza-se a tcnica do DNA recombinante, retirando o vrus que causa a doena viral, e introduz-se o gene de interesse a levar as clulas humanas.Com isto possvel introduzir um gene de interesse nas clulas somticas (j que de momento ilegal aplicar a terapia genica a clulas germinativas) para corrigir uma doena provocada pela ausncia ou defeito desse gene, possibilitando deste modo a produo da substncia correspondente a esse gene, e tratar o distrbio provado pela ausncia dessa substncia.Como todos os Organismos geneticamente modificados surgem sempre umas possveis desvantagens. Neste caso, os distrbios provocados por mutaes em apenas um gene tm grandes possibilidades de se verificar eficincia na terapia gentica, mas infelizmente, aqueles que so mais frequentes (como doena cardaca, Alzheimer e diabetes) so causados pela combinao de vrios genes, fator que se revela altamente problemtico usando a terapia gentica.O maior problema que surge do uso da terapia gentica , certamente, o facto de poder ativar oncogenes, ou seja, se o gene introduzido num local errado do genoma, como por exemplo no lugar de um proto-oncogene ou de um gene supressor de tumores, poderia induzir a um tumor. De qualquer forma, as expectativas atuais indicam que a terapia gentica no se limitar apenas a substituir ou corrigir defeitos nos genes, surgindo assim possibilidades teraputicas que esto a ser desenvolvidas para permitir a libertao de protenas que controlem nveis hormonais ou estimulem o sistema imunitrio. Com isto, a terapia gentica a esperana de tratamento para um grande nmero de doenas at hoje consideradas incurveis. Produo de ProtenasA Engenharia Gentica permite hoje em dia criar protenas a partir de bactrias. O melhor exemplo o da insulina. Os diabticos precisam de insulina para manterem os seus nveis de acar no sangue em equilbrio, protena que h uns anos atrs era extrada do pncreas de porcos para poder fornecer a populao diabtica. Contudo, tinha vrias desvantagens, como a bvia necessidade de se ter de matar um elevado nmero de porcos e o facto de esta ainda poder originar alergias no receptor.O primeiro organismo geneticamente modificado foi uma bactria chamada Eschericia coli. Esta foi modificada de modo a integrar o gene humano responsvel pela produo de insulina, para isso lhe introduzido o gene da insulina humano (atravs de processos da Engenharia Gentica), passando, assim, a produzir esta protena em quantidades suficientes para satisfazer a populao mundial. Plantas transgnicasA modificao gentica permite que plantas adquiram outras caractersticas. O resultado so exemplares mais fortes, resistentes a secas e a insetos, por exemplo. As principais e mais importantes plantas ou alimentos transgnicas existentes no mundo so a soja, o milho, o algodo, a colza e o arroz dourado. Contudo, existe uma grande preocupao em torno dos aspectos relacionados segurana alimentar e ambiental das plantas transgnicas.O procedimento para criao de plantas transgnicas inicia-se pela seleo do gene a transferir, escolhendo um vetor de clonagem adequado para as plantas. Como a parede celular dificulta a entrada do plasmdio, frequente recorrer Agrobacterium tumefaciens. Esta bactria produz naturalmente tumores nas plantas, pois induz a produo em excesso de uma hormona vegetal que leva ao crecimento anormal do tecido infectado. Este tumor importante, pois permite a multiplicao bacteriana (infeo).A Agrobacterium transfere parte do plasmdio, o T-DNA (DNA de transferncia), para a clula vegetal. O materialgentico inserido nos cromossomas que se encontram no ncleo. As clulas podem ser cultivadas em meio prprio e, por diferenciao e crescimento, originarem uma planta adulta transgnica. A Agrobacterium tumefaciens no parasita os cereais como o milho, o arroz e o trigo, existindo mtodos alternativos para estas espcies, podendo nestes casos recorrer-se ao bombardeamento de fragmentos de DNA com partculas de ouro.As principais vantagens das plantas transgnicas, so: Resistncia s pestes: o cultivo de plantas transgnicas ir ajudar a eliminar a utilizao de pesticidas qumicos e a reduzir o tempo e custo de trazer os alimentos ao mercado. Tolerncia aos Herbicidas: as plantas transgnicas so sensveis a somente um herbicida potente. Supostamente ser necessrio uma nica aplicao deste herbicida reduzindo assim os custos de produo. Resistncia a doena: resistncia a doenas provocadas por um vrus, um fungo ou uma bactria nestas plantas. Tolerncia ao frio: estas plantas conseguem tolerar as baixas temperaturas que em condies normais no lhe permitiriam a sobrevivncia. Tolerncia s secas / tolerncia a salinidade: em zonas com menos terreno disponvel para cultivar, as plantas transgnicas poderiam ser cultivadas em terrenos antes considerados imprprios. Nutrio: o cultivo de alimentos enriquecidos com vitaminas e minerais especialmente em zonas de pobreza generalizada. Vacinao: possibilidade de cultivar plantas transgnicas que funcionariam como vacinas comestveis.

As principais desvantagens esto divididas em trs reas nomeadamente perigos ambientais, risco para a sade pblica e preocupaes econmicas:

Perigos ambientais

Danos no intencionais a outros organismos: o plen das plantas transgnicas pode conter toxinas que matam insetos naquela cultivao e noutros volta. Neste momento, este assunto ainda est sob discusso com novos estudos sob avaliao. Eficcia reduzida de pesticidas: existe a preocupao que os insetos ficaro resistentes a estas plantas e aos pesticidas criados especificamente para elas. Transferncia de genes para espcies no-alvo: outra preocupao a transferncia de genes tolerantes aos herbicidas das plantas transgnicas para as ervas daninhas tornando-as super ervas daninhas.

Risco para a sade pblica Alergias: existe a possibilidade de ao introduzir um novo gene numa planta, esta possa vir a criar um novo alergeno ou causar uma reao alrgica (por vezes de risco-de-vida) em indivduos susceptveis. Um exemplo disto a soja obtida com transferncia gentica da castanha do Par. Foi demonstrado que uma parte das pessoas alrgicas castanha do Par passa a ser alrgica tambm soja transgnica. Resistncia a antibiticos: utilizam-se genes de resistncia a antibiticos de forma a facilitar as tcnicas de transferncia e o resultado que as clulas desses alimentos passaro a ter essa informao gentica e que posteriormente acabaro no nosso prato. Efeitos desconhecidos na sade humana: uma das mais importantes preocupaes o fato de ao estarmos a introduzir genes alheios nas plantas, estes possam vir a ter um impacto inesperado e negativo na sade humana. Um efeito secundrio dos OGMs poder ser a criao de novas toxinas.

Preocupaes econmicas

A entrada de alimentos transgnicas para o mercado um processo lento e caro e as empresas de biotecnologia querem obviamente assegurar um retorno do investimento. Muita da tecnologia, bem como as plantas transgnicas, foram patenteadas. Isto pode fazer com que as sementes das plantas transgnicas fiquem a preos inacessveis aos pequenos agricultores e aos pases do terceiro mundo.Existe tambm a situao da polinizao cruzada e o cultivo involuntrio de plantas transgnicas por agricultores que posteriormente venham a ser alvos de processos por violao de patente. Esta situao ir arruinar os pequenos agricultores.Os OGMs, como o milho, a soja e o tomate, que j constituem a maior parte das plantaes destes alimentos nos EUA, podem constituir uma verdadeira praga para as variedades tradicionais sem modificao gentica, eliminando-as por competio.

A situao em PortugalEm Portugal, as plantas transgnicas so uma realidade, embora uma grande parte da populao no sabe do que se trata, dos seus efeitos e origens.A cultura de milho geneticamente modificado registou, em 2011, um crescimento significativo, cobrindo uma rea de 7 724 hectares, mais 59% face superfcie plantada em 2010, cerca de 4 900 hectares, revela um estudo elaborado pelo Ministrio da Agricultura.

Animais transgnicosA produo de animais geneticamente modificados constitui um marco da Engenharia Gentica, pois abre novos campos de investigao e aplicao biotecnolgica, com potencial comercial. A investigao nesta rea visa o melhoramento gentico dos organismos, para aumentar a sua produtividade e qualidade.O material gentico recombinante que codifica para uma protena pretendida frequentemente injectado em ovos fecundados. Estes so depois transferidos para o tero de uma fmea. O organismo que se desenvolve transgnico e as suas clulas passam a sintetizar a protena pretendida.Um exemplo tpico a insero de um gene num vetor que possui um promotor que s se encontra ativo nas clulas das glndulas mamrias. Nesta situao, o gene clonado apenas ser expresso nas clulas das glndulas mamrias e a protena passa a ser produzida em elevadas quantidades, juntamente com as restantes protenas do leite. A protena pode ser extrada do leite como, por exemplo, os factores de coagulao sangunea, que so produzidos em elevadas quantidades quando comparadas com os procedimentos mais clssicos. Os animais no sofrem maus tratos.A tecnologia transgnica em animais, ainda se encontra em fase experimental. Com o tempo e experincia, poder vir a ser extensamente utilizada. Nessa fase, possvel ver as potenciais vantagens e predizer os possveis riscos que essa nova tcnica possa acarretar.

Vantagens: Especificidade: A caracterstica requerida pode ser escolhida com muito mais preciso, assim os riscos indesejveis reduzem bastante. Velocidade: Pode-se estabelecer uma caracterstica desejada em uma gerao, enquanto que, na reproduo seletiva, so necessrias muitas geraes. Economia: Pose-se introduzir novas caractersticas nos animais, para reduzir suas necessidades alimentcias e tratamento veterinrio.Desvantagens: Sade do animal:A insero de um transgene pode alterar a expresso do genoma (e, portanto as funes do animal). Transmisso de vrus:Este um tema particularmente preocupante no caso da reproduo de animais como doadores de tecidos, para os xenotransplantes. Disseminao:Os transgenes poderiam ser transmitidos a populaes silvestres atravs da reproduo normal.

Quanto s aplicaes da tecnologia transgnica, podemos citar dois principais segmentos: Modelos de enfermidade: possvel introduzir genes mutantes de humanos em ratos, induzindo determinada doena, com a finalidade de se buscar a cura, sem que os humanos passem por testes experimentais. Melhora de ganho:Com alteraes genticas possvel que animais criados para fins comerciais tenham um crescimento acelerado em um menor espao de tempo, carne com ndice de gordura reduzido ou ainda reduo da sensibilidade a infeces.Concluso

Com este trabalho, conclui-o que a Engenharia Gentica teve grandes impactos na sociedade em geral. Atravs de tcnicas como do DNA recombinante, DNA complementar e PCR, consegue manipular os genes, obtendo-se organismos geneticamente modificados (OGM).O Homem produz OGM com potencial econmico-social para a alimentao, para a sntese de compostos para a indstria farmacutica e para a farmacologia, etc. Contudo, a manipulao de DNA tem implicaes biolgicas, ticas e sociais. Na minha opinio, os OGM tem potencial para resolver problemas da sociedade, como acabar com a fome. Contudo para que isso acorra necessrio que a cincia se desenvolva, o que s ocorre atravs de grandes investimentos na investigao e na tecnologia e tambm ter em conta todos os riscos que possam ocorrer.

Bibliografia

DW: http://www.dw.de/plantas-geneticamente-modificadas-problema-ou-solu%C3%A7%C3%A3o/a-16375934, consultado a 05/03/2015; Nadis:http://www2.ibb.unesp.br/nadi/Museu5_transmissao/Museu5_engenharia/Museu5_engenharia_transgenicos.htm, consultado a 05/03/2015; Wikipdia: http://pt.wikipedia.org/wiki/Organismos_geneticamente_modificados, consultado a 05/03/2015; Wikipdia: http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_gen%C3%A9tica, consultado a 02/03/2015; Ribeiro, Elsa; Silva, Joo Carlos; Oliveira, scar: 12 BioDesafios, Areal Editores, consultado a 02/03/2015.

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