Projeto Biotecnologia aplicada à Ciência

Domingos MansoIsabel ColumbanoLa-Salete Ramos

PROJECTO: BIOTECNOLOGIA APLICADA À CIÊNCIA

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Momento 2 - Aplicar Pág. 36

Momento 2 > Aplicar Pág. 55

ÍNDICE Introdução Pág. 4 Apresentação do Projeto Pág. 5

. Formação dos grupos de trabalho Pág. 6

. O “X” heurístico: Ferramenta essencial do laboratório virtual de Biotecnologia Pág. 7

. Aulas previstas para a implementação do projeto Pág. 9

Momento 1 > Compreender Pág. 10

Objetivos do momento 1 Pág. 11

Recursos para a implementação do momento 1 Pág. 11

Descrição do momento 1 Pag. 11

Técnicas de Biologia Molecular: Pág. 13

- Tecnologia do DNA recombinante Pág. 14

- “Electroforese: uma técnica eletrizante” Pág. 16

- “Enzimas de Restrição: tesouras bioquímicas” Pág. 23

- “Reacção em Cadeia da Polimerase: fotocopiadora molecular” Pág. 30

- “Southern Blotting: analisando borrões de DNA” Pág. 37

- “Chips de DNA: janelas para o genoma das células” Pág. 44

Artigo Científico: Transpondo a Biologia Molecular do laboratório de investigação para a sala de aula Pág. 52

Objetivos do momento 2 Pág. 56 Recursos para a implementação do momento 2 Pág. 56 Descrição do momento 2 Pág. 56

Parte I- Caso clínico- Distrofia muscular de Steinert Pág. 59

. Propostas de solução das questões referentes ao Caso clínico em estudo Pág. 60

. Folhas de diagnóstico de mutações isoladas Pág. 61


3

Momento 3 - Refletir Pág. 76

Objetivos do momento 3 Pág. 77

Recursos para a implementação do momento 3 Pág. 77

Descrição do momento 3 Pág. 77

Parte I - Ciência, o Poder e os Riscos.

- Nota Introdutória sobre a Ciência, o Poder e os Riscos. Pág. 78

- Questões de discussão do filme “GATTACA” Pág. 79

- Textos de reflexão Pág. 80

- Questões de discussão acerca dos textos de reflexão Pág . 83

- Testemunhos dos alunos sobre a visualização do filme: “GATTACA” Pág. 84

- Reflexões Pág. 85

Parte II - O PODER DA INFORMAÇÃO GENÉTICA

- Texto sobre o Poder da Informação Genética Pág. 86

- Questões de discussão Pág. 88

- Propostas de solução das questões de discussão Pág. 89 Conclusões Pág. 90 Considerações Finais Pág. 90 Bibliografia Pág. 92

Parte II - DA DISTROFIA MUSCULAR AO “ATLETA PERFEITO”

INVESTIGAÇÃO SOBRE O DOPPING - Introdução Pág. 64 - Desenvolvimento conceptual sobre o doping Pág. 64 - Inquérito sobre o doping Pág. 68 - Análise e tratamento estatístico dos dados recolhidos no inquérito Pág. 70 - Conclusão Pág. 74


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Introdução

No mundo fortemente marcado pela Ciência e pela Tecnologia em que vivemos torna-se premente

apetrechar os alunos com competências que lhes permitam analisar criticamente e responder de forma consciente e

responsável aos desafios do seu quotidiano. A própria Lei de Bases do Sistema Educativo Português (Lei nº

49/2005 de 30 de Agosto), também delibera que este “responde às necessidades resultantes da realidade social”

(ponto 4, artigo 2º) e que incentiva “a formação de cidadãos livres, responsáveis, autónomos” (ponto 4, artigo 2º),

“capazes de julgarem com espírito crítico e criativo o meio social em que se integram e de se empenharem na sua

transformação progressiva” (ponto 5, artigo 2º). Desta forma, a literacia científica é considerada atualmente uma

prioridade e uma necessidade na educação, contribuindo para o desenvolvimento do homem como cidadão, através

do recurso ao conhecimento científico.

Para a promoção da literacia científica, torna-se necessário que a aprendizagem em Ciência seja

significativa e relevante para os alunos. A Aprendizagem Baseada na Resolução de Problemas (ABRP) é uma

metodologia, atualmente defendida pela literatura da especialidade, que surge como resposta, pretendendo

assegurar uma aprendizagem frutífera e válida para os alunos. Esta metodologia promove o desenvolvimento da

autonomia dos alunos e do seu pensamento crítico, permitindo também que o aluno desenvolva competências

essenciais para uma aprendizagem ao longo da vida. A ABRP baseia-se no princípio de usar problemas do

quotidiano como um ponto de partida para a aprendizagem, trabalhando os alunos em pequenos grupos de modo a

alcançarem os seus objetivos. O problema despoleta a discussão entre os alunos, o levantamento de questões e a

vontade de descobrir algo relevante para as suas vidas pessoais. Estes participam de forma colaborativa numa

construção de conhecimento, tomando decisões, analisando e avaliando a informação para compreender e resolver

o problema. Neste processo, o professor é, assim, um facilitador que ajuda o aluno a construir o seu próprio

conhecimento e a desenvolver-se como cidadão. O questionamento, quer por parte dos alunos quer por parte do

professor, é uma ferramenta muito útil, motivadora e facilitadora da aprendizagem.

Pelo exposto, torna-se crucial a formação dos alunos na construção do conhecimento científico no domínio

da Biotecnologia aplicada à Ciência, tema esse que se reveste de todo o interesse na atualidade.

Neste âmbito este projeto irá ser implementado na turma 1104 nas aulas das disciplinas de Filosofia,

Educação Física e de Biologia e Geologia.


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Apresentação do Projeto:

Este projeto está estruturado em três momentos distintos:

No primeiro momento (Compreender), propõe-se a investigação das várias técnicas da Biologia molecular.

Essas técnicas incluem a Tecnologia do DNA recombinante, Enzimas de restrição, Eletroforese, a Reação em

Cadeia da Polimerase- PCR, o Southern Blotting e os Chips de DNA. Este momento segue uma perspetiva

investigativa, ou seja, os alunos deverão proceder às suas investigações em grupo e de forma autónoma, estando

o professor presente como um orientador da pesquisa realizada pelos diferentes grupos. Como ponto de partida

para a sua investigação, os alunos dispõem de um artigo científico referente à técnica a investigar. Como existem

6 técnicas em estudo, a turma é dividida em seis grupos de modo a que cada grupo possa investigar uma técnica

diferente. Partindo de questões investigativas (Questionamento), espera-se que os alunos formulem hipóteses,

desenhem experiências, executem essas experiências no laboratório virtual, analisem e interpretem os resultados

das experiências e concluam sobre eles (Implementação). Por fim, cada grupo deverá apresentar aos seus pares

as conclusões a que chegaram sobre a técnica que investigaram sob a forma de comunicação científica e/ou artigo

científico.

O segundo momento (Aplicar) da implementação do projeto refere-se à aplicação das técnicas investigadas

ao diagnóstico de doenças num caso clínico específico ( Distrofia Muscular de Steinert) e numa situação de

doping. Para efetuar a investigação do caso clínico – Distrofia Muscular de Steinert, é proposta a formação de

quatro grupos de modo a que cada grupo recém-formado contenha um elemento de cada um dos grupos

“especializados” anteriores. Esta nova formação de grupos é importante para que em cada grupo esteja presente

um elemento que é detentor de um conhecimento diferente de todos os outros. Assim, cada elemento pode dar o

seu contributo na análise do caso clínico que lhes é apresentado.

Este momento implica a análise do caso clínico apresentado num documento pelo professor a cada grupo,

uma pesquisa na Internet para perceberem melhor a doença em causa e o diagnóstico genético dos pacientes

constantes no caso clínico. No final os grupos deverão apresentar aos seus pares o caso clínico e discutir os

resultados a que chegaram, assim como as implicações éticas das suas conclusões.

Para efetuar a investigação referente à problemática do doping os alunos analisam numa primeira fase,

artigos científicos sobre o Doping, explorando o seu conceito e as suas aplicações e consequências.

A seguir, utilizam como instrumento de avaliação inquéritos aplicados aos alunos do ensino secundário regular.

Após a recolha dos dados do inquérito, será efetuado o tratamento estatístico e apresentadas as respetivas

conclusões.

O terceiro momento (Refletir) refere-se às implicações futuras que estas técnicas podem ter na

sociedade. Neste âmbito, propõe-se numa primeira fase a leitura de uma nota introdutória relativa à “Ciência, o

Poder e os Riscos”, seguida do visionamento do filme “GATTACA”. Após a visualização do filme, propõe a

formação de trabalho de grupo com questões de orientação sobre o filme para os alunos resolverem, sendo

posteriormente a sua discussão alargada ao grupo turma. Concluído a primeira parte do trabalho de grupo, será


6

proposta a cada grupo a leitura e discussão de 5 extratos de textos de reflexão sobre a “Ciência, o Poder e os

Riscos”. Posteriormente, serão promovidos debates orientados pelo professor sobre as implicações da

manipulação genética e sobre as potencialidades/ riscos do desenvolvimento tecnológico na saúde e na qualidade

de vida.

Numa segunda fase, propõe-se a formação de 4 grupos e que cada um deles leia um texto intitulado “O

Poder da Informação Genética” onde se fala sobre um caso hipotético de discriminação genética. De seguida,

propõe-se que os alunos discutam entre eles a validade das ideias aí referidas e as decisões tomadas pelos

diversos intervenientes da história. Por fim, a discussão deverá ser alargada ao grupo-turma e deverão ser

discutidos os diferentes pontos de vista dos vários grupos sobre o caso específico e sobre as questões mais

abrangentes referentes ao impacto da Biotecnologia e das suas aplicações práticas na sociedade.

Ao longo da implementação deste projeto, vão-se desenvolvendo competências conceptuais,

metodológicas e de comunicação, e construindo valores e atitudes conducentes à tomada de decisões

fundamentadas. Durante todo o trabalho, a autonomia dos alunos é elevada, sendo o professor visto como um

apoio e um guia do trabalho que se realiza. Quanto à interatividade entre os alunos e o PC, esta está apenas

presente nos dois primeiros momentos dado que o último momento é dedicado à discussão em grupo e alargada

ao grupo turma. A tabela que se segue pretende ilustrar a evolução das diversas competências e características ao

longo dos vários momentos do Laboratório Virtual de Biotecnologia.

FORMAÇÃO DOS GRUPOS DE TRABALHO

A distribuição dos alunos pelos grupos deve ser feita tendo em conta que cada grupo deve ser constituído pelo

mesmo número de elementos. A situação ideal seria cada grupo ter um número de elementos igual ao número

total de grupos de trabalho. No primeiro momento do laboratório virtual formar-se-iam, numa situação ideal, seis

grupos de quatro elementos cada (Grupos A, B, C ,D, E e F ). Cada um desses grupos irá investigar uma técnica

de Biologia molecular diferente. No final do primeiro momento, estão constituídos seis grupos “especializados” em

técnicas diferentes. No início do segundo momento, que corresponde à aplicação dos conhecimentos adquiridos

previamente sobre as técnicas investigadas, formar-se-iam novos grupos de trabalho constituídos por 6 elementos,

Momento do Projeto

Competências conceptuais

Competências metodológicas

Competências comunicação

Autonomia dos alunos

Interactividade alunos-PC

Ética e valores

1º MOMENTO

2º MOMENTO

3º MOMENTO


7

sendo três deles provenientes de um grupo “especializado” diferente (Grupos V, W, X e Y ). Deste modo, todos os

elementos dos novos grupos, aqui designados “interdisciplinares”, seriam portadores de conhecimentos diferentes

dos outros elementos, Grupos “especializados” podendo dar um contributo efetivo na análise e resolução do caso

clínico que lhes será apresentado.

O “X” HEURÍSTICO: FERRAMENTA ESSENCIAL DO LABORATÓRIO VIRTUAL DE BIOTECNOLOGIA

O “X” heurístico é uma ferramenta didática que surge de uma adaptação do “V” heurístico de Gowin. Dentro da

filosofia do Laboratório Virtual de Biotecnologia, o trabalho dos alunos é encarado como um trabalho investigativo.

Não se pretende que os alunos tenham apenas um papel passivo no seguimento de protocolos com instruções

mais ou menos específicas. Aqui, pretende-se que os alunos desenhem as suas próprias experiências, formulem

as suas hipóteses de trabalho, interpretem os seus resultados e concluam autonomamente sobre a validade dos

resultados obtidos. Este género de atividade exigia a presença de um instrumento que pudesse servir como base

de trabalho, onde se registassem não só os resultados obtidos como também todo o quadro teórico que está

subjacente ao trabalho de laboratório, assim como o próprio desenho experimental conceptualizado pelos alunos.

Assim, era necessário adaptar o “V” heurístico de Gowin de modo a criar um espaço dedicado ao desenho

experimental. O local onde seria lógico colocar esse espaço era o vértice do “V”, previamente ocupado pelos

Acontecimentos/Objetos. No entanto, a própria forma do “V” pretendia evidenciar a correlação existente entre a Ala

conceptual e a Ala metodológica assim como dar uma posição de realce à questão central. Os

Acontecimentos/Objetos também surgiam numa posição de destaque pois todo o esquema apontava para eles. A

mudança do “V” para o “X” prende-se com esse ponto: ao mudar a forma do “V” pretende-se evidenciar uma nova

relação existente entre a questão investigativa e o desenho experimental. O desenho experimental depende quase

inteiramente da questão formulada, dado que é para dar uma resposta a essa questão que se executa uma

determinada experiência e não outra. Por outro lado, a mudança de forma do “V” pretende retirar o maior destaque

de um elemento em relação aos outros. No “X” dá-se igual evidência à questão central, enquanto elemento

motivador do trabalho experimental e ao desenho experimental, enquanto passo vital na realização do trabalho

experimental. Com o “X” heurístico mantém-se a correlação entre as alas conceptual e metodológica. Esta

correlação continua a ser relevante e é muito importante que os alunos, ao utilizarem o “X” heurístico, continuem a

reconhecer a interação existente entre o que já conhecem e os novos conhecimentos que estão a produzir e

pretendem compreender. Por outro lado, pretende-se que eles identifiquem e se consciencializem da interação

existente entre a questão central e o desenho experimental, assim como deste com as Alas conceptual e

metodológica do “X” heurístico. A leitura do “X” heurístico é feita de forma contínua e sequencial: parte-se da

questão central e, tendo em conta a Ala conceptual onde se explicitam as teorias, princípios e conceitos

relevantes, formula-se a hipótese de trabalho e desenha-se a experiência que se pretende realizar para verificar ou

refutar a hipótese. Por fim, registam-se os resultados da experiência na Ala metodológica, procede-se à sua

interpretação e conclui-se sobre o trabalho experimental realizado. A figura seguinte mostra o “X” heurístico onde

surgem os elementos que o constituem e a respetiva explicação de cada um desses elementos.


8

“X” HEURÍSTICO

Figura 1 – O “X” heurístico e os seus constituintes. As setas a azul simbolizam as correlações estabelecidas entre as diferentes regiões do “X” e a seta amarela ilustra o sentido de leitura do “X” heurístico.

ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA Elemento que motiva a

realização do trabalho

experimental e inicia a

atividade que leva à

formulação da hipótese de

trabalho

Teoria: conjuntos de

conceitos relacionados

logicamente que permitem

conjuntos de raciocínios

conduzindo a explicações

Princípios: regras conceptuais

que governam a ligação entre os

padrões existentes nos fenómenos;

têm forma de proposições.

Conceitos: signos ou

símbolos que traduzem

regularidades nos

acontecimentos e são

partilhados socialmente.

elemento diretamente

dependente da questão

central e da hipótese de

trabalho. Local onde se

registam de forma

esquemática os planos da

experiência a realizar.

Desenho

experimental

:

Conclusões: novas generalizações que servem de resposta à questão central. Produzem-se no contexto do trabalho experimental realizado e podem motivar novas investigações.

Registos/Observações:

registos da experiência

realizada, representados em

tabelas, gráficos ou diagramas,

considerados válidos com base

na confiança no desenho

experimental.

Questão central:


9

Aulas previstas para a implementação do projeto:

Descrição das atividades a realizar

Nº de aulas ( de

90 minutos) previstas

- Apresentação do projeto

- Organização dos grupos “especializados”

1

- Implementação dos Momento 1> COMPREENDER

- Análise em grupo dos artigos científicos 2

- Apresentação dos artigos à turma 2

- Apresentação das conclusões das investigações (oral e acompanhada de artigo científico) 2

- Reorganização dos grupos (grupos “interdisciplinares”)

- Implementação do Momento 2> APLICAR

- Apresentação do caso clínico e discussão dos aspetos éticos do caso apresentado 2

- Realização de um inquérito sobre o doping 1

- Tratamento estatístico dos resultados do inquérito 2

- Apresentação dos resultados do inquérito e respetivas conclusões 2

- Implementação do Momento 3> REFLECTIR

- Visionamento e discussão do filme “GATTACA.

- Análise e discussão de 5 textos de reflexão sobre a manipulação da informação genética.

- Debates orientados sobre as implicações da manipulação genética e sobre as potencialidades/

riscos do desenvolvimento tecnológico na saúde e na qualidade de vida.

- Análise e discussão do texto “O Poder da Informação Genética” onde se fala sobre um caso

hipotético de discriminação genética.

1

4

1

Número total de aulas = 20


10

MOMENTO 1

Compreender


11

RECURSOS PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MOMENTO 1

-Artigos científicos:

“A produção de eritropoetina humana pela Técnica do DNA recombinante”.

“Enzimas de Restrição: tesouras bioquímicas”

“Eletroforese: uma técnica eletrizante”

“Reação em Cadeia da Polimerase: fotocopiadora molecular”

“Southern Blotting: analisando borrões de DNA”

“Chips de DNA: janelas para o genoma das células”

- “X” heurísticos

- Programa multimédia: Laboratório virtual de Biotecnologia - para aplicação das técnicas de Biologia

molecular em laboratório : Eletroforese, Enzimas de restrição, Reação em Cadeia da Polimerase; Southern

Blotting; “Chips de DNA

DESCRIÇÃO DO MOMENTO 1

O momento 1 (Compreender) é dedicado à compreensão dos princípios básicos inerentes às diferentes técnicas.

Foi proposto a formação de 6 grupos sendo constituído cada um dos mesmos, por 4 alunos. Cada grupo partiu da

leitura e análise de um artigo científico e procurou responder às questões nele formuladas. Após a análise

interpretativa do artigo científico e da resolução das questões relativas ao mesmo, segue-se um debate acerca de

cada uma das técnicas em estudo. A seguir, cada um dos grupos ( à exceção do grupo que ficou responsável

OBJETIVOS DO MOMENTO 1 - Conhecer técnicas utilizadas na Biotecnologia e na Biologia Molecular

- Compreender os princípios e características básicas das técnicas utilizadas na Biotecnologia e na Biologia Molecular

-Desenvolver competências metodológicas

-Desenvolver competências de raciocínio científico

-Desenvolver competências de comunicação

- Incentivar o interesse pela Biotecnologia

- Desenvolver atitudes positivas face à Ciência


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pelo estudo da produção de eritropoetina humana pela técnica do DNA recombinante) iniciou uma investigação

das principais características das diferentes técnicas no laboratório virtual (programa multimédia) . Para tal, os

alunos, auxiliados pelos “X” heurísticos, partiram das questões investigativas (Questionamento) e formularam

hipóteses, desenharam experiências, analisaram e interpretaram os resultados dessas experiências e, finalmente,

concluíram sobre eles (Implementação). Finalmente, comunicaram os seus resultados aos seus pares

(Comunicação). Sempre que foi necessário, houve uma reavaliação da experiência e formulação de novas

hipóteses:

Este ciclo de questionamento, implementação e comunicação deve ser repetido para cada questão investigativa.

Questão Investigativa

Formulação de Hipóteses

Desenho experimental

Experimentação

Análise dos resultados

Comunicação dos resultados

Avaliação pelos pares

Im

plem

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Com

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13

= Artigos científicos e Relatórios X heurísticos =


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Tecnologia do DNA recombinante

A produção de eritropoetina humana pela Técnica do

DNA recombinante.

Bactéria transgénica produz eritropoetina Nuno Ribeiro Professor auxiliar - Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

Introdução

No desporto, a busca pela perfeição no desempenho físico é algo almejado em todas as categorias.

Principalmente nas modalidades de “endurance”, que exigem um condicionamento potente, a fisiologia e

bioquimismo do atleta são processos fundamentais. Com o objetivo de um aumento artificial de seu desempenho,

através de uma alta oxigenação tecidual, ocasionada por aumento do número total de eritrócitos, muitos

desportistas valem-se de práticas ilícitas, envolvendo a injeção da hormona: a eritropoetina (EPO).

O uso da EPO para doping surgiu na década de 70, através do condicionamento dos atletas a câmaras hipobáricas

(o que induz aumento da síntese de eritrócitos) e transfusões sanguíneas. Estas práticas só deixaram de existir em

1988, quando laboratórios desenvolveram uma forma sintética de eritropoetina. A partir disto, as atenções de

organizações desportivas de todo o mundo se voltaram para este tipo de doping, e técnicas de deteção para esta

droga foram, e continuam sendo, produzidas. Além disto, entidades desportivas empenham-se para elaboração de

programas de conscientização e orientação dos atletas a respeito dos perigos desta prática.

Eritropoetina endógena

A Eritropoetina é uma hormona com atividade muito significativa para a função orgânica eritróide, responsável pelo

estímulo da produção de eritrócitos. Trata-se de uma hormona endógena glicoproteica de origem renal (90%) e

hepática (10%) nos adultos e somente hepática no período embrionário. É composta por 165 aminoácidos.


15

Inicialmente a eritropoetina foi utilizada na clínica médica como opção de tratamento para desordens como anemias

consequentes à insuficiência renal ou alternativa para pacientes que necessitam de transfusões sanguíneas com

frequência. Entretanto, esta forma sintética desta hormona, também vem sendo usada para fins ilegais: doping no

âmbito desportivo em atletas de alta competição. Eritropoetina traz benefícios em relação à oxigenação, assim como é

responsável pelo aumento na potencialidade farmacocinética da hemoglobina, levando a uma competência aeróbica

mais eficaz, o que gera um aumento da capacidade desportiva em atletas de ‘endurance’. Contudo, concomitante aos

benefícios, alguns atletas podem vir a sofrer por efeitos adversos ocasionados pelo uso indiscriminado da

eritropoetina sintética, o que vem se tornando um grave problema no âmbito desportivo. O uso indevido de

eritropoetina por pessoas saudáveis pode conduzir a um aumento excessivo na hemoglobina, aumentando a

viscosidade sanguínea e a pressão arterial. Como consequência surgem complicações tromboembólicas, tais como

isquemia e enfarte do miocárdio, hemorragia cerebral (AVC), embolia pulmonar, trombose da retina e o aumento do

risco de desenvolver carcinoma hepático.

A engenharia genética e a produção de eritropoetina

A tecnologia do DNA recombinante possibilita a obtenção de organismos com características novas ou não

encontradas na natureza, o que permite uma nova alternativa para o melhoramento genético de espécies de valor

biotecnológico. Desse modo, células de bactérias, leveduras e mesmo eucariontes superiores como plantas podem

ser programadas com genes exógenos, abrindo a perspetiva de produção nestes organismos de polipeptídeos de

interesse, como o interferão, a hormona do crescimento, a insulina, a eritropoetina (EPO Humana Recombinante –

rHuEPO) entre outros. A utilização de microrganismos capazes de sintetizar proteínas em grande quantidade,

apresenta, sob o ponto de vista económico, uma vantagem considerável em relação aos processos clássicos de

produção.

A extração da hormona, como a eritropoetina requer grandes quantidades de matéria-prima ( células dos rins do

hamster chinês), que nem sempre estão disponíveis e são, geralmente, de elevado custo. Isto torna o processo

extrativo cada vez mais oneroso. Neste contexto, o emprego de técnicas mais eficientes, como a do DNA

recombinante, abriu novas perspetivas de produção de eritropoetina em grandes quantidades..

Questões de análise:

1. Que tipo de vetor foi utilizado na técnica anterior ?

2. Em que consiste a tecnologia do DNA recombinante?

3. Quais as aplicações desta técnica ?

4. Refira as implicações da administração de eritropoetina nos indivíduos que praticam desporto ?


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Eletroforese: Uma técnica eletrizante Introdução

A eletroforese é uma das técnicas básicas da Biologia molecular e é uma das mais utilizadas pelos cientistas no

seu trabalho diário. Esta técnica permite a separação de moléculas de diferentes tamanhos. Antes do seu

aparecimento, a separação de fragmentos de DNA, por exemplo, era feita recorrendo a um método laborioso: a

ultracentrifugação por velocidade de sedimentação. Neste método, as amostras de DNA eram sujeitas a uma

centrifugação de alta velocidade envoltas num gradiente de sal ou açúcar que separava os fragmentos por

tamanho.

Em 1970, Daniel Nathans utilizou a eletroforese em gel de poliacrilamida como uma técnica simples e rápida para

separar fragmentos de DNA. A partir daí esta técnica disseminou-se de tal modo que, atualmente, ela é utilizada

em virtualmente todos os laboratórios de biologia molecular.

O que é a eletroforese?

Eletroforese significa literalmente “transportar através de electricidade”.

Tem por base o princípio que determina que a carga global de uma cadeia de DNA é negativa. Portanto, moléculas

de DNA que se encontrem em suspensão numa solução electrolítica (isto é, que possua iões livres) podem ser

separadas através da aplicação de uma dada voltagem.

No final do processo, as cadeias de DNA estarão próximas do ânodo (elétrodo positivo), que atrai moléculas de

carga negativa. No entanto, o objetivo desta técnica é separar os fragmentos de várias

moléculas por tamanho. A solução é “peneirar” esses fragmentos utilizando para esse efeito crivos moleculares.

As moléculas são “empurradas” através desse crivo pela corrente elétrica, e, de acordo com o tamanho dos poros

do crivo, passam ou são retidas. O crivo utilizado é o gel de agarose ou de poliacrilamida. Ao solidificar, este gel

forma uma rede através da qual passam as moléculas de DNA.

Para que se possa utilizar esta técnica, é necessário montar todo o material necessário:


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Primeiro, é necessário preparar o gel de agarose (mais utilizado do que o gel de poliacrilamida). Para isso,

dissolve-se agarose (uma forma muito pura de agar, substância obtida a partir de algas marinhas) com a solução-

tampão que necessariamente irá cobrir o gel na montagem final do material. Normalmente, na eletroforese de

DNA, utiliza-se a solução-tampão Tris-Acetato de EDTA (TAE). Aquece-se a mistura para facilitar a dissolução e

deita-se cuidadosamente a mistura na tina de eletroforese, recipiente que dará forma ao gel e onde irá ocorrer a

eletroforese. Antes que o gel solidifique, coloca-se no local adequado o pente que fará os poços onde se colocarão

as amostras. Após ter solidificado, obtém-se o gel que servirá de suporte à eletroforese e de crivo para as

moléculas que irão migrar. De seguida, preenche-se a tina de eletroforese com solução-tampão até o gel ficar

totalmente coberto por esta. Esta solução é importante por duas razões:

possibilita a passagem da corrente elétrica e mantém as moléculas e o pH da solução estáveis. Só depois de tudo

estar coberto pela solução-tampão é que se retira o pente, ficando os poços onde se vão colocar as amostras

devidamente delimitados no gel (Fig.2).

Figura 2

Quanto às amostras que serão carregadas no gel, é importante realçar que elas são previamente misturadas com

o tampão de amostra (Loading dye), que tem como principal função aumentar a densidade da amostra e, assim,

impedir que esta comece a flutuar no tampão antes que a voltagem seja aplicada ao sistema. Além disso, o

tampão de amostra possui um corante, o que possibilita a visualização do progresso da eletroforese (uma vez que

o DNA não é visível a olho nu). Normalmente utiliza-se como tampão de amostra uma mistura de azul de

bromofenol (Corante), xileno-cianol e glicose ou glicerol (para aumentar a densidade), dissolvidos na solução-

tampão. Quando todo o material está preparado e todas as amostras são carregadas nos devidos poços, inicia- -se

a eletroforese: liga-se a fonte de energia, o que faz com que seja fornecida corrente a cada um dos elétrodos

presentes de ambos os lados da tina de eletroforese, criando-se um campo elétrico ao longo do gel. Os fragmentos

de DNA iniciam a sua migração, abandonando os poços e movendo-se através do gel de agarose. O DNA,

carregado negativamente, migra através dos poros do gel em direção ao elétrodo carregado positivamente


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(ânodo). O movimento visível das moléculas do corante (que também migram em direção ao ânodo) permite

controlar a migração relativa das moléculas de DNA, que, nesta fase, não se conseguem visualizar. Após a

eletroforese, é necessário corar o DNA para podermos visualizar os resultados. Para isso, mergulha-se o gel numa

solução diluída de brometo de etídio. O brometo de etídio difunde-se através do gel concentrando-se nas regiões

onde estão os fragmentos de DNA. Uma vez que o brometo de etídio é uma molécula planar, intercala-se nas

moléculas de DNA, corando-as ( fig. 2).

Figura 3 – Moléculas de brometo de etídio intercaladas na dupla hélice do DNA.

O gel corado é posteriormente exposto a luz ultravioleta (UV). O complexo DNA-brometo de etídio, quando

observado sob a luz UV, torna-se fluorescente indicando a sua posição no gel. É importante perceber que uma

banda de DNA observada no gel de agarose não corresponde a uma única molécula de DNA mas sim a vários

milhões de moléculas idênticas, todas do mesmo tamanho.

Aplicações da técnica de eletroforese

A eletroforese é aplicada em diversas áreas, sempre que é necessário proceder à separação de fragmentos de

DNA ou de outras moléculas. Dada a sua simplicidade e facilidade de uso, esta técnica substituiu outras técnicas

de separação. É utilizada para visualizar fragmentos provenientes da digestão de enzimas de restrição ou para

visualizar produtos da reação de PCR. A análise dos padrões de bandas obtidos no gel de agarose é muito

importante no diagnóstico de várias doenças genéticas, por exemplo.


19


1. Descreva o que ocorre durante uma eletroforese.

0- Enumere as principais vantagens desta técnica relativamente a outras utilizadas anteriormente para separar

moléculas de DNA.

1- Indique duas aplicações desta técnica.

2- A partir da questão investigativa formulada em cada um dos relatórios “X” heurísticos, procure realizar cada um

dos relatórios, aplicando o programa multimédia “Laboratório Virtual de Biotecnologia: LVB”


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ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA

Teoria: Biotecnologia.

Princípios:

- A carga global de uma molécula de DNA é negativa.

- A passagem de corrente por uma

solução eletrolítica permite a migração das moléculas que estão em suspensão nessa solução.

- As moléculas de DNA migram para

o pólo positivo durante uma

elctroforese.

Conceitos: - DNA, - eletroforese, - solução electrolítica, - eletricidade.

Durante a eletroforese as

moléculas de DNA migram todas à mesma

velocidade?

Desenho experimental:

Tamanho

da molécula de DNA

Pista 1

Pista 2

300 pb x 900 pb x 1700 pb

Conclusões: As moléculas de DNA migram

a velocidades diferentes.

Quanto maior for o tamanho

da molécula, menor vai ser a

velocidade de migração no gel.



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1% de agarose

2% de agarose

Tamanho da molécula de DNA

Pista

1 Pista

2 Pista

1 Pista

2

300 pb x x

900 pb x x

1700 pb



Princípios:






elctroforese.

Conceitos: - DNA, - eletroforese, - solução electrolítica, - eletricidade, agarose.

A concentração em agarose do gel influencia a migração das moléculas

de DNA ?


Conclusões: A concentração do gel em agarose influencia a migração das moléculas. Quanto mais concentrado é o gel menos migram as

moléculas de DNA..



22



Princípios:






elctroforese.

Conceitos: - DNA, - eletroforese, - solução electrolítica, - eletricidade.

A migração de um fragmento de DNA

influencia a migração de outro ?


Tamanho

da molécula de DNA

Pista 1

Pista 2

300 pb x x 900 pb x 1700 pb

Conclusões:

A migração de um fragmento de DNA não é influenciada pela migração

de outro fragmento



23

“Tesouras bioquímicas”

Introdução

Em 1953, Salvador Luria e Giuseppe Bertani da Universidade de Illinois e Jean Weigle do Instituto de Tecnologia

da Califórnia encontraram evidências de um sistema imunitário primitivo em bactérias. Eles observaram que certas

estirpes da bactéria Escherichia coli eram resistentes a infeções provocadas por vários bacteriófagos (vírus que

infectam bactérias). O fenómeno parecia ser uma propriedade da parede da bactéria que restringia o crescimento

e a replicação de certos bacteriófagos. Em 1962, Werner Arber forneceu as primeiras evidências de que a

resistência dessas bactérias se devia a um complexo de enzimas que reconhecia seletivamente e destruía DNA

estranho à bactéria, impedindo assim que os vírus se replicassem. Vários anos mais tarde, Werner Arber e Stuart

Linn conseguiram isolar extratos de E. coli que cortavam de forma eficiente o DNA de bacteriófagos. Estes extratos

continham a primeira enzima de restrição conhecida. Estava descoberta a mais poderosa ferramenta da

Biotecnologia.

O interesse pelas enzimas de restrição aumentou em 1973, quando se percebeu que elas poderiam ser usadas

para fragmentar o material genético, deixando as extremidades das cadeias livres para poderem ser ligadas, em

tubos de ensaio, com material genético humano (ou de qualquer espécie) abrindo um imenso leque de

possibilidades.

O que são enzimas de restrição?

As enzimas de restrição, ou endonucleases, são enzimas pertencentes a um grupo especial de enzimas

designadas nucleases. Este grupo corresponde ao conjunto das enzimas que genericamente quebram as ligações

fosfodiéster que unem os nucleótidos adjacentes nas moléculas de DNA. As enzimas de restrição designam-se


24

endonucleases porque clivam o DNA em posições internas, ao contrário das exonucleases que digerem

progressivamente o DNA das extremidades para o centro.

Existem três grupos principais de enzimas de restrição: tipo I, tipo II e tipo III. As enzimas do tipo I e III reconhecem

sequências específicas de DNA mas clivam-no em locais muito afastados dessas sequências de reconhecimento.

Além disso, estas enzimas necessitam de ATP para se moverem ao longo da cadeia de DNA entre o local de

reconhecimento e o local de restrição. Estes dois factos tornam estes dois tipos de enzimas de restrição pouco

úteis na Biotecnologia.

Por outro lado, as enzimas de restrição do tipo II são ideais por duas razões principais: todas clivam o DNA de

forma previsível e consistente, dentro ou nas imediações do local de reconhecimento; e não necessitam de ATP,

sendo que utilizam o magnésio como cofactor.

Já se isolaram enzimas de restrição do tipo II de vários organismos. Atualmente, existem mais de 200 enzimas de

restrição disponíveis comercialmente, tornando possível cortar o DNA em mais de 100 locais de reconhecimento

diferentes.

O nome das enzimas de restrição reflete a sua origem. Por exemplo, a enzima EcoRI deve o seu nome ao

organismo a partir do qual foi isolada (E = Escherichia; co = coli; R = estirpe RY13; I = primeira endonuclease

identificada).

Na tabela 1 estão algumas enzimas de restrição e o respectivo organismo a partir do qual foram isoladas.

Organismo Nome da enzima de restrição

Bacillus amyloliquefaciens H BamHI

Escherichia coli RY13 EcoRI

Escherichia coli R245

EcoRII

Haemophilus aegyptius HaeIII

Haemophilus influenzae Rd

HindII

Haemophilus influenzae Rd

HindIII

Providencia stuartii 164 PstI

Tabela 1 – Alguns exemplos de enzimas de restrição e respetivo organismo de origem.

As enzimas de restrição do tipo II reconhecem sequências que normalmente têm entre quatro e oito nucleótidos de

comprimento. Estas sequências são normalmente palindrómicas, ou seja, as duas cadeias complementares

apresentam sequências idênticas quando lidas de 5’ para 3’. Por exemplo, a enzima EcoRI reconhece a seguinte

sequência:

5’ GAATTC 3’

3’ CTTAAGT 5’


25

Quando a EcoRI cliva o DNA, o resultado são dois fragmentos com a seguinte disposição:

5’ G AATTC 3’

3’ CTTAA G 5’

O local de restrição, assim como a sequência de reconhecimento, é sempre o mesmo para cada enzima de

restrição do tipo II. Estas enzimas clivam o seu local de restrição de um de dois modos possíveis:

1) Clivam diretamente no meio do local, originando extremidades abruptas. Como exemplo deste tipo de

extremidades, pode-se referir o caso da clivagem originada pela enzima de restrição HaeIII:

5’ GG CC 3’

3’ CC GG 5’

2) Clivam num local que não o centro do local de restrição, originando extremidades de cadeia simples

complementares, chamadas coesivas.

Como exemplo deste tipo de extremidades, pode-se referir o caso da clivagem originada pela enzima de

restrição EcoRI:

5’ G AATTC 3’

3’ CTTAA G 5’

As extremidades coesivas são muito importantes na clonagem de genes.

Em geral, quanto maior for a molécula de DNA, maior será a probabilidade de que ocorra um determinado local de

restrição. A probabilidade de clivagem de uma molécula de DNA é inversamente proporcional ao tamanho do local

de reconhecimento da enzima. Assim, uma enzima que reconheça quatro nucleótidos clivará uma determinada

molécula de DNA uma vez em cada 256 pares de bases, enquanto que uma enzima que reconheça cinco pares de

bases clivará a mesma molécula uma vez em cada 1024 pares de bases. O DNA humano, que contém mais de

três biliões de pares de bases, terá mais locais de restrição para uma determinada enzima do que uma

molécula de DNA que contenha apenas algumas centenas de pares de bases.

A digestão de DNA por enzimas de restrição é um processo simples.

Basta colocar o DNA em contacto com a enzima à sua temperatura ideal (geralmente 37ºC) em meio de reação e

a enzima inicia o processo de digestão clivando o DNA em vários fragmentos.


26

Aplicações das enzimas de restrição

As enzimas de restrição foram inicialmente utilizadas para criar moléculas de DNA recombinante, uma vez que

certas enzimas clivam o DNA deixando as extremidades coesivas. Estas moléculas com extremidades coesivas

são posteriormente acopladas com uma sequência de DNA de outra origem também digerida com a mesma

enzima de restrição, ou seja, com as mesmas extremidades coesivas, por intermédio de uma DNA ligase,

formando-se uma nova molécula de DNA recombinante.

Estas enzimas são também utilizadas na análise de cromossomas, através da realização de mapas de restrição;

sequenciação de DNA; isolamento de genes; e investigação forense.

Têm ainda um papel importante no diagnóstico de certas doenças genéticas onde uma mutação altera o local de

restrição de uma enzima, sendo possível distinguir entre genes normais e genes mutados pelo número de

fragmentos obtidos com essa enzima de restrição. Este tipo de análise designa-se análise de polimorfismos de

comprimento de fragmentos de restrição (restriction fragment length polymorphisms – RFLP’s).


1. Descreva o modo de atuação de uma enzima de restrição.

2. Explique por que razão as endonucleases do tipo I e III não são utilizadas em Biotecnologia.

3. Indique o tipo de extremidades que se podem formar numa molécula de DNA após a clivagem por uma

enzima de restrição.

4. Indique três aplicações das enzimas de restrição.

3- A partir da questão investigativa formulada em cada um dos relatórios “X” heurísticos, procure realizar cada

um dos relatórios, aplicando o programa multimédia “Laboratório Virtual de Biotecnologia - LVB”


27


Teoria: Biotecnologia

Princípios: - As enzimas de restrição quebram

ligações das moléculas de DNA.

•

- As enzimas de restrição tipo II

reconhecem sequências específicas

da molécula de DNA

- Uma molécula de DNA pode ser

clivada em vários fragmentos de

tamanhos inferiores

Conceitos: - DNA, - enzimas de restrição tipo II, - endonucleases.

Todas as enzimas de restrição cortam do

mesmo modo a mesma molécula de DNA ?


Material Biólogico

Pista 1

Pista 2

DNA pnr-325z X X

DNA beta-Y8

EcoRI X

HindIII X

Conclusões: Enzimas de restrição

diferentes cortam de modo

diferente a mesma

molécula de DNA



28





•



da molécula de DNA



tamanhos inferiores


Uma enzima apresenta sempre o mesmo resultado,

independentemente da molécula de DNA utilizada ?


Material Biólogico

Pista 1

Pista 2

DNA pnr-325z X

DNA beta-Y8 X

EcoRI X X

HindIII

Conclusões: Uma enzima de restrição

corta de modo distinto duas

moléculas de DNA

diferentes.



29





•



da molécula de DNA



tamanhos inferiores


O uso simultâneo de duas enzimas de restrição apresenta o mesmo

resultado final, quando comparado com os

resultados individuais ?


Material Biólogico

Pista 1

Pista 2

DNA pnr-325z X X

DNA beta-Y8

EcoRI X X

HindIII X

Conclusões: O uso simultâneo de duas

enzimas de restrição

apresenta um resultado

diferente que os resultados

obtidos com as mesmas

enzimas separadamente



30

Reação em Cadeia da Polimerase (PCR):

fotocopiadora molecular

Introdução

O desenvolvimento da Reação em Cadeia da Polimerase (Polymerase Chain Reaction – PCR), em meados dos

anos oitenta, pode considerar-se como uma revolução dentro de outra.

Esta técnica veio possibilitar novas estratégias de análise de genes no âmbito da tecnologia de DNA recombinante,

iniciada nos anos setenta. Esta técnica permite a análise de quantidades ínfimas de material genético o que

possibilita um melhoramento das técnicas utilizadas no diagnóstico genético, investigação forense, sistemática,

etc. De acordo com Mark Hughes, Director do National Center for Human Genome Research at the National

Institutes of Health, a técnica de PCR “é a tecnologia mais importante dos últimos anos”. A revista Science refere

ainda que, por ser muito mais simples e menos dispendiosa que todas as técnicas anteriormente utilizadas na

duplicação de DNA, esta técnica democratizou a investigação genética, colocando-a ao alcance de todos os

biólogos.

O que é a técnica de PCR?

A PCR explora de uma forma espantosa a função natural de um grupo de enzimas denominadas polimerases.

Estas enzimas encontram-se presentes em todos os seres vivos e têm como função copiar o material genético

(além de corrigirem os erros que podem ocorrer durante o processo de cópia).


31

Uma reação de PCR necessita essencialmente da presença da sequência de DNA que se pretende amplificar, de

um par de sequências nucleotídicas iniciadoras (que normalmente são denominadas primers), de nucleótidos (A,

T, G e C) e de uma polimerase. Os primers são pequenas sequências de DNA de cadeia simples, desenhadas em

laboratório (ou encomendadas a empresas de Biotecnologia especializadas), que são complementares às

extremidades 3’ do segmento de DNA relevante.

Assim, durante a reação de PCR, os primers irão flanquear a sequência que queremos amplificar. Deste modo, é

necessário obter alguma informação sobre a sequência de DNA, ou sobre as sequências flanqueantes, para levar

a cabo uma reacção de PCR. Os primers são misturados em excesso com a amostra de DNA e a enzima

polimerase. Adiciona-se ainda magnésio (cofactor da polimerase) e os nucleótidos. A reação de PCR consiste

numa série de ciclos, cada um dos quais envolvendo três passos efetuados a diferentes temperaturas: A

desnaturação (Passo 1) consiste na incubação do DNA a uma temperatura de 95 ºC para separar as cadeias

simples. Segue-se o emparelhamento dos primers (Passo 2) que flanqueiam o DNA, diminuindo gradualmente a

temperatura para cerca de 55 ºC. Esta temperatura varia dependendo da composição do primer e da sua

complementaridade com o DNA alvo.

Durante este passo, as duas cadeias complementares do DNA alvo permanecem desnaturadas porque estão em

concentração baixa e não se encontram para emparelhar. Como estão presentes em concentração muito alta, os

primers emparelham com as regiões flanqueantes do DNA alvo. Finalmente, para completar o ciclo, é feita a

síntese de DNA pela DNA polimerase a uma temperatura de 72 ºC (Passo 3). Esta enzima faz a extensão dos

primers, utilizando como molde a cadeia a que cada primer está emparelhado. O ciclo de desnaturação (95 ºC),

emparelhamento (55 ºC) e síntese (72 ºC) é repetido várias vezes. Cada ciclo demora apenas alguns minutos e,

por isso, todo o processo é muito rápido (Fig.4).

O resultado final é a amplificação das sequências de DNA delimitadas pelos dois primers utilizados na reacção. Na

prática obtém-se uma quantidade enorme de um DNA alvo partindo de uma mistura complexa em que esta

molécula pode estar presente como cópia única. Esta quantidade é suficiente para que o DNA possa ser

diretamente visualizado num gel de agarose. As temperaturas elevadas que se utilizam durante cada ciclo de PCR

requeriam o uso de uma polimerase estável, ou seja, de uma enzima que não desnaturasse cada vez que fosse

exposta a temperaturas altas. No final da década de 80 foi isolada a primeira enzima termoestável a partir da

bactéria Thermus aquaticus. Esta bactéria vive junto a fontes hidrotermais (cuja temperatura ronda os 80 ºC) e a

sua polimerase, designada Taq DNA polimerase, mantém-se ativa, mesmo quando exposta repetidamente a

temperaturas de 95 ºC, fazendo com que seja ideal para ser utilizada na PCR.

Quando esta técnica começou a ser utilizada, os ciclos de temperatura eram obtidos através da transferência

manual dos tubos da reação entre diferentes recipientes postos em banhos-maria a temperaturas específicas. Esta

atividade era entediante para os cientistas e podia provocar o aparecimento de erros, uma vez que era difícil

manter os banhos à temperatura ideal e controlar bem os tempos de cada banho. Este problema foi ultrapassado

quando se inventaram os termocicladores automatizados. Nestes, os tempos e as temperaturas de cada fase do

ciclo são introduzidos no computador e são executadas precisamente sem ser necessário transferir os tubos da

reação de recipiente em recipiente (Fig.5).


32

Figura 4 – Um ciclo de PCR.

.

Figura 5- Termociclador automatizado

O aparecimento da Taq DNA polimerase e dos termocicladores permitiu a proliferação desta técnica de tal modo

que, atualmente, está ao alcance de virtualmente todos os cientistas e estudantes.

Síntese de DNA (72 ºC, 2 min.)

Desnaturação (95 ºC, 30 s)

Desnaturação da amostra para separar as cadeias de DNA (95 ºC, 5 min.)

Emparelhamento dos primers (55 ºC, 30 s)


33

Aplicações da técnica de PCR

A PCR tem tido uma diversidade de aplicações crescente. É utilizada atualmente para amplificar DNA: para ser

diretamente sequenciado ou clonado; para mapeamento de genes; para diagnóstico de doenças hereditárias e

doenças infeciosas; para estudos forenses; e, entre outros, para estudos moleculares de evolução. Uma das

capacidades mais surpreendentes desta técnica é a capacidade de amplificar DNA de organismo extintos, alguns

há vários milhões de anos.

PCR: a fotocopiadora molecular

A técnica de PCR está a fazer com o material genético o que a invenção da prensa fez com o material escrito: está

a tornar acessíveis inúmeras cópias de material genético de um modo rápido e barato. Em princípio esta técnica

pode reproduzir o material genético de qualquer organismo em quantidades ilimitadas. Deste modo, podemos

analisar de um modo simples o material genético de qualquer organismo, incluindo o Homem. Facilmente vemos

as inúmeras vantagens que esta técnica trouxe à Biotecnologia, tendo quase imediatamente ocupado um lugar de

destaque em inúmeras áreas da investigação.


1. Descreva o que ocorre durante um ciclo da técnica de PCR.

2. Enumere as principais vantagens desta técnica relativamente a outras utilizadas anteriormente para

amplificar moléculas de DNA.

3. Indique as principais áreas onde se pode aplicar esta técnica.

4. A partir da questão investigativa formulada em cada um dos relatórios “X” heurísticos, procure realizar

cada um dos relatórios, aplicando o programa multimédia “Laboratório Virtual de Biotecnologia - LVB”


34



Conclusões: Cada par de primers amplifica de modo diferente

a mesma molécula de DNA

Todos os ares de primers amplificam do mesmo modo a mesma

molécula de DNA ?

Princípios: - Os primers emparelham com

sequências específicas da molécula-alvo de DNA.

- A Taq DNA polimerase sintetiza novas cadeias de DNA. - O aumento da temperatura até aos 95 ºC provoca a separação

das cadeias de DNA complementares.

- A temperatura óptima de

actuação da Taq DNA polimerase é 72 ºC.

Conceitos: - DNA

- Primers

- Termociclador

- Nucleótidos,

- Taq DNA polimerase.


Material biológico Pista 1 Pista 2 DNA alfa-C5

x x

DNA beta-Y8

Par de primers 1 x

Par de primers 2 x



35



Conclusões: Um par de primers apresenta resultados diferentes de acordo com a molécula de DNA a

amplificar

Um par de primers

apresenta sempre o mesmo resultado,

independentemente da molécula de DNA a

amplificar ?



- A Taq DNA polimerase sintetiza novas cadeias de DNA. - O aumento da temperatura até aos 95 ºC provoca a separação das

cadeias de DNA complementares. - A temperatura óptima de actuação

da Taq DNA polimerase é 72 ºC.

Conceitos: - DNA

- Primers

- Termociclador

- Nucleótidos,





x

DNA beta-Y8 x

Par de primers 1 x x

Par de primers 2


36



Conclusões: Quantos mais ciclos de temperatura forem efetuados, mais moléculas de DNA irão ser sintetizadas. Deste modo, mais visíveis serão as bandas de DNA coradas.

A quantidade de DNA amplificado está

dependente do número de ciclos de

temperatura que se efetua?



- A Taq DNA polimerase sintetiza novas cadeias de DNA. - O aumento da temperatura até aos 95 ºC provoca a separação das

cadeias de DNA complementares. - A temperatura óptima de actuação

da Taq DNA polimerase é 72 ºC.

Conceitos: - DNA

- Primers

- Termociclador

- Nucleótidos,



20 ciclos 40 ciclos

Material biológico Pista 1

Pista 2

Pista 1

Pista 2

DNA alfa-C5

x x

DNA beta-Y8 x x

Par de primers 1 x x x x

Par de primers 2



37

Southern Blotting: analisando borrões de DNA

Introdução

A técnica de Southern blotting permite a deteção de moléculas de DNA, após a sua separação eletroforética, por

hibridação com uma sonda cuja sequência é complementar à desse DNA. Foi desenvolvida por Edmund M.

Southern, em honra do qual se baptizou a técnica. Apesar de ter sido superada pela PCR, esta técnica continua a

ter muita utilidade em diversas áreas. É uma ferramenta extremamente poderosa na análise da estrutura de genes,

por exemplo.

O que é a técnica de Southern blotting?

A técnica de Southern blotting baseia-se na habilidade de uma cadeia de DNA para procurar e se ligar à sua

sequência complementar, fenómeno denominado hibridação.

A realização de um Southern blotting envolve várias etapas (Fig.6):


38

Figura 6 – Sequência das diferentes etapas de um Southern blotting.

1. Extração do DNA das células

2. Restrição do DNA por enzimas de

restrição (formação de fragmentos)

3. Eletroforese (separação dos fragmentos de DNA)

4. Blotting (transferência dos fragmentos

para a membrana de nylon)

5. Hibridação (incubação dos fragmentos

de DNA com uma sonda radioactiva)

6. Autorradiografia

7. Análise e interpretação dos resultados


39

Após ter sido extraído, o DNA é clivado com uma (ou mais) enzima de restrição e os fragmentos resultantes são

separados eletroforeticamente num gel de agarose. A visualização dos fragmentos é feita utilizando brometo de

etídio para corar o DNA e iluminando o gel com luz UV, o que permite observar as bandas de DNA originadas.

Fotografa-se o gel para o poder comparar posteriormente com o resultado do Southern blotting.

Depois, o gel é imerso numa solução alcalina para desnaturar o DNA, uma vez que ele tem que estar em cadeia

simples para, posteriormente, hibridar com a sonda. Após neutralização do pH por imersão numa solução

apropriada, o gel é colocado sobre um papel de filtro grosso que está em contacto com uma solução-tampão

salina. Por cima do gel são colocados por esta ordem uma membrana de nylon (ou nitrocelulose), uma camada de

folhas de papel absorvente e um objeto pesado. Assim, a solução-tampão salina passa para as folhas de papel

absorvente, através do gel, transferindo o DNA do gel para a membrana de nylon. As cadeias simples de DNA

ligam-se à membrana de nylon (blotting) na mesma posição que ocupavam no gel. Este é um processo lento e

demora cerca de 14 horas a estar concluído. Após o processo de blotting, o DNA é fixado à membrana de nylon

pela administração de calor.

A seguir, a membrana é incubada com um DNA heterólogo, em geral DNA de esperma de salmão, sendo coberta

com este para impedir a posterior ligação não específica da sonda (pré-hibridação). Em paralelo, prepara-se uma

sonda de DNA (ou RNA) em cadeia simples por incorporação de nucleótidos radioativos. Seguidamente, a

membrana de nylon e a sonda são misturadas num processo designado hibridação, em que a sonda vai

emparelhar com as moléculas de DNA suficientemente complementares, formando duplexes radioativos. O

processo de hibridação demora 24 horas ou mais a ser realizado. Após várias lavagens, para remover restos de

sonda e ligações não específicas, a deteção dos híbridos radioativos é feita por exposição da membrana de nylon

a um filme de raios X (autorradiografia). Comparando o filme obtido com a fotografia original do gel, é possível

identificar as regiões do DNA que são complementares à sonda.

A interpretação dos resultados de um Southern blotting envolve a análise visual das bandas autorradiográficas que

indicam o tamanho e a presença dos ácidos nucleicos na amostra. A ausência de bandas indica a ausência de

sequências complementares na amostra. A presença de bandas cujo peso molecular difere das amostras normais

podem indicar uma alteração no material genético.

Ao longo dos últimos anos, foram feitos vários melhoramentos a esta técnica. Por exemplo, foram desenvolvidos

métodos mais rápidos de realizar o processo de blotting. Em vez de recorrerem à capilaridade, foram

desenvolvidos métodos eletroforéticos ou que utilizam o vácuo. Além disso, muitos dos passos envolvidos nesta

técnica foram parcialmente automatizados, tornando o processo menos moroso e até menos entediante para os

investigadores.

Aplicações da técnica de Southern blotting

A técnica de Southern blotting é bastante específica e sensível, dependendo para isso das características da

sonda que é utilizada. Em muitos casos, pode dar informações que não poderiam ser obtidas recorrendo a

qualquer outro método. Através desta técnica, é possível detetar um fragmento de restrição único no meio de cerca


40

de um milhão de fragmentos que podem resultar da clivagem de DNA genómico de um organismo eucariótico com

enzimas de restrição.

Esta técnica foi muito importante para a compreensão de uma variedade de processos biológicos, tais como, o

splicing de RNA, o rearranjo genómico que ocorre em determinadas situações e a deteção de oncogenes

rearranjados. A técnica de Southern blotting pode ser utilizada para distinguir dois indivíduos ou estirpes diferentes

de um organismo que diferem na sua constituição genética. É também comum utilizá-la para identificar genes

homólogos ou similares de diferentes organismos, usando como sonda o gene de um dado organismo. É ainda

muito utilizada na identificação de genes associados a doenças genéticas, como nos casos da doença de

Huntington, anemia falciforme, fibrose quística, entre outras.

A utilidade da técnica de Southern blotting é limitada quando o local exato do gene anormal é desconhecido. A sua

acuidade depende da proximidade entre a sequência nucleotídica que está a ser investigada e a sequência do

gene. Contudo, esta limitação não se aplica às sondas para os genes atualmente identificados como sendo

responsáveis por doenças genéticas, uma vez que a sequência desses genes é bem conhecida.


1. Descreva as diferentes etapas de um Southern blotting.

2. Enumere as principais vantagens e desvantagens desta técnica relativamente a outras utilizadas para

identificar sequências de DNA.

3. Indique duas aplicações desta técnica.




41



Princípios: - As sondas emparelham com

sequências específicas da molécula-alvo de DNA ou com fragmentos destas. - A posição das sondas na membrana de nylon é equivalente à posição da sequência de DNA correspondente no gel de

agarose. - As enzimas de restrição clivam o DNA em fragmentos de diversos tamanhos.

Conceitos: - DNA

- Sondas,

- Autorradiografia

- Blotting.

A mesma sonda apresenta

sempre o mesmo resultado,

independentemente da

amostra de DNA utilizada ? Conclusões: A mesma sonda apresenta resultados diferentes consoante a molécula de DNA que se utiliza

Registos/Observações



x

DNA beta-A7 x

Sonda 1 x x

Sonda 2

Sonda 3


42






Conceitos: - DNA

- Sondas,

- Autorradiografia

- Blotting.

Todas as sondas marcam

do mesmo modo a mesma

amostra de DNA ? Conclusões: Sondas diferentes originam padrões de bandas diferentes para a mesma molécula de DNA..




x

DNA beta-A7 x

Sonda 1 x x

Sonda 2 x x

Sonda 3 x x


43






Conceitos: - DNA

- Sondas,

- Autorradiografia

- Blotting.

O uso simultâneo de duas sondas influencia os resultados obtidos,

quando comparado com os resultados individuais

das sondas ? Conclusões: O resultado obtido com uma sonda é independente do resultado obtido com outra sonda. Pu seja, o uso simultâneo de duas ou mais sondas não influencia os resultados obtidos.




x x

DNA beta-A7

Sonda 1 x x

Sonda 2 x

Sonda 3


44

Chips de DNA: janelas para o genoma das células

Introdução

Em 1995, uma equipa multidisciplinar da Universidade de Stanford publicou um artigo que descrevia uma nova

tecnologia que revolucionou a forma como os cientistas abordam o estudo da expressão e regulação génica. Essa

nova tecnologia baseia-se nos chips de DNA e permite a monitorização simultânea da expressão de centenas ou

milhares de genes em diferentes tipos de células.

O impacto desta tecnologia na investigação científica deve-se principalmente ao facto dos chips de DNA

permitirem a análise da expressão do genoma de uma célula no seu todo.

Antes do desenvolvimento dos chips de DNA, a investigação era feita de tal modo que eram necessários vários

dias para analisar a expressão de um único gene. Os chips de DNA permitem, num único dia, a análise simultânea

de milhares de genes. Segundo muitos investigadores, esta tecnologia será a chave para o entendimento do

funcionamento e interação de todos os genes presentes num organismo. As suas aplicações são já numerosas,

sendo de esperar que cada vez mais cientistas utilizem esta ferramenta revolucionária nas suas investigações,

abordando de uma nova forma os problemas da sua área científica.


45

O que são chips de DNA?

Os chips de DNA são ferramentas modernas da Biotecnologia que possibilitam a análise da expressão génica de

uma ou mais amostras. Existem vários tipos de chips de DNA (Fig.7). Alguns são “caseiros”, ou seja, são feitos em

laboratórios de investigação para serem utilizados nos vários grupos de investigação do próprio laboratório,

enquanto outros são comercializados por empresas de Biotecnologia que os produzem a um ritmo intenso. No

entanto, todos se baseiam no mesmo princípio: uma sequência de DNA ou RNA tem tendência a procurar e a ligar-

se à sua sequência complementar, fenómeno denominado hibridação. Um chip de DNA é constituído por uma

placa de suporte (normalmente uma lâmina de microscópio ou uma membrana de silicone) onde são colocados

milhares de pontos ordenados de tal modo que todos estão à mesma distância dos seus pontos vizinhos. Em cada

um desses pontos está adsorvida uma sequência de DNA (denominada sonda) que pode corresponder a um gene,

ou a parte da sua sequência.

A B

Figura 7 – Chip de DNA produzido pela empresa Affymetrix (A) e chip de DNA “caseiro” (B).

Para que possa expressar um gene, uma célula tem que fazer a sua transcrição (construindo uma “cópia” da

sequência de DNA do gene, ou seja, construindo uma molécula de mRNA) para depois poder recorrer aos

ribossomas, que farão a tradução do mRNA numa proteína funcional. Esta sucessão de acontecimentos processa-

se do seguinte modo:

DNA (gene) → mRNA → proteína

Assim, é possível concluir que cada gene que esteja a ser expresso num determinado momento vai ter o seu

mRNA correspondente presente na célula. Extraindo esse mRNA e colocando-o num chip de DNA que contenha

todos os genes dessa mesma célula, poderemos esperar que esse mRNA se ligue à sequência de DNA

complementar presente no chip. Sabendo a que gene corresponde aquele ponto poderemos saber que ele está a

ser expresso na célula. Deve no entanto referir-se que, numa experiência real, é necessário um passo adicional

para que se possam observar e analisar os resultados. Normalmente, a utilização de chips de DNA numa

experiência envolve as seguintes etapas:

Isolamento do mRNA – a primeira etapa de uma experiência deste tipo corresponde à selecção das células que

se pretendem estudar. Se, por exemplo, se estiver a analisar a expressão génica num tipo de cancro, iremos


46

extrair o mRNA de uma célula cancerosa mas também de uma célula normal para termos um controlo, um termo

de comparação. A extração do mRNA deve ser bem efetuada, ou seja, a solução extraída não deve conter

proteínas ou DNA, pois estas moléculas podem interferir nos resultados finais.

Formação do cDNA – de modo a prevenir que o mRNA se degrade, é necessário produzir uma molécula mais

estável, denominada cDNA, através do uso de uma enzima, a transcriptase reversa. Os nucleótidos que formam o

cDNA são ligados a uma molécula de corante fluorescente e, assim, toda a molécula de cDNA fica corada, o que

permitirá a posterior visualização. É necessário que os cDNA’s das duas amostras sejam corados com corantes de

diferente comprimento de onda. Normalmente utiliza-se um corante verde para a amostra de células normais

(controlo) e um corante vermelho para a amostra em estudo. Isto permitirá a distinção entre os resultados de

ambas as amostras.

Hibridação no chip de DNA – após terem sido corados, os cDNA’s de ambas as amostras são misturados e

postos em contacto com o chip de DNA. Nessa altura, o chip é posto a incubar a uma temperatura de 42 ºC. Cada

cDNA que encontre a sua sequência complementar vai hibridar. Após 12 horas, o chip de DNA é lavado para

retirar os cDNA’s que não hibridaram com a sua sequência complementar.

Aquisição da imagem – para que se possa saber que cDNA’s hibridaram e, consequentemente, que genes estão

a ser expressos pelas células em análise, temos que obter uma imagem dos pontos do chip de DNA. Para isso

temos que recorrer a um scanner. O scanner emite dois laser’s por toda a área do chip de DNA. Cada laser excita

um dos dois corantes fluorescentes que estão ligados aos nucleótidos dos cDNA’s. Esses corantes emitem então

luminosidade num comprimento de onda diferente: um dos corantes emite na zona dos verdes e o outro emite na

zona dos vermelhos. Ambas as imagens são recolhidas e combinadas pelo computador, obtendo-se uma imagem

final semelhante à que se apresenta na figura 8:

Figura 8 – Parte da imagem final de um chip de DNA.

Como se pode observar, existem alguns pontos do chip de DNA que surgem vermelhos (correspondem a genes

expressos exclusivamente nas células cancerosas) e outros que surgem verdes (correspondem a genes expressos

exclusivamente nas células normais). No entanto, observam-se pontos de cor amarela. Estes pontos

correspondem a genes que são expressos de igual modo em ambos os tipos de células. De notar ainda que nem

todos os pontos têm a mesma intensidade: quanto mais intensidade o ponto apresenta, mais cDNA está presente


47

nesse ponto e, consequentemente, mais o gene correspondente está a ser expresso na célula. Os pontos que se

mantêm pretos representam genes que não são expressos por nenhum dos tipos de células, não havendo

qualquer cDNA que hibride com essas sequências.

Análise dos resultados – após se ter obtido a imagem do chip de DNA, é necessário interpretar os resultados

obtidos. Como facilmente se imagina, analisar os resultados de milhares de genes um a um pode tornar-se uma

tarefa muito morosa. Deste modo, os cientistas têm que recorrer a programas informáticos desenvolvidos para

essa função e que processam toda a informação contida num chip de DNA principalmente através do tratamento

estatístico dos resultados.

Aplicações dos chips de DNA

As potenciais aplicações dos chips de DNA são praticamente ilimitadas.

Uma das abordagens tornada possível através do uso dos chips de DNA é a possibilidade de poder “ver o que

acontece” numa célula após uma perturbação específica ou, simplesmente, poder comparar o que acontece em

diferentes tipos de células. Os chips de DNA permitirão a observação de fenómenos anteriormente impossíveis de

observar, tal como ocorreu após a invenção do telescópio e do microscópio. Através dos chips de DNA, os

cientistas conseguem abrir uma janela que permite observar diretamente o genoma das células e o modo como

este é utilizado por estas em cada situação específica. Os chips de DNA podem ainda ser utilizados para descobrir

novos genes.

Chips que incluam genes de função atualmente desconhecida permitirão descodificar essa função através da

variação das condições a que estão sujeitas as células. Outra abordagem possível é a análise de padrões

genéticos. Essa análise é muito importante em várias áreas de investigação tais como: estudo da divisão celular e

do envelhecimento, estudo da progressão de certas doenças, estudo dos efeitos dos fármacos sobre as células-

alvo desse fármaco, identificação de substâncias carcinogénicas, etc.

Além destas áreas, este tipo de abordagem tem-se revelado muito útil na comparação entre tecidos normais e

tecidos cancerosos, identificando padrões genéticos indiciadores de situações de cancro.

A utilização de chips de DNA no diagnóstico e classificação de certas doenças genéticas é considerada como uma

prioridade uma vez que os chips têm muitas vantagens quando comparados com os métodos de diagnóstico

tradicionais atualmente utilizados.

O futuro dos chips de DNA

Se tivermos em conta o desenvolvimento tecnológico dos últimos cinco anos, podemos afirmar com algum grau de

confiança que esta tecnologia estará cada vez mais acessível e será cada vez mais utilizada. Não é difícil prever

que dentro de pouco tempo os chips de DNA estarão presentes em todos os consultórios médicos e serão

utilizados para prever certas doenças genéticas de manifestação tardia. Além disso, o seu uso na investigação irá

muito provavelmente revolucionar o nosso modo de pensar sobre o processo de desenvolvimento de doenças e

sobre o próprio diagnóstico molecular.


48


1. Descreva as diferentes etapas de uma experiência que envolva utilização dos chips de DNA.

2. Refira duas abordagens investigativas tornadas possíveis através do uso dos chips de DNA.

3. Indique as principais áreas onde se podem aplicar os chips de DNA.




49



Princípios: - Cada ponto do chip de DNA tem a

mesma probabilidade de estar em contacto com os cDNAs que o ponto vizinho.

-Os cDNAs emparelham com as sondas complementares. - O cDNA tem a sequência

complementar do mRNA que lhe deu origem.

- Quanto mais expresso é um gene

numa célula, mais mRNAs com essa sequência estão presentes.

Conceitos: - DNA

- cDNA

- mRNA

- Sonda

-Ship de DNA.

O resultado obtido

para uma amostra é

influenciado pela

análise simultânea

de outra amostra ?

Conclusões: O resultado obtido para uma amostra é independente do resultado obtido para outra amostra. Ou seja, a análise simultânea de duas amostras

não altera os resultados obtidos.


A B C D E F G H I J K L

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10


Material Biológico Tubo Fígado (verde) X Epiderme (verde) Fígado canceroso (verde) Epiderme cancerosa (verde) Fígado (vermelho) Epideme (vermelho) X Fígado canceroso (vermelho) Epiderme cancerosa (vermelho)


50









Conceitos: - DNA

- cDNA

- mRNA

- Sonda

-Ship de DNA.

Todas as células do

organismo

expressam os

mesmos genes? Conclusões: Duas células provenientes de

órgãos diferentes do mesmo

organismo expressam genes

diferentes.



1 2 3 4 5 6 7 8 9

10


Material Biológico Tubo Fígado (verde) X Epiderme (verde) Fígado canceroso (verde) Epiderme cancerosa (verde) Fígado (vermelho) Epideme (vermelho) X Fígado canceroso (vermelho) Epiderme cancerosa (vermelho)


51









Conceitos: - DNA

- cDNA

- mRNA

- Sonda

-Ship de DNA.

Uma célula normal e

uma célula cancerosa

expressam os mesmos

genes ? Conclusões: Uma célula cancerosa expressa

vários genes diferentes dos

genes expressos por uma

célula normal.



1 2 3 4 5 6 7 8 9

10


Material Biológico Tubo Fígado (verde) X Epiderme (verde) Fígado canceroso (verde) Epiderme cancerosa (verde) Fígado (vermelho) Epideme (vermelho) Fígado canceroso (vermelho) X Epiderme cancerosa (vermelho)


52

ARTIGO CIENTÍFICO (*)

Transpondo a Biologia Molecular do laboratório de

investigação para a sala de aula

RESUMO

Do conhecimento do genoma humano resultaram técnicas de diagnóstico de doenças que permitem identificar

indivíduos com predisposição para várias doenças ou predizer a sua manifestação tardia. No entanto, estas novas

técnicas levantam várias questões éticas e a sociedade terá em breve que discutir e decidir sobre a sua utilização.

Cabe à escola a formação de cidadãos com conhecimentos nesta área que permitam a sua participação ativa

nessas decisões da sociedade.

A transposição das técnicas utilizadas em Biologia Molecular para a sala de aula levanta problemas,

nomeadamente no que diz respeito a recursos materiais e financeiros. As Tecnologias da Informação e

Comunicação surgem como uma via para colmatar estes problemas. Assim sendo, aplicou-se na consecução

deste projeto um software que permitiu a manipulação e a investigação virtual de várias técnicas da Biologia

Molecular utilizadas no diagnóstico de doenças genéticas. Deste modo, foi possível manipular virtualmente

materiais e instrumentos de laboratório e, assim, desenhar e executar experiências virtuais. A utilização deste

recurso educativo, permitiu aos alunos investigar de forma interativa as diferentes técnicas e aplicar a casos

clínicos específicos. Por fim, refletem sobre as implicações éticas dessas tecnologias.

INTRODUÇÃO

Na década de 70 do século XX foram desenvolvidas um conjunto de estratégias e técnicas designadas

conjuntamente por tecnologia do DNA recombinante. Desde então, temos assistido a um aumento exponencial do

conhecimento e das aplicações práticas da Biotecnologia. O Projeto Genoma Humano é disso um exemplo. Este

esforço internacional resultou num aumento sem precedentes do conhecimento referente ao nosso genoma. Estas

tecnologias estão já a ter o seu reflexo ao nível da medicina humana, nomeadamente no que diz respeito a novas

técnicas de diagnóstico de doenças. Dentro de pouco tempo será possível identificar indivíduos com predisposição

para várias doenças comuns e predizer, há distância de décadas, a ocorrência de doenças monogénicas de

manifestação tardia. Estamos, portanto, perante ferramentas muito poderosas que têm atualmente um grande

impacto na sociedade e que se estima que irão ter um impacto cada vez maior no quotidiano das pessoas.

(*) - Elaborado pelos alunos da turma 1104


53

No entanto, estas técnicas levantam uma série de questões éticas de difícil solução. A confidencialidade dos dados

genéticos de cada indivíduo, a possibilidade de ocorrer discriminação genética e a possibilidade de se

selecionarem as características dos bebés são algumas das questões éticas levantadas que têm que ser decididas

num futuro próximo pela sociedade.

A escola tem um papel preponderante na formação das novas gerações de cidadãos dotados de conhecimento e

competências na área da Biotecnologia que lhes permita participar de forma ativa e responsável nas decisões da

sociedade. É necessário transpor do laboratório de investigação para a sala de aula a Biotecnologia e as suas

aplicações práticas. No entanto, essa transposição levanta muitos problemas dadas as limitações financeiras e

materiais das escolas, nomeadamente dos seus laboratórios. A “virtualização” das técnicas da Biotecnologia

através das Tecnologias da Informação e Comunicação parece ser uma forma de contornar esses problemas.

Este trabalho pretende referir as aplicações de algumas das técnicas utilizadas em Biologia molecular que se

fazem com recurso à biotecnologia, dando a ideia do quão prometedora é a sua situação na atualidade.

Contributo de cada uma das técnicas de biologia molecular no diagnóstico de doenças genéticas

A eletroforese permite separar moléculas de DNA. É uma técnica relativamente simples, rápida e barata. Esta

técnica é utilizada para visualizar fragmentos provenientes da digestão de enzimas de restrição ou para visualizar

produtos da reação de PCR, por exemplo.

A técnica do PCR permite amplificar moléculas de DNA. As principais vantagens desta técnica relativamente à

anterior é tornar acessíveis inúmeras cópias de material genético de um modo rápido e barato. Em princípio esta

técnica pode reproduzir o material genético de qualquer organismo em quantidades ilimitadas.

As principais áreas onde se pode aplicar a técnica do PCR são no mapeamento de genes, diagnóstico de doenças

hereditárias e doenças infeciosas, estudos forenses, estudos moleculares de evolução, etc.

A técnica do Southern blotting é utilizada para identificar genes homólogos ou similares de diferentes organismos

e na identificação de genes associados a doenças genéticas. Apresenta as seguintes vantagens: é bastante

específica e sensível, dependendo para isso das caraterísticas da sonda que é utilizada. Em muitos casos, pode

dar informações que não poderiam ser obtidas recorrendo a qualquer outro método. Através desta técnica, é

possível detetar um fragmento de restrição único no meio de cerca de um milhão de fragmentos que podem

resultar da clivagem de DNA genómico de um organismo eucariótico com enzimas de restrição. A desvantagem

desta técnica é ser muito morosa e entediante.

Os “CHIPS DE DNA trata-se de outra técnica em que permite comparar o que ocorre em dois tipos distintos de

células (abordagem tipo “ver o que acontece”) e análise de padrões genéticos. As principais áreas onde se podem

aplicar os chips de DNA são o estudo da divisão celular e do envelhecimento, estudo da progressão de certas

doenças, estudo dos efeitos dos fármacos sobre as células-alvo desse fármaco, identificação de substâncias

carcinogénicas, etc.


54

Discussão e Conclusões:

A biotecnologia influencia cada vez mais a sociedade atual, quer pela sua utilização na saúde, quer pelas suas

implicações económicas, éticas e sociais que as suas aplicações despoletam. O aumento da capacidade técnica e

científica de manipular e analisar o DNA tem vindo a introduzir mudanças profundas na sociedade,

particularmente em questões relacionadas com a saúde humana e a identificação criminal.

A Biotecnologia é apontada hoje como uma das tecnologias de ponta mais prometedoras. Este facto é facilmente

justificado quando se pensa que a solução para problemas como a cura para certas epidemias, poderá passar pelo

uso adequado da Biotecnologia.

Há atualmente uma série de questões que envolvem aplicações da Biotecnologia que afetam diretamente a vida

dos cidadãos e que estão a gerar controvérsia. Exemplo disso, são a utilização de diagnósticos baseados em DNA

(testes genéticos para determinar a suscetibilidade de um indivíduo a determinada doença), a identificação de

indivíduos com recursos a marcadores de DNA ( as “impressões digitais” de DNA)...etc. Os cidadãos necessitam

de formar a sua opinião pessoal, assente numa compreensão destes assuntos. Torna-se assim evidente a

necessidade de promover a literacia científica na área de Biotecnologia, de modo a garantir que a utilização destas

modernas tecnologias seja para o benefício de todos. Para que haja uma participação informada nas decisões a

tomar pelos cidadãos, o público em geral tem de possuir algum entendimento sobre este assunto.

Tendo a escola um papel preponderante na formação de cidadãos que se desejam informados e participantes,

pretende-se evidenciar com este trabalho a importância e pertinência do ensino da biotecnologia aplicada à

Ciência que pode fornecer para este ensino e, consequentemente, para a aprendizagem.


55

MOMENTO 2

Aplicar


56

RECURSOS PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MOMENTO 2 - Apresentação de um caso clínico ( em suporte escrito e digital ) -Internet - Folhas de diagnóstico - Inquérito sobre doping - Artigos científicos sobre o doping

DESCRIÇÃO DO MOMENTO 2

O momento 2 (Aplicar) do implementação deste projeto é dedicado à aplicação dos conhecimentos sobre as

técnicas adquiridas anteriormente.

Numa primeira fase propõe-se que os alunos analisem um caso clínico- Distrofia Muscular de Steinert (DMS),

pesquisem a doença em questão, utilizem um procedimento laboratorial para diagnosticar os pacientes em

questão e, após terem concluído essa tarefa, apresentem as suas conclusões ao grupo-turma.

A pesquisa da doença em questão deve ser feita através da Internet.

As pesquisas foram realizadas em sites que obedecem a um ou mais dos seguintes critérios:

• Sites pertencentes a Escolas de Saúde, Universidades, Organizações Governamentais ou não Governamentais

(Associações de doentes, por exemplo) que sejam reconhecidos como relevantes no que diz respeito ao assunto

de pesquisa.

OBJETIVOS DO MOMENTO 2 - Conhecer técnicas utilizadas no diagnóstico de doenças genéticas

-Desenvolver competências metodológicas

-Desenvolver competências de raciocínio científico

- Desenvolver capacidades de pesquisa, análise, organização e avaliação crítica de informação

-Construir valores e atitudes conducentes à tomada de decisões fundamentadas relativas a problemas

da Biotecnologia -Desenvolver competências de comunicação




57

• Sites pertencentes a pessoas reconhecidamente de confiança ou indicados por pessoas de confiança (como o

professor da disciplina, por exemplo).

• Um site de confiança deve ter sempre a origem da informação (referência bibliográfica) e ter a data da última

atualização (certifique-se que a informação que recolhe não está desatualizada).

Dicas de pesquisa:

1. Pode começar pelos seguintes sites:

• NCBI: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

• Healthfinder: http://www.healthfinder.gov/

• Medhunt: http://www.hon.ch/

• National Institutes of Health: http://www.nih.gov/health

• Ministério da Saúde: http://www.min-saude.pt

• IBMC: http://www.ibmc.up.pt

• Instituto de Genética Médica: http://www.igm.min-saude.pt

2. Utilize os motores de busca desses sites servindo-se das seguintes palavras-chave: Caso clínico: Distrofia Muscular de Steinert; Steinert’s Muscular Distrophy; DMS.

Caso Clínico

Pesquisa sobre a doença

Diagnóstico dos pacientes

Apresentação do caso clínico


58

Numa segunda fase deste momento os alunos dedicaram-se à investigação dos conhecimentos da comunidade

escolar relativamente à problemática do Doping, utilizando como instrumento de avaliação inquéritos aplicados aos

alunos do ensino secundário regular.

Neste sentido irá ser apresentado o desenvolvimento conceptual sobre o Doping, explorando o seu conceito e as

suas aplicações/ consequências. Em seguida, será apresentado estatisticamente/ graficamente, os resultados

obtidos na recolha dos dados do inquérito.

Finaliza-se este momento, com uma breve reflexão e respetiva conclusão.


59

PARTE I

CASO CLÍNICO

O Luís (26 anos) começou a sentir muito cansaço ao andar e dificuldade de relaxamento dos músculos após

contração. Após consultar o médico, ficou a saber que poderia estar a desenvolver uma doença designada

Distrofia muscular de Steinert (DMS). Para ter a certeza, o médico propôs-lhe que fizesse um exame de

diagnóstico. Após uma breve conversa com o médico, ficou a saber que esta doença se transmite geneticamente

de pais para filhos. Dado que ele nunca conheceu os seus pais verdadeiros, nunca fez ideia que poderia ser

portador de uma doença deste género. No entanto, o facto de ele ter a doença implicava que os seus filhos, Elisa

(3 anos) e Duarte (1 ano), poderiam ter herdado esse gene mutado! Mal chegou a casa falou com a sua mulher e

manifestou essa preocupação. Teriam os seus filhos herdado o gene mutado? Decidiram que eles também

deveriam fazer o teste genético. O Luís nunca se perdoaria caso algum deles fosse afetado pelo mesmo problema

que ele muito provavelmente teria agora que enfrentar...

QUESTÕES: 1 - Faça uma pesquisa sobre a Distrofia muscular de Steinert (DMS), de modo a identificar os seus principais

sintomas, a incidência na população, e o(s) cromossoma(s) onde se localiza(m) o(s) gene(s) responsável(eis) pela doença.

2 - Preencha para cada paciente a respetiva folha de diagnóstico.

3 - Que conclusões se podem tirar do diagnóstico do Luís ?

4 - Quais são os riscos de algum dos filhos do Luís vir a sofrer de Distrofia muscular de Steinert (DMS)?

5 - De que modo os resultados dos testes genéticos da Elisa e do Duarte podem afetar a sua vida futura?

6 - Comente a decisão do Jorge e da mulher de fazer o diagnóstico genético aos filhos, uma vez que esta doença

tem uma manifestação tardia.


60

PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES REFERENTES AO CASO CLÍNICO EM ESTUDO

1- O quadro clínico inicia-se com miotonia caracterizado por dificuldade de relaxar o músculo após uma

contração muscular vigorosa. Mais tardiamente, apresenta fraqueza muscular, além do comprometimento

de outros sistemas, como o visual, sistema nervoso central e periférico, cardíaco e endócrino. Desta

forma, pode causar cataratas, calvície, cardiomiopatia, hipogonodismo e diabetes, respetivamente. O

envolvimento da musculatura esquelética é difuso com repercussão nos músculos das pernas, braços,

pescoço e face. A presença de arritmias cardíacas pode levar à letalidade. Na forma leve, o

comprometimento muscular é discreto; com presença de miotonia e fraqueza muscular sem implicações

significativas para os indivíduos portadores da doença.

De uma maneira geral, a doença manifesta-se dos 20 aos 30 anos, mas pode aparecer na infância ou em

idades mais avançadas, algumas vezes depois dos 50 anos. A doença ocorre em ambos os sexos e tem

uma incidência variável (1 para 8000 a 10000 pessoas).

O gene responsável pela doença, o DMPK (sigla de dystrophia myotonica protein kinase), está localizado

no cromossoma 19 e codifica uma proteína quinase que exerce um papel regulador. Esse gene pode se

expressar de modo variável, resultando em grande variabilidade de quadros clínicos entre os indivíduos

afetados, até mesmo dentro de uma mesma família. A mutação do gene DMPK é um aumento anormal de

repetições de nucleotídeos CTG (chamadas de trinucleotídeos CTG ou repetições CTG), localizada na

porção terminal do gene.

2- Consultar na página seguinte.

3- Conclui-se que o Luís é heterozigótico, ou seja, tem um gene responsável pela doença e um gene normal.

4- Como a doença é autossómica dominante, a probabilidade dos filhos serem doentes é de 50 %

5- Afetam a sua vida porque, caso se verifique que a criança vai ser doente, a forma como a família e

os amigos vão olhar para ela será diferente, assim como todo o modo de lidar com ela. Sabendo que

a criança tem um futuro marcado pela doença, será que vale a pena investir na educação dela? Será

aceitável fazer planos para o seu futuro, uma vez que muito certamente não viverá até muito tarde?

Estas questões surgem com muita certeza nestes casos.

6- Não o deveriam ter feito. Desta forma, podem fazer a distinção entre os filhos, sendo que um será

saudável e outro terá a doença. Não só não é recomendável este diagnóstico como não é legal. Para

doenças genéticas de manifestação tardia o diagnóstico só pode ser requisitado pelo próprio

indivíduo e apenas quando este atingir a maioridade, ou seja, os 18 anos.


61

GENÉTICA MOLECULAR

Folha de diagnóstico de mutações isoladas

Identificação do paciente

Nome: Luis

Sexo: M F

Idade: 26 anos

Registos

Diagnóstico de : Distrofia Muscular de Steinert (DMS)

O Geneticista responsável:

Dr.(a) __________________________________

ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respetivo médico de família. As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.

Laboratório

de

Biotecnologia

1 2 3 4 5

Identificação das amostras:

1- Luís

2- Elisa

3- Duarte

4- Controlo (normal)

5- Controlo ( mutação DMPK )

Clinicamente normal (gene mutado ausente) Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia) Clinicamente doente/portador (gene mutado presente em heterozigotia) Inconclusivo


62

GENÉTICA MOLECULAR



Nome: Elisa

Sexo: M F

Idade: 3 anos

Registos



Dr.(a) __________________________________

ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respetivo médico de

família. As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.

Laboratório

de

Biotecnologia

1 2 3 4 5


6- Luís

7- Elisa

8- Duarte





63

GENÉTICA MOLECULAR



Nome: Duarte

Sexo: M F

Idade: 1 ano

Registos



Dr.(a) __________________________________

ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respetivo médico de família.

As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.

Laboratório

de

Biotecnologia

1 2 3 4 5


1- Luís

2- Elisa

3- Duarte





64

PARTE II

Introdução

A nossa cultura, cada vez mais competitiva e exigente, tende a incentivar o individuo à procura de

performances de excelência, a exigir e a premiar cada vez mais novos patamares de realização pessoal e

profissional.

Imbuídos destes valores muitos dos jovens adolescentes procuram atingir o sucesso, as “ luzes da ribalta”

rapidamente e sem esforço, sujeitando o seu corpo à ingestão de substâncias artificiais para atingir níveis de

desempenho superiores aqueles que conseguiriam através das suas capacidades naturais, do treino, do sacrifício.

E esquecem-se que muitas das vezes o “ preço da perfeição”, da fama, está associado a custos para a saúde.

Entender a posição dos nossos alunos face a este dilema, pressão, foi o ponto de partida para a conceção do

nosso trabalho, que decorreu no âmbito do Projeto Interrogar a Ciência. Assim, os alunos de Ciências e

Tecnologias da turma 1104 da Escola Secundária D. Sancho I ,com a colaboração da Professora de Educação

Física Isabel Columbano, dedicaram-se à investigação dos conhecimentos da comunidade escolar relativamente à

problemática do Doping, utilizando como instrumento de avaliação inquéritos aplicados aos alunos do ensino

secundário regular.

Neste sentido, e num primeiro momento iremos apresentar um desenvolvimento conceptual sobre o

Doping, explorando o seu conceito e as suas aplicações/ consequências. Em seguida, apresentamos

estatisticamente/ graficamente, os resultados obtidos na recolha dos dados.

Finalizaremos, com uma breve reflexão e respetiva conclusão.

Desenvolvimento conceptual sobre o Doping

A Agência Mundial Anti-doping (AMA) define o doping como a utilização de substâncias ou métodos

capazes de aumentar artificialmente o desempenho desportivo, sejam eles potencialmente prejudiciais à saúde do

atleta ou a dos seus adversários ou contra o espírito do jogo. Quando duas dessas três condições se fazem

presentes, caracteriza-se o doping.

DA DISTROFIA MUSCULAR AO “ATLETA PERFEITO”

INVESTIGAÇÃO SOBRE O DOPPING


65

A utilização de substâncias dopantes por parte dos atletas poderá trazer inúmeros benefícios ao atleta, como

alcançar uma maior resistência, aumentar a massa muscular e consequente aumento de força física, que deste

modo lhe trará um melhor desempenho na modalidade desportiva em que se encontra inserido e também um

melhor reconhecimento social. Porém a utilização do doping consegue visivelmente alcançar uma maior escala de

malefícios do que benefícios. Esta poderá trazer aos seus consumidores graves problemas de saúde como iremos

ver a seguir detalhadamente e com predominância na diferente classe de substâncias dopantes

Existem vários tipos de substâncias dopantes que se agrupam em classes como esteroides

anabolizantes, estimulantes, analgésicos, beta-bloqueantes, hormonas peptídicas, diuréticos e beta-agonistas

Os esteroides anabolizantes são as drogas mais utilizadas no desporto de alta competição, especialmente

nos desportos que necessitam grande força física e consequentemente, grande força muscular. Estas substâncias

são produzidas naturalmente pelo nosso organismo, principalmente no sexo masculino, um exemplo muito

conhecido é a testosterona, a principal hormona esteroide masculina e que existe em ambos os sexos mas que

apresenta concentrações mais elevadas nos homens do que nas mulheres.

As hormonas esteroides possuem basicamente duas funções no organismo: a função androgénica e a

função anabolizante. A função androgénica dos esteroides é responsável pelo desenvolvimento dos caracteres

sexuais masculinos, nomeadamente o crescimento da barba, pelos púbicos, engrossamento da voz,

desenvolvimento do pénis e testículos, enfim, responsável pelas características denominadas masculinas. Depois,

temos a outra função dos esteroides, a função anabólica: esta é responsável pelo desenvolvimento da massa

muscular e massa óssea. Este é o efeito mais procurado pelos atletas, o efeito anabolizante, e é por isso que se

tentam criar esteroides que maximizam o efeito anabólico mas que reduzem o efeito androgénico, pois desta

maneira as células dos músculos serão as principais recetores dos esteroides, não sendo estes “desperdiçados”

com outros órgãos que tenham recetores para o efeito androgénico do esteroide.

Este tipo de drogas podem ser tomados oralmente ou através de injeções, sendo geralmente injetados em

vez de consumidos oralmente uma vez que quando tomados oralmente, os esteroides passam pelo fígado, no qual

sofrem um processo de alcalinalização, processo esse extremamente prejudicial ao fígado.

Os esteroides anabolizantes apresentam muitos problemas a nível físico e o seu consumo prolongado

pode provocar graves problemas no organismo, pois cada homem produz o seu nível certo de hormonas

androgénicas, como a testosterona, e ultrapassado esse limite, o organismo não terá capacidade suficiente para

responder, existindo diversos tipos de efeitos como: queda de cabelo, acne, aumento da agressividade,

desenvolvimento anormal dos seios (no caso das mulheres), hipertensão arterial, hipertrofia da próstata e do

coração, paragem de crescimento (quando utilizados durante a puberdade), impotência sexual, esterilidade,

insónias, desregulações ao nível do colesterol com a diminuição dos níveis de bom colesterol e aumento dos

níveis de mau colesterol, complicações cardíacas, atrofia testicular, redução na produção de espermatozoides,

fragilidade nas articulações, mau hálito, problemas hepáticos e tremores.


66

Porém, os estimulantes são substâncias que estimulam e aceleram a atividade cerebral, o que faz com

que a resposta nervosa seja mais rápida, e deste modo os atletas ao aumentarem a sua atividade desportiva

sentiram menos fadiga. Estas substâncias podem ser tomadas por via oral, em pó, através da inspiração nasal,

injeções e podem até mesmo ser fumadas... Como todas as substâncias dopantes os estimulantes também podem

ter consequências para a saúde, pois estes aumentam a pressão arterial, podem fazer com que o atleta emagreça,

o uso contínuo pode destruir células nervosas (a hiperatividade contínua provoca a sua destruição), pode provocar

insónias, euforia, alterações de comportamento, tremores, respiração acelerada, confusão cerebral, e ainda há a

possibilidade de ataques cardíacos e overdoses quando tomados em excesso.

Os analgésicos são também um exemplo de substancias dopantes, uma vez que são frequentemente

usadas em quase todos os desportos fisicamente exigentes, com efeito calmante e de diminuição de dor.

Podem ter como efeito, por exemplo, reduzir a dor de certas lesões ou atividades, fazendo com que o

atleta aguente mais tempo e que aguente mais dor, aumentando a sua resistência natural, sendo por isso muito

utilizados em desportos como a maratona. Estes apresentam também alguns perigos para o organismo pois o seu

uso, visa reduzir a dor sentida, pode fazer com que um atleta agrave uma lesão, podem levar também à perda de

equilíbrio e coordenação, náuseas e vómitos, insónias e depressão, diminuição da frequência cardíaca e ritmo

respiratório e diminuição da capacidade de concentração.

Outro exemplo de substâncias dopantes são os beta-bloqueantes que são utilizados no desporto de uma

forma semelhante aos analgésico pois também eles ajudam a combater o nervosismo, stress e ansiedade. Estas

drogas atuam nomeadamente no coração, diminuindo o ritmo cardíaco. Esta função é altamente proveitosa para

certos desportos de alta precisão, sendo por isso altamente proibida em desportos com o tiro ao alvo, tiro com

arco, bilhar, xadrez, natação sincronizada. O consumo de beta-bloqueantes é perigoso pois a diminuição do ritmo

cardíaco pode provar hipotensão (tensão arterial baixa) e pode mesmo provocar paragens cardíacas. Pode

também provocar asma, hipoglicémia (falta de glicose no sangue), insónias e impotência sexual.

As hormonas peptídicas possuem diversas funções. Uma das suas principais funções é a fixação

peptídica, isto é, estas hormonas ajudam os músculos nas suas reações anabólicas, ajudando a fixar os

aminoácidos necessários para a construção destes. Existem vários tipos de hormonas peptídicas, e com diversas

funções, de entre as quais se pode destacar a eritropoietina, também denominada de EPO, esta hormona existe

no nosso organismo tem a capacidade de estimular a produção de glóbulos vermelhos, aumentando assim a

resistência do atleta. O uso desta droga pode provocar deformações ósseas, distúrbios hormonais, miopia,

hipertensão, coágulos sanguíneos, diabetes, doenças articulares...

Os diuréticos são outro grande grupo de substâncias proibidas. Este tipo de substâncias tem como função

aumentar a quantidade de urina produzida, o que leva a alterações no controlo desta visto a maior parte das

substâncias ser ilegal quando detetada em concentrações elevadas.

Ao aumentar a quantidade de urina, as concentrações de substâncias dopantes vão diminuir, não

podendo por isso serem consideradas dopantes abaixo de certos níveis. Além desta função, os diuréticos são


67

também usados para perda de peso, nomeadamente em desportos divididos por categorias de peso ou até mesmo

de forma a que certas substâncias (nomeadamente dopantes) sejam expulsas rapidamente do organismo. Os

principais diuréticos usados são o triantereno e a furosemida. Como efeitos secundários prejudiciais, os diuréticos

podem causar desidratação, caibras, doenças renais, perda de sais minerais, alterações no volume do sangue e

no ritmo cardíaco. Se os problemas cardíacos e renais tornarem-se muito graves, podem mesmo levar à morte do

atleta.

Por fim temos os beta-agonistas são drogas que se destinam a aumentar a massa muscular e diminuir a

massa gorda. Uma droga beta-agonista muito conhecida é a adrenalina, que existe naturalmente no nosso

organismo e que é libertada quando estamos sujeitos a situações de grande tensão (é por isso que, quando

ameaçados ou em perigo, o homem consegue faz certas proezas ou utilizar certa força que normalmente não

conseguiria usar). Este grupo de drogas é conhecido pela sua capacidade de controlar a distribuição de fibras

musculares e de aumentar o ritmo cardíaco, aumentando o fluxo de sangue para músculos e cérebro. E como

habitualmente neste tipo de drogas temos como efeitos secundários prejudiciais o aparecimento de insónias,

agressividade, tremores e náuseas, falta de concentração, distúrbios psíquicos, aumento da pressão arterial,

problemas cardiovasculares...


68

Inquérito

Projeto Interrogar Ciência

Este estudo tem como finalidade avaliar o grau de conhecimento dos alunos do secundário da escola D. Sancho I

sobre a problemática do Doping.

O questionário é anónimo, confidencial e de resposta voluntária, no entanto para posterior análise estatística

pedimos-te que respondas às seguintes questões:

1- Género: Masculino____ Feminino____

2- Idade____Anos

3- Ano letivo que frequentas: 10º____11º____12º____

4- Sabes o que é o Doping?

Sim____

Não____

4.1-Se respondeste afirmativamente, enumera substâncias dopantes que conheças:

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

________________________________

5- Como avalias as consequências do Doping?

Não tem consequências negativas para o organismo____

Tem consequências pouco significativas____

Tem consequências graves____

6- Achas que a incidência do Doping nas atividades físicas desportivas está a aumentar?

Sim____

Não____

7- Na tua opinião qual é a modalidade desportiva, onde existe maior incidência no Doping?

Ciclismo____

Atletismo____

Futebol____

Natação____

Musculação/ Culturismo____

Outras? Quais?____


69

8- Se fosses atleta de alta competição ou não, tomavas a decisão de ingerir voluntariamente

substâncias dopantes para melhorares as tuas performances desportivas?

Sim____

Não____

8.1- Se respondeste que sim, quais seriam os benefícios que esperarias alcançar?

Aumentar a massa muscular____

“Queimar “ gorduras____

Diminuir o peso corporal ____

Ganhar reconhecimento social____

Outras? Quais?__________________________________________________________

9- Existem no mercado vários produtos que não estão referenciados na lista proibida da AMA(

Agencia Mundial de Antidopagem)que visam também eles melhorar as performances desportivas.

Exemplo: bebidas/barras energéticas, suplementos vitamínicos, etc.

9.1- És tentado a consumir este tipo de suplementos?

Sim____

Não____

9.2- Se sim, preocupas-te em ler a composição/ rotulo das mesmas?

Sim____

Não____

9.3- Tens consciência de que alguns destes produtos também tem alguns efeitos nocivos sobre o

organismo?

Sim____Quais?_____________________________________________________________________

Não____

Obrigada pela tua colaboração,


70

Análise e tratamento estatístico dos dados recolhidos no inquérito

1- Género:

2- Idade:

3 – Ano de escolaridade:

46% 54% Masculino

Feminino

19%

31% 31%

16%

2% 1% 0% 15 anos16 anos17 anos18 anos19 anos20 anos21 anos

36%

29%

35% 10º ano

11º ano

12º ano


71

4 - Sabes o que é o Doping?

4.1 - Se respondeste afirmativamente, enumera substâncias dopantes que conheças:

5 - Como avalias as consequências do Doping?

99%

1%

Sim

Não

4%

50%

3% 4%

3%

4%

3% 2%

7%

3% 17%

Suplementos alimentares, barras ebebidas energéticasEsteróides anabolizantes

Estimulantes

Analgésicos

Beta-bloqueantes

Hormonas peptídicas

Diuréticos

Beta-agonistas

Substâncias da bomba asmática

Transfusões sanguíneas

Outras

6% 12%

82%

Não tem consequênciasnegativas para o organismo

Tem consequências poucosignificativas

Tem consequências graves


72

6- Achas que a incidência do Doping nas atividades físicas desportivas está a aumentar?

7- Na tua opinião qual é a modalidade desportiva, onde existe maior incidência no Doping?

8 - Se fosses atleta de alta competição ou não, tomavas a decisão de ingerir voluntariamente substâncias dopantes para melhorares as tuas performances desportivas?

85%

15%

Sim

Não

21%

21%

14% 8%

35%

1%

Ciclismo

Atletismo

Futebol

Natação

Musculção/Culturismo

Outras

10%

90% Sim

Não


73

8.1- Se respondeste que sim, quais seriam os benefícios que esperarias alcançar?

9.1 - Existem no mercado vários produtos que não estão referenciados na lista proibida da AMA (Agencia Mundial de Antidopagem) e, visam também eles melhorar as performances desportivas. Exemplo: bebidas/barras energéticas, suplementos vitamínicos, etc.

9.1- És tentado a consumir este tipo de suplementos?

9.2- Se sim, preocupas-te em ler a composição/rótulo das mesmas?

59% 15%

7% 13% 6%

Aumentar a massa muscular

"Queimar" gorduras

Diminuir o peso corporal

Ganhar reconhecimentosocial

Outras

34%

66% Sim

Não

55% 45%

Sim

Não


74

Se sim, quais?

Conclusão

Após a análise dos gráficos anteriormente apresentados podemos concluir que de facto os inquiridos

sabem o que é o doping , uma vez que esta foi a resposta de 99%.

Além de, saberem o que é doping, também tem conhecimento de algumas substâncias dopantes,

predominando os esteroides anabolizantes com 50%, tornando-se assim como a substância mais conhecida pelos

inquiridos. Também, é visível que mais de metade dos alunos (82%) tem consciência de que o doping é

prejudicial para o organismo.

As idades dos inquiridos são entre os 16 e 17 anos, sendo mais raparigas do que rapazes.

Por outro lado cerca de 85% acha que o consumo de doping está a aumentar por muitos atletas,

principalmente na modalidade de musculação , o culturismo que atingiu a percentagem mais alta (35%), porém

21% dos inquiridos também acham que no ciclismo e no atletismo o consumo de doping tem vindo a crescer.

Contudo e, com a percentagem de 90% dos inquiridos que afirmaram que não tomariam doping, no entanto os

10% que seriam capazes de consumir fazia-o principalmente com o objetivo de aumentar a massa muscular.

Por fim, quando colocada a questão dos suplementos vitamínicos referenciados nos mercados, apenas

34% os consumiriam, no entanto metade desses alunos que consumiriam teriam a preocupação de ler a

composição/ rótulo do suplemento e uma grande partes deles (60%) tem conhecimento de que estes mesmos

suplementos tem efeitos nocivos tais como problemas cardíacos e respiratórios (25%), alteração do organismo

(22%) e dependência (16%).

Os resultados obtidos foram do nosso agrado, uma vez que a maioria dos alunos da escola D. sancho I , com

idades semelhantes às nossas(grupo de investigação) e conscientes de que a realidade das drogas está

próxima do seu quotidiano , estão informados sobre a problemática do doping , cientes das suas consequências

22%

16%

25% 5%

9%

6% 5%

1% 2%

3%

2%

3%

1%

Alterações no organismo

Dependência

Problemas cardiacos e respiratórios

Cancro

Risco de aparecimento de doenças

Problemas musculares

Impotência sexual

Insónias

Deformações corporais

Problemas nervosos

Envelhecimento precoce

Morte

Outras


75

nefastas para o organismo e como tal, não têm intensão de consumir substâncias dopantes para melhorar a sua

performance , para alcançar o pódio e o prestigio.

Esta conclusão, é bastante positiva , porque indicia que os jovens adolescentes da nossa escola revelam

um comportamento saudável e sobretudo reconhecem os valores de fair play, de ética fundamentais para atingir as

suas metas pessoais e profissionais.

Acreditam que o mérito próprio é o “trampolim” para ter sucesso na vida.


76

MOMENTO 3

Refletir


77

RECURSOS PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MOMENTO 3 - Visualização do filme: GATTACA”

- Textos de reflexão sobre a “Ciência, o Poder e os Riscos”

- Texto “O Poder da Informação Genética”

DESCRIÇÃO DO MOMENTO 3 O momento 3 (Reflectir) é dedicado à reflexão sobre as possíveis implicações morais e éticas destas tecnologias

recentes na sociedade do presente e do futuro.

Este momento encontra-se subdividido em 2 partes: A primeira relativa à temática: “Ciência, o Poder e os Riscos”

em que será objeto de análise e discussão: o visionamento do filme “GATTACA” e de textos de reflexão, seguido

de um debate final sobre as implicações da manipulação genética e sobre as potencialidades/ riscos do

desenvolvimento tecnológico na saúde e na qualidade de vida. Na segunda parte propõe-se que os alunos

analisem o texto “ O Poder da Informação Genética” e discutam em grupo o caso exposto nesse texto e,

finalmente, alarguem essa discussão ao grupo-turma.

OBJETIVOS DO MOMENTO 3

- Construir valores e atitudes conducentes à tomada de decisões fundamentadas relativas a problemas da Biotecnologia

- Analisar implicações futuras do desenvolvimento da Biotecnologia e da Biologia Molecular na sociedade e na qualidade de vida dos seres humanos

- Desenvolver competências de comunicação




78

PARTE I

Nota Introdutória sobre a Ciência, o Poder e os Riscos.

A reflexão filosófica sobre o conhecimento científico interessa-se pela ”face mais visível” da ciência, isto

é, pelos seus efeitos e impacto na vida humana e no mundo em geral.

A ciência e a técnica transformaram os processos produtivos e as maneiras de viver do ser humano:

aumentaram o poder do Homem sobre a natureza, contribuíram para melhorar as suas condições de vida e

criaram uma nova mentalidade.

O rápido progresso científico e tecnológico gerou uma espécie de ilusão optimista relativamente ao futuro

e uma crença na capacidade humana de alcançar um conhecimento absoluto do universo.

São inegáveis os benefícios trazidos pela ciência e pelas suas aplicações tecnológicas, nomeadamente

no domínio da biotecnologia, como por exemplo, a inseminação artificial, a fertilização in vitro, o controlo de

doenças genéticas e a produção de espécies transgénicas. Mas isso não nos pode deixar esquecer os riscos e os

inumeráveis prejuízos que elas também podem provocar: realizar intervenções que podem pôr em risco a vida e a

identidade do ser humano, ou que podem acarretar danos irreversíveis que comprometem a vida de gerações

vindouras («criar seres humano superiores» ou selecionar os tipos de homens ou as raças que devem continuar a

existir; produzir homens-máquinas programados para desempenhar determinadas funções, negando-lhes a

liberdade de escolha); danos irreversíveis que não foram previstos nem acautelados (os efeitos dos alimentos

transgénicos, por exemplo, na saúde no ambiente).

A consciência desta ambivalência do poder da ciência e da tecnologia exige que todos nos

empenhemos numa reflexão acerca do controlo ético da investigação científica e das suas aplicações. Eis algumas

questões que podem orientar essa reflexão:

Será o futuro mais real que virtual?

Saberemos distinguir ficção de realidade?

Viveremos num conto de fadas?

Onde está a verdadeira essência do ser humano e da sua existência?

Que conflitos podem provocar a manipulação genética?

O POO PODER DA

INFORMAÇÃO GENÉTICADER DA

INFORMAÇÃO GENÉTICA

A CIÊNCIA, O PODER E OS

RISCOS


79

- Visionamento do filme “GATTACA”: Durante a projeção do filme os alunos deverão estar atentos aos

seguintes aspetos:

Questões de discussão do filme “GATTACA”: 1 – Refira elementos, concretos ou abstratos, que nos permite colocar o filme num “futuro não muito distante. “

2 – Que diferença existe entre os irmãos Vincent e Anton?

3 –Vincent e Anton são como duas caras opostas da sociedade. Em que se opõem? (Físico, intelectual e

emocional) Em que aspetos são Anton e Jerome inferiores a Vincent ?

4 – Os pais de Vincent, num diálogo com o geneticista acerca do nascimento de Anton, afirmam: “Não queríamos

doenças (...), mas gostaríamos de deixar algumas coisas ao acaso.” Qual o significado desta afirmação?

5 – Comente a seguinte afirmação: “A discriminação é uma ciência.”

6 – A determinada altura, uma das personagens diz o seguinte: “Não há genes para o destino.” Concorda.

Justifique.

7 – Indique um dos sinais do nascimento “invulgar”, de Vincent. De seguida, diga por que razão é designado por

“trepador”.

8 – Que tipo de elementos e provas são usados para análise, para identificar o assassínio do Diretor.

9 – Quem foi a primeira pessoa a acreditar na inocência de Vincent? Porquê?

10 – A determinada altura Jerome diz a Vincent: Fiquei a ganhar. Só te emprestei o meu corpo. Tu deste-me o teu

sonho.” Analise, criticamente, esta afirmação, relacionando-a com as imagens finais do filme.


80

- Leitura, análise e discussão em grupos de trabalho dos seguintes textos de reflexão:

TEXTOS DE REFLEXÃO: EXTRATO A FILME “ GATTACA” “Atenta na obra de Deus. Quem poderá endireitar o que Ele fez torto?” Eclesiastes “Creio não só que vamos interferir na Mãe Natureza, como acho que ela quer que o façamos.” Willard Gaylin “Dêem aos vossos filhos o melhor. Temos demasiada imperfeição. (...) Continua a ser vosso. Só que é o melhor de vós.” “Eu passava a integrar um novo e odiado segmento da sociedade. O dos que não aceitam o seu destino. Um ‘trepador’. (...) Um de-gene-rado.” EXTRATO B

Crianças perfeitas, demasiado perfeitas Os progressos da medicina, da psicologia e da pedagogia foram postos ao serviço da criança. Para dar só um

exemplo, as deficiências físicas, muitas vezes fatais no início do século, podem agora ser progressivamente

tratadas e corrigidas. Na psicologia, as investigações mais recentes insistem (bastante mais do que no passado)

na influência primordial do primeiro ano de vida. Ao mesmo tempo, um significativo aumento das receitas permite a

um maior número de pessoas ter acesso à educação, dantes limitada a um pequeno grupo. Tendo o número de

nascimentos diminuído, os pais dão muito mais importância ao futuro dos filhos. (...)

Gostaria de fazer uma simples pergunta: pais conscientes das suas responsabilidades poderão ainda ousar, no

futuro, aceitar uma deficiência no seu filho? Não deverão tentar tudo o que estiver ao seu alcance para lhe evitar

todo o mal?

Conscientes das suas responsabilidades, os pais deverão procurar saber se o seu próprio "material genético"

corresponde às exigências da época ou se não fariam melhor em recorrer a óvulos ou a esperma doados - e cuida-

dosamente selecionados, como é evidente.

O moralista Reinhard Low elaborou uma visão provocatória deste fenómeno: dar à luz os seus próprios filhos

poderia revelar-se uma irresponsabilidade, uma vez que se corre o risco de eles terem uma inteligência mais

reduzida e uma aparência mais modesta que os "produzidos" por técnicas avançadas. (...) Segundo Low, as

crianças poderiam assim acusar os pais de os terem posto no mundo com uma herança genética deficitária. (...)

Ter um filho deixou de ter alguma coisa de acaso e passou a ser uma espécie de "pré-programação". A

tecnologia de reprodução oferece, de facto, a escolha possível ou mesmo necessária. Como diz provocatoriamente

Jeremy Rifkin, "a lógica inerente a esta tecnologia é eugénica". Nos Estados Unidos, as pessoas interessadas

podem receber um catálogo onde são apresentados os doadores de esperma ou as mães portadoras, segundo cri-

térios previamente definidos. A partir daí, os clientes podem - ou melhor, devem - escolher. Mas se é uma questão

de escolha, porque não fazer a melhor? Entre dois artigos, quem é que vai escolher o que lhe agrada menos? Os

"clientes" voltam, pois, a sua atenção para a inteligência, a saúde, os olhos azuis, as capacidades atléticas.

Elisabeth Beck-Gemsheim, “As novas fronteiras da humanidade”, in Público, 5 de Março de 1992


81

EXTRATO C

A genética surgiu, nos princípios deste século [século XX], como a ciência da hereditariedade e da variação, que

busca os porquês de um bebé ter ou não ter os olhos da mãe e a boca do pai.

Esses porquês foram primeiro encontrados nos cromossomas das células, em zonas chamadas «genes», algumas

das quais foram localizadas. Cada gene é, assim, numa primeira aproximação, aquele segmento de um

cromossoma que é determinante de dada característica.

A compreensão molecular dos genes foi levada a tal pormenor químico que veio a permitir, em combinação com

outras descobertas, iniciar a engenharia genética, pela qual se pode introduzir e pôr a funcionar, num ser vivo, um

gene que ele não tinha e que foi retirado de um outro ser vivo (Archer, 1992).

Através das técnicas de engenharia genética é possível construir microrganismos que passam a sintetizar, mais

economicamente e em quantidades ilimitadas, uma variedade de produtos de interesse comercial. Podem também

alterar-se geneticamente as plantas e os animais que povoam o ambiente. Finalmente, pode até modificar-se o

património genético da humanidade através da terapia génica e da engenharia genética de melhoramento.

Luís Archer (1996), "Engenharia genética na investigação e na indústria", in L. Archer, J. Biscaia e W. Osswald (orgs.), Bioética, Lisboa, Editorial Verbo, pp. 223-224.

EXTRATO D

Poderíamos definir «manipulação genética» como o conjunto de intervenções especiais em relação com os

fenómenos da reprodução ou herança genética, com a finalidade de alcançar uma melhoria ou uma transformação

dos mesmos. Dada a conotação pejorativa que adquiriu a palavra «manipulação», alguns autores preferem falar de

«intervenção genética». Contudo, nem todos os tratamentos genéticos são necessariamente abuso, intromissão

ilícita ou atentado a algo intocável, podendo significar um valioso serviço ao processo de humanização do próprio

homem. (...). No campo da «manipulação genética» podemos distinguir entre «terapia genética», que seria a

«modificação do material hereditário com a finalidade de corrigir genes causadores de enfermidade», e

«engenharia genética» que seria todo o conjunto de modificações orientadas a «aperfeiçoar a dotação genética

humana e a introduzir características novas».

José Rui da Costa Pinto (1990), Questões Actuais de Ética Médica, Braga, Editorial A. O., pp. 186-187.


82

EXTRATO E

A programação, direta e orientada, do melhoramento da nossa espécie, nas suas características somáticas e

comportamentais, é de viabilidade técnica (...) longínqua no tempo, ou até questionável.

No entanto, é útil admitir a sua eventual exequibilidade futura, por nos obrigar a estudar, desde já, os parâmetros

éticos que lhes deveriam vir a estabelecer limites, na salvaguarda dos direitos humanos fundamentais.

Será por isso construtivo pormo-nos, desde já, questões como por exemplo as seguintes:

- Poderá vir a isolar-se um conjunto concreto de genes que confiram ao homem as suas características

especificamente humanas? Em caso afirmativo, seria lícito integrar esses genes em animais, humanizando-os?

- Estaremos nós autorizados a configurar, por engenharia genética, a futura evolução do homem?

- Quais os parâmetros de um plano de melhoramento da nossa espécie? Somente imitação da natureza na sua

evolução, ou definição de um rumo diferente, imaginativo?

- O que significa, concretamente, «melhorar» a espécie humana? Não estarão implicados, nesse termo, conceitos

irreconciliáveis, por parte de diferentes grupos, acerca do sentido da vida humana e da hierarquia dos seus

valores?

- Seria eticamente aceitável impor, às gerações vindouras, características genéticas planeadas por nós?

- Seria moralmente aceitável que a ciência criasse uma nova espécie humana? (...)

A natureza biológica do homem, na sua fisicalidade concreta, não é, por si só eticamente normativa. Não se pode

por isso condenar, à partida e globalmente, toda a inovação genética no homem. Eticamente normativa é, sim, a

natureza da pessoa humana, nos valores da sua dignidade, de entre os quais ressalta a liberdade. Esta é

entendida aqui como o direito de cada sujeito humano à sua auto-realização na linha daquilo que como pessoa é,

real ou potencialmente, na sua individualidade e irrepetibilidade.

Invadiria, portanto, esta liberdade qualquer tentativa de transformar os indivíduos de gerações futuras em

«objectos» do nosso planeamento e produção, quer com objectivos racistas ou de criação de indivíduos

psiquicamente diminuídos, quer mesmo na intenção de originar seres humanos com características particulares,

que fossem desejadas pelas nossas preferências pessoais ou caprichos egoístas, mas pudessem não o ser por

eles próprios.

Mas já não seriam invasivas dessa liberdade as modificações genéticas conducentes a alterações

presumivelmente aceites por todos como melhorias (por exemplo no domínio do bem-estar integral da pessoa

humana, da psicofisiologia, da capacidade intelectual ou volitiva, etc.).

Luís Archer (1991), "Uma Tecnologia nas Fronteiras do Humano", in AAVV, Genética e Pessoa Humana, Coimbra,

Centro de Estudos de Bioética com o apoio da EI.A.M.C., pp. 16-17.


83

Questões de discussão acerca dos textos de reflexão: 1 – Relacione com as expressões do extrato A o que Elisabeth Beck-Gemsheim expressa no extrato B. 2 – Será legítimo determinar previamente as características que o ser humano deve apresentar ? 3 – Até onde pode ir a responsabilidade dos pais? E dos cientistas? Será que poderemos falar dos direitos das

gerações futuras ? 4 – Apresente as vantagens e desvantagens da manipulação genética. 5 – Partindo das interrogações levantadas no extrato F, considera que estes projetos (manipulação genética)

podem vir a pôr em risco a integridade dos seres humanos e mesmo o futuro da humanidade ? Haverá necessidade de impor limites éticos à ciência ? Justifique.

Debates no grupo turma sobre:

As implicações da manipulação genética;

As potencialidades/riscos do desenvolvimento tecnológico na saúde e na qualidade de vida.

Fotografia 1 – debate sobre as implicações da manipulação genética humana


84

Fotografia 2- A aluna Inês Silva expõe o seu ponto de vista sobre as potencialidades/riscos do desenvolvimento

tecnológico na saúde e na qualidade de vida.

Testemunhos dos alunos sobre a visualização do filme: GATTACA

«Penso que o filme referiu a manipulação genética de uma forma muito positiva, pois mostrou o seu lado bom e

mau. Fez realçar a discriminação existente provocada pela ciência, mostrou os benefícios e as capacidades de

que os seres programados podem ter e essencialmente fez-me ver que uma

«A relação inseparável entre GATTACA e a manipulação genética é a base do filme. Mais do que uma ficção

envolvente, bons atores e com bela imagem associada a grandes cenários, GATTACA, o filme demonstra o que

poderá vir a ser a humanidade num futuro próximo.» Inês, 11º04

O filme “Gattaca” aborda, entre outras temáticas, a eugenia, isto é, a manipulação genética com o

propósito de criar indivíduos “superiores”, selecionando os melhores genes, as melhores características.

Além da despistagem de doenças e outros problemas que possam afetar a saúde do recém-nascido, os

médicos/ cientistas eram capazes de escolher os melhores aspetos/ características de ambos os

progenitores, transmitindo-os para o filho., criando deste modo uma geração de indivíduos fortes,

atléticos, inteligentes, atraentes,... A Natureza deixaria de exercer o seu papel para dar lugar à Genética,

ao Homem . Diogo Ferreira, 11º04

O filme também aborda as possíveis implicações deste tipo de inovações científicas para o indivíduo e

para a sociedade. A criação de uma elite social de indivíduos “válidos” em contraste com os “inválidos”,

oprimidos pela sociedade, sem lugar no mundo, nem futuro promissor, leva-nos a refletir nas tão


85

aclamadas vantagens da manipulação genética para a evolução científica e do próprio Homem. Diogo

Ferreira, 11º04

REFLEXÕES

«Na minha opinião, a manipulação genética deve ser utilizada pois não podemos negar aos nossos filhos a

possibilidade de viverem com saúde. Não podemos negar também o alimento a quem tem fome, alimento esse

que poderia ser produzido através desta técnica. No entanto, não podemos esquecer os valores humanos como a

dignidade. Para tal é necessário que existam regras, ou seja, é necessário que o uso da manipulação genética

seja controlado. Não devemos, por exemplo, selecionar a cor dos olhos ou do cabelo dos nossos filhos, ou

determinar as suas capacidades intelectuais, pois não somos donos do seu destino. Podemos ajudá-los, mas não

“brincar” com o seu futuro. O ser humano é imperfeito, logo não pode arriscar determinar as características

integrais das gerações futuras pois certamente que não faria todas as melhores escolhas, poderia até pôr em risco

a própria continuidade da raça humana.» Ana João Fernandes, 11º04

A diversidade é algo de positivo que a ciência não deve anular.

A nossa individualidade torna-nos especiais e deve ser preservada.


86

II PARTE O Fernando Silva estava entusiasmado. Finalmente ia poder ter a sua privacidade! Aos 25 anos decidira comprar

uma casa. Após ter visitado alguns apartamentos, encontrou o que procurava. Não era muito espaçoso, mas tinha

todo o conforto que ele desejava. Faltava apenas conseguir o empréstimo bancário. Mas, uma vez que tinha um

emprego estável e a vida organizada, não pensou que isso o impedisse de realizar o seu sonho. Entrou no banco e

dirigiu-se ao balcão cuja tabuleta dizia “Empréstimos bancários”. Do outro lado, um funcionário deu-lhe as boas

vindas com um sorriso simpático e convidou-o a sentar-se.

“Boa tarde” – disse o Fernando – “Estou a pensar comprar um apartamento e queria pedir um empréstimo ao

vosso banco para poder adquiri-lo.”

Conversaram sobre o tipo de empréstimo que iria ser efetuado, sobre o valor total do imóvel, etc.

“Muito bem!” – disse o funcionário após terem acertado todos os pormenores do contrato que iriam efetuar –

“Temos apenas que tratar dos impressos e dos documentos necessários para poder requisitar o empréstimo ao

banco. Precisamos também de uma amostra do seu sangue.”

“Amostra de sangue? Para quê?” – disse surpreendido o Fernando.

O funcionário não conseguiu evitar um sorriso – “Tenha calma, Sr. Fernando. É apenas um protocolo do banco.

Uma vez que o empréstimo bancário tem que ser assegurado por si, é necessário que faça um seguro de vida.

Ora, para fazer esse seguro tem que comprovar que não está doente. Deste modo, a amostra de sangue que nos

fornecer será analisada pelo nosso laboratório e poderemos determinar que está de perfeita saúde e que poderá

fazer o nosso seguro de vida. É o procedimento normal numa situação destas!”

“Sendo assim, diga onde tenho que me dirigir para tentar despachar este processo o mais depressa possível!” –

respondeu o Fernando, desejoso por ver estes aspetos burocráticos despachados para poder finalmente ter a sua

tão desejada casa.

“Muito bem, basta que assine este documento a dizer que nos autoriza a realizar esta análise e podemos

despachar isso ainda hoje. Eu vou ligar já para a nossa clínica a marcar a sua recolha de sangue para esta tarde.”

“Não foi muito difícil” – pensou o Fernando, enquanto assinava a declaração e preenchia o resto da papelada que

era necessária.

“Pronto, Sr. Fernando. É tudo. Basta agora ir até à clínica e fazer a recolha de sangue para que tudo esteja

tratado. Dentro de aproximadamente quinze dias receberá a resposta do banco ao seu pedido de empréstimo e, se

O PODER DA

INFORMAÇÃO GENÉTICA


87

for aprovado, poderá comprar a sua casa! – disse o funcionário enquanto estendia a mão ao Fernando para o

cumprimentar – “Tenha um bom resto de dia!”

Ao sair do banco, o Fernando não podia estar mais contente. Não só tinha encontrado a casa dos seus sonhos,

como tinha já despachado a papelada do empréstimo no banco. Dirigiu-se imediatamente à clínica, onde uma

enfermeira esperava por ele. Após a recolha de sangue, resolveu visitar mais uma vez a sua futura casa.

Passadas duas semanas, o Fernando recebeu pelo correio uma carta do banco.

Com um largo sorriso nos lábios, apressou-se a ler o seu conteúdo. Em poucos segundos, mudou de expressão. O

Fernando não queria acreditar no que lia!

“O seu empréstimo foi negado por questões de saúde!...” – disse, incrédulo, em voz alta – “Questões de saúde?

Eu?! Nunca me senti tão bem!...”

Intrigado, dirigiu-se imediatamente à agência do banco e pediu para falar com o funcionário que o atendeu quando

lá esteve.

“Boa tarde, Sr. Fernando!” – disse o funcionário, acolhendo-o com o mesmo sorriso da outra vez – “Teve notícias

do banco, foi?”

“Sim, recebi a resposta do banco. Diz aqui que o meu empréstimo foi negado por questões de saúde. De que

estão vocês a falar? Eu estou em perfeita saúde como qualquer pessoa pode ver!” – respondeu o Fernando.

“Tenha calma, Sr. Fernando. Certamente foi engano do banco, não se preocupe. Vou chamar o gerente para poder

esclarecer esta situação, o.k.?”

O funcionário entrou num gabinete e, momentos depois, saiu de lá um homem engravatado que se dirigiu até ele.

“Boa tarde, Sr. Fernando. O meu nome é António Santos e sou o gerente deste banco. Por favor, venha comigo

até esta sala para podermos falar mais à vontade” – disse o gerente mal chegou à beira do Fernando.

Dirigiram-se até uma sala e sentaram-se em lados opostos da secretária que ocupava a área central do

compartimento.

“Ora muito bem” – disse o gerente, enquanto procurava o processo do Fernando no computador – “Aqui está o seu

processo. Pois é, isto está realmente complicado. O seu pedido de empréstimo foi mesmo negado...

Diz aqui que isso se deve a...”

“...Questões de saúde, eu sei!” – completou o Fernando, visivelmente irritado com toda esta situação – “Mas isso

só pode ser engano. Como pode ver, estou de boa saúde!!!”

“Realmente, este caso tem que ser clarificado. Dê-me um momento que eu vou contactar a clínica para ver o que

se passa.” – disse o gerente do banco, enquanto se levantava para realizar o telefonema.

Após alguns minutos, voltou a entrar na sala e dirigiu-se num tom mais cuidadoso ao Fernando.

“Bem... Realmente o seu caso é especial... Estive a falar com o geneticista da clínica que me disse que o Sr.

Fernando tem uma mutação num gene considerado de risco pelo banco...”

“Gene de risco???” – exclamou o Fernando – “De que está a falar?”

“A análise que solicitamos que fizesse envolve uma análise genética, ou seja, é feita uma análise ao seu genótipo

para rastrear vários genes considerados de risco. Estes genes são responsáveis por determinadas doenças, como

o Distrofia muscular de Steinert.”


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“Distrofia muscular de Steinert?! Está-me a dizer que eu tenho “Distrofia muscular de Steinert (DMS)” – o

Fernando não queria acreditar no que lhe diziam...

“Não! Não foi isso que eu disse... O que lhe estou a tentar dizer é que a sua análise deu positivo para um dos

genes de risco. Neste caso, o gene DMPK. Este gene está envolvido no desenvolvimento de distrofias musculares,

ou seja, é muito provável que o Sr. Fernando venha a desenvolver Distrofia muscular de Steinert nalgum momento

da sua vida futura.”

“Mas eu li nalgum lado que qualquer pessoa tem essa possibilidade !!! Por que razão o meu caso é especial?” –

perguntou o Fernando.

“Bem, do ponto de vista do banco, o facto do Sr. Fernando ter testado positivo para o gene DMPK, coloca-o numa

situação de maior risco que o resto da população de desenvolver uma distrofia muscular. Assim, o seu empréstimo

é considerado um investimento pouco seguro para o banco. Essa foi a razão que nos levou a recusar o seu

pedido.”

“Mas isso é um absurdo!!! Recusam-me um empréstimo por causa de uma doença que não tenho mas que posso

vir a ter?” – disse o Fernando, levantando-se da cadeira.

“Peço desculpa, mas... é a política deste banco! Passe bem.” – disse secamente o gerente do banco.

QUESTÕES DE DISCUSSÃO:

1 – Desenvolva um protocolo laboratorial para o processo utilizado para rastrear os genes considerados pelo

banco “de risco”.

2 – Discuta a validade dos resultados obtidos por esse exame.

3 – Relacione o gene DMPK com a probabilidade de desenvolver Distrofia muscular de Steinert .

4 – Analise criticamente o modo como foi requisitada a análise de sangue da qual se fez a análise genética.

5 – Discuta a legitimidade do banco em fazer esse exame genético aos seus clientes.

6 – Analise os aspetos éticos envolvidos nesta situação e decida sobre quem deverá ser detentor da informação

genética de cada um.

7 – Faça uma lista com as regras que considerar importantes na obtenção e utilização da informação genética de

cada pessoa.


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PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE DISCUSSÃO DO TEXTO “O PODER DA INFORMAÇÃO GENÉTICA”

1- Qualquer resposta deve ser aceite, desde que esteja cientificamente correta e mencione qualquer uma ou mais das técnicas estudadas (técnicas de Southern blotting e PCR na análise direta do tamanho da repetição CTG no cromossoma19 ) previamente neste laboratório.

2 - Os resultados apenas indicam uma maior probabilidade do Fernando vir a desenvolver a distrofia muscular de

Steinert que o resto da população. Não garante esse resultado. 3 - O gene DMPK é considerado um gene regulador . Deste modo, qualquer mutação que inative esse gene

aumenta a probabilidade do indivíduo portador da mutação vir a desenvolver este tipo de distrofia.. 4 – A Instituição bancária ao impor que o Fernando realize testes genéticos está a invadir a privacidade e a

confidencialidade do seu património genético. 5 – Os testes genéticos mandados efetuar pela entidade bancária para a situação de um empréstimo para uma

casa estão previstos no projeto de lei nº 28/IX de 2004, pelo que este ato está em consonância com os princípios regentes na lei portuguesa. Porém a questão ética essencial, prende-se com o grau e com a forma de envolvimento do gerente do banco na tomada de decisão.

6 – Aspetos éticos envolvidos nesta situação: - Ao ser negado o empréstimo bancário ao Fernando com base no resultado do seu património genético, está

a ser vítima de discriminação e de estigmatização, o que é eticamente condenável. - Está em causa a proteção da liberdade individual, delimitando uma zona da vida pessoal virtualmente

inacessível a qualquer intromissão externa. - Há prevalência dos interesses da Instituição bancária sobre os interesses do Fernando. Assim sendo,

coloca-se em causa o primado do ser humano, e da sua dignidade, como fundamento da sociedade plural e do estado de direito.

- A informação genética faz parte de nós próprios e deve ser tratada como qualquer outro tipo de informação pessoal, sujeita às mesmas regras de confidencialidade. Deste modo, quem deverá ser detentor da informação genética de cada um é o próprio.

7 – Regras para a obtenção e utilização da informação genética de cada pessoa: - Não autorizar o acesso de terceiros à informação genética, sem o consentimento do próprio. - Todos os agentes implicados na realização dos testes genéticos, devem guardar segredo profissional, de

modo a haver privacidade individual e a confidencialidade dos resultados.


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CONCLUSÕES

Alterar-se o futuro de uma pessoa é eticamente justificável? Não. Todas as pessoas têm o direito de

tomar as suas próprias decisões, construindo o seu próprio rumo de vida.

Ser portador dos melhores genes e consequentemente melhores características, não implica a sua

hegemonia a todos os casos, não implica imortalidade e felicidade para sempre. Não são as bases nitrogenadas

que conferem valor aos atos humanos, mas sim a coragem, o amor e outros sentimentos que são características

da raça humana…

Conclui-se, portanto que a carga genética constitui apenas um dos fatores que influem nas nossas

características, pois, em sentido amplo, a conjugação entre os genes, o espírito e o meio é que devem ser levados

em conta sem menosprezo por nenhum.

CONSIDERAÇÕES FINAIS: Muitos autores acreditam que o século XXI seja o século da Biotecnologia , outros autores vão ainda mais longe e

afirmam que “as Ciências da Vida e a Biotecnologia constituirão a base da nova vaga de economias baseadas no

conhecimento, possuindo um grande potencial para melhorar a qualidade de vida através da criação de empregos

altamente especializados, da melhoria da competitividade e do crescimento económico da Europa, da melhoria dos

cuidados de saúde e de novos instrumentos para enfrentar os diferentes desafios, tais como a proteção do

ambiente”. Mesmo que esta estimativa não se verifique inteiramente, é inegável que a Biotecnologia será muito

importante ao nível sócio-económico no futuro próximo. Deste modo, é imperativo formar novas gerações de

cidadãos mais atentos a esta realidade quer a nível profissional, quer a nível social. É necessário preparar a

sociedade para que os seus cidadãos possam participar ativamente em debates nacionais, europeus e

internacionais, tomando uma posição informada e responsável perante assuntos muito complexos e controversos

referentes à Biotecnologia Os cidadãos cientificamente alfabetizados estão mais aptos a reconhecer a enorme

responsabilidade que está patente em decisões que dizem respeito à aplicação da ciência e da tecnologia.

A escola não pode passar ao lado desta realidade e tem a obrigação de participar ativamente na formação das

gerações futuras. O projeto aqui apresentado foi pensado tendo em conta esta realidade.

Este projeto foi pensado de modo a que os alunos participem ativamente em todas as etapas do método científico.

Deste modo, pretende-se que os alunos se envolvam totalmente na investigação que estão a desenvolver e

possam refletir sobre todo o processo investigativo. Ao providenciar uma maior autonomia aos alunos, desenvolve-

se a sua capacidade de raciocínio e dá-se espaço para a sua curiosidade e criatividade. O princípio subjacente à

realização deste trabalho é o de que os alunos aprendem de forma mais efetiva quando lhes é dada a

oportunidade para questionarem, resolver problemas, desenhar e implementar atividades experimentais.


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O percurso educativo implementado neste projeto foi pensado para abordar a Biotecnologia na sala de aula de

forma inovadora. Ao dar aos alunos a oportunidade de participarem em todas as fases do processo investigativo,

permite-se que eles se envolvam intelectual e emocionalmente no seu próprio processo educativo. Além disso, ao

percorrerem os vários momentos do processo investigativo, os alunos vão formando uma imagem mais clara do

que é a Biotecnologia, das suas aplicações práticas, das suas implicações éticas e do modo como esta área do

conhecimento pode revolucionar o futuro da humanidade.

Muitos dos materiais para uso na sala de aula, estão de acordo com a abordagem da relação Ciência-Tecnologia-

Sociedade (CTS) que se deseja atualmente para a educação em ciência. Para além de mostrarem uma

abordagem CTS, muitos dos recursos educativos revelaram que estes são um excelente meio para introduzir

debates sobre bioética, colocando os alunos perante diversos dilemas que os conduzem a desenvolver o

pensamento crítico e a compreender que para se ser um cidadão responsável numa democracia, tem de estar bem

informado cientificamente. Esta compreensão poderá constituir em última análise, uma motivação intrínseca do

aluno em se tornar cientificamente literado.


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BIBLIOGRAFIA:

[1] Comissão das Comunidades Europeias (2001). Uma visão estratégica das Ciências da Vida e da Biotecnologia: documento de consulta. Bruxelas, pp. 3-6.

[2] Hodstein, A., Lunetta, V.N. (2004). The Laboratory in Science Education: Foundations for the Twenty-First Century. Science Education, pp. 29-49.

[3] Huang, C., (2004). Virtual Labs: E-Learning for Tomorow. PLoS Biology 6, pp. 734-735.

[4] Johnstone, A.H., Al-Shuaili, A. (2001). Learning in the laboratory; some thoughts from the literature. U. Chem. Ed. 5, pp. 42-50.

[5] Ribeiro, Nuno ( 2006). Tese de mestrado “Laboratório Virtual de Biotecnologia: Proposta de Abordagem dos recentes avanços tecnológicos da Biotecnologia e respectivas implicações éticas numa perspectiva investigativa no ensino da Biologia”. Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.

[6] Scheckler, R.K. (2003). Virtual labs: a substitute for tradicional labs? Int. J. Dev. Biol. 47, pp. 231-236.

[7] Videira, A. et al. ( 2001). Engenharia Genética – princípios e aplicações. Lidel, Lisboa, p. 2.

Projeto Biotecnologia aplicada à Ciência

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