BIOTECNOLOGIA_teoria

Melhoramento Genético Clássico: a Seleção Artificial
Seleção artificial é o processo conduzido pelo ser humano de cruzamentos seletivos com o
objetivo de selecionar características desejáveis em animais, plantas. Estas características
podem ser, por exemplo, um aumento da produção de carne, leite, lã, seda ou frutas. Para esse
fim
foram,
e
são,
produzidas
diversas
raças
domésticas,
como cães, gatos, pombos, bovinos, peixes e plantas ornamentais.
Os processos de seleção artificial são o endocruzamento e formação de híbridos. Através do
endocruzamento o homem promove uma seleção direcional escolhendo os indivíduos
portadores das características que pretende selecionar e promove o cruzamento entre os
indivíduos selecionados; nas gerações seguintes faz o mesmo tipo de seleção. Desta forma,
os genes responsáveis pelas características escolhidas têm aumentado sua frequência e tendem
a entrar em homozigose. A população selecionada tem a variabilidade genética reduzida através
da semelhança cada vez maior entre os indivíduos que a compõem. É desta maneira que são
produzidas linhagens puro-sangue de cavalos, cães etc. Ao mesmo tempo, o criador evita
a reprodução de indivíduos que não possuam as qualidades desejadas. Desse modo, a seleção
feita por criadores apresenta aspetos positivos e negativos.
ENGENHARIA GENÉTICA
Manipulação genética e modificação genética são termos para o processo de manipulação
dos genes num organismo, geralmente fora do processo normal reprodutivo deste. Envolvem
frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do DNA num ser vivo, geralmente
para exprimir um gene. O objetivo é introduzir novas características num ser vivo para aumentar
a sua utilidade, tal como aumentando a área de uma espécie de cultivo, introduzindo uma nova
característica, ou produzindo uma nova proteína ou enzima.
- Enzimas de Restrição (=endonucleases de restrição): Enzimas de restrição, também chamadas
nucleases de restrição (ECORI neste exemplo), circundam a molécula de DNA no ponto a ser
digerido (sequência GAATTC). Cortando uma fita da dupla hélice num ponto e a segunda fita em
um ponto diferente e complementar (entre as bases G e A). As fitas simples separadas possuem
pontas coesivas complementares, as quais permitem a perfeita recombinação.
Estas enzimas são utilizadas pela bactéria Escherichia coli (ECORI neste exemplo) para cortar o
DNA viral que penetram em seu citoplasma! A partir da descoberta destas enzimas, os
pesquisadores puderam manipular o DNA com extrema precisão. Esta descoberta revolucionou
a biologia molecular, porque possibilitou montar moléculas de DNA recombinante.
- Eletroforese: Os fragmentos de diferentes tamanhos, gerados pelo corte de um DNA com
determinada endonuclease de restrição, podem ser separados uns dos outros por meio de uma
técnica denominada eletroforese. A eletroforese é a separação de moléculas, conforme o
tamanho, a forma ou carga, através da migração das partículas carregadas num determinado
meio, sob a influência de uma diferença de potencial. Na eletroforese em gel de poliacrilamida
(PAGE) as proteínas migram através dos poros do gel em resposta a um campo elétrico. O
tamanho desses poros diminui para concentrações crescentes de acrilamida. A facilidade com
que as proteínas migram através do gel é condicionada pelo tamanho dos poros do gel e pelo
peso molecular das proteínas. Considerando um determinado tamanho de poro, tem-se que
quanto menor for o peso molecular da proteína mais facilmente ela migrará em relação às
proteínas de alto peso molecular.
Através deste processo é capaz de detectar fragmentos específicos de DNA, além de
testes de paternidade, identificação de assassinos, etc.
Os testes de identificação de pessoas pelo DNA utilizam sondas capazes de detectar
trechos do DNA humano que variam muito entre as pessoas de uma população. Essas regiões
são conhecidas como VNTR (Variable Number of Tandem Repeats). O conjunto de alelos de loci
VNTRs é específico para cada indivíduo (polimorfismo), com exceção de gêmeos univitelinos.
- Clonagem: método científico artificial de reprodução que utiliza células somáticas (aquelas que
formam órgãos, pele e ossos) no lugar do óvulo e do espermatozoide. Vale lembrar que é um
método artificial, pois, como sabemos, na natureza, os seres vivos se reproduzem através de
células sexuais e não por células somáticas. As exceções deste tipo de reprodução são os vírus,
as bactérias e diversos seres unicelulares.
Em 1996, no Instituto de Embriologia Roslin, Escócia, o embriologista Dr. Ian Wilmut
conseguiu clonar uma ovelha, batizada de Dolly. Após esta experiência, vários animais foram
clonados, como por exemplo, bois, cavalos, ratos e porcos.
A ovelha Dolly, foi gerada de células somáticas mamárias retiradas de um animal adulto.
A parte nuclear das células, onde encontramos os genes, foram armazenadas. Na fase seguinte,
os núcleos das células somáticas foram introduzidos dentro dos óvulos de uma outra ovelha, de
onde haviam sido retirados os núcleos. Desta forma, formaram-se células artificiais. Através de
um choque elétrico, as células foram estimuladas, após um estado em que ficaram
"dormindo". Os genes passaram a agir novamente e formaram novos embriões, que
introduzidos no útero de uma ovelha acabou por gerar a ovelha Dolly.
A ovelha Dolly morreu alguns anos depois da experiência e apresentou características de
envelhecimento precoce. O telômero (parte do cromossomo responsável pela divisão celular)
pode ter sido a causa do envelhecimento precoce do animal. Por isso, o telômero tem sido alvo
de pesquisas no mundo científico. Os dados estão sendo até hoje analisados, com o objetivo de
se identificar os problemas ocorridos no processo de clonagem.
A embriologia e a engenharia genética tem feito pesquisas também com células-tronco e
na produção de órgãos animais através de métodos parecidos com a clonagem.
Observação: Vetor de clonagem: veículo de clonagem; pequena molécula de DNA autoreplicativa na qual o DNA exógeno é inserido. Há vários tipos: plasmídeos, fagos (vírus) e
cromossomos artificiais de bactéria (BAC) e levedura (YAC). Os vetores de clonagem podem ser
usados como vetores de transformação para inserir DNA exógeno em uma célula hospedeira.
Vírus diferentes fazem coisas diferentes – alguns atacam o fígado, outros o sistema nervoso,
alguns inserem seu DNA no genoma hospedeiro, outros não. Mas há uma restrição ao uso de
vírus: nosso sistema imunológico está preparado para rejeitá-los.
- Transgenia: É a inserção de um gene no genoma de um organismo, utilizando um veículo
(carreador) de clonagem, uma técnica da engenharia genética, resultando em organismos
transgênicos, também chamados de geneticamente modificados. Pela transgenia, tem sido
possível obter plantas com melhor desempenho no sentido de produzir mais vitamina, resistir
mais ao ataque de insetos, ser imune a viroses, resistir mais às condições adversas do meio
ambiente, além de outros atributos desejáveis.
Por exemplo, genes produtores de insulina humana podem ser transfectados em
bactérias Escherichia coli. Essa bactéria passa a produzir grandes quantidades de insulina
humana que pode ser utilizada com fins medicinais.
A alteração genética é feita para tornar plantas e animais mais resistentes e, com isso,
aumentar a produtividade de plantações e criações. A utilização das técnicas transgênicas
permite a alteração da bioquímica e do próprio balanço hormonal do organismo transgênico.
Hoje muitos criadores de animais, por exemplo, dispõe de raças maiores e mais resistentes à
doenças graças a essas técnicas.
Os transgênicos já são utilizados inclusive no Brasil. Mas ainda não existem pesquisas
apropriadas para avaliar as consequências de sua utilização para a saúde humana e para o meio
ambiente.
Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
- Aumentar a produção aumentar a produção de alimentos com redução nos custos de
produção;
- Aumento da resistência induzida diminuindo assim, a necessidade do uso de herbicidas;
- Produção de alimentos de maior qualidade nutricional e menor perecibilidade;
- Produção de anticorpos em plantas transgênicas e a possibilidade de a distribuição em
massa;
- Introdução de novas características não existentes no organismo em seu estado
original.
Desvantagens e Riscos:
*À saúde humana:
- Aumento das alergias pela transferência de genes de uma espécie para a outra porque
a alergia é causada pelas proteínas que são produzidas por determinada espécie e a
transferência de genes pode levar a esta característica de se fabricar mais ou outra
proteína.
- Prejudicar seriamente o tratamento de algumas doenças de homens e animais. Isto
ocorre porque muitos cultivos possuem genes de resistência antibiótica. Se o gene
resistente atingir uma bactéria nociva, pode conferir-lhe imunidade ao antibiótico,
aumentando a lista, já alarmante, de problemas médicos envolvendo doenças ligadas a
bactérias imunes;
- Aumento de resíduos de agrotóxicos: Alguns dos produtos transgênicos têm como
característica adquirirem resistência aos efeitos dos agrotóxicos, como a soja transgênica
“Roundup Ready”, resistente ao herbicida Roundup, permitindo uma utilização mais
intensa do agrotóxico, cujos resíduos permanecerão nos alimentos e poluirão os rios e o
solo.
*Ao meio-ambiente:
- Fluxo gênico: pode ocorrer a transferência de gens da planta transgênica para uma
espécie diferente que pode ser um parente silvestre ou plantas daninhas sexualmente
compatíveis podendo gerar desequilíbrio nas cadeias alimentas e no próprio ecossistema;
- Desenvolvimento de resistência em pragas e doenças se houver a transferência do gen
resistente da planta.
- Células-tronco: As células-tronco, também conhecidas como células-mãe ou células
estaminais, são células que possuem a capacidade de se dividir dando origem a células
semelhantes às progenitoras.
As células-tronco dos embriões têm ainda a capacidade de se transformar, num
processo também conhecido por diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos,
nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as células-tronco são importantes,
principalmente na aplicação terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate
a doenças cardiovasculares, neurodegenerativas, diabetes tipo-1, acidentes vasculares
cerebrais, doenças hematológicas, traumas na medula espinhal e nefropatias. O principal
objetivo das pesquisas com células-tronco é usá-las para recuperar tecidos danificados por essas
doenças e traumas. São encontradas em células embrionárias e em vários locais do corpo, como
no cordão umbilical, na medula óssea, no sangue, no fígado, na placenta e no líquido amniótico.
Nesse último local, conforme descoberta de pesquisadores da Escola de Medicina da
Universidade de Wake Forest, no estado norte-americano da Carolina do Norte, noticiada pela
imprensa mundial nos primeiros dias de 2007. Há duas possibilidades de extração das células
estaminais. Podem ser adultas ou embrionárias:
Embrionárias – São encontradas no embrião humano e são classificadas como totipotentes ou
pluripotentes, devido ao seu poder de diferenciação célular de outros tecidos. A utilização de
células estaminais embrionárias para fins de investigação e tratamentos médicos varia de país
para país, em que alguns a sua investigação e utilização é permitida, enquanto em outros países
é ilegal.
Adultas – São encontradas em diversos tecidos, como a medula óssea, sangue, fígado, cordão
umbilical, placenta, e outros. Estudos recentes mostram que estas células estaminais têm uma
limitação na sua capacidade de diferenciação, o que dá uma limitação de obtenção de tecidos a
partir delas.
As
células
tronco podem se classificar de acordo com o tipo de células que podem gerar:
Totipotentes: podem produzir todas as células embrionárias e extra embrionárias;
Pluripotentes: podem produzir todos os tipos celulares do embrião, menos placenta e
anexos;
Multipotentes: podem produzir células de várias linhagens;
Oligopotentes: podem produzir células dentro de uma única linhagem;
Unipotentes: produzem somente um único tipo celular maduro.