3º Ano Ensino Médio - Noturno - Biologia - Linguagens da Vida.
TEMA: Biotecnologia e DNA recombinante
BIOTECNOLOGIA
Biotecnologia pode ser definida como uso das tecnologias que utilizam organismos vivos, ou produtos elaborados a partir deles, para criar ou modificar produtos para fins específicos. As aplicações
mais importantes da biotecnologia estão relacionadas com a área da medicina, além da agricultura e
produção de alimentos e no meio ambiente.
Embora o ser humano utiliza a biotecnologia há milhares de anos, os conhecimentos em diversas
áreas científicas (microbiologia, bioquímica, genética, biologia molecular, nanotecnologia, engenharia
de processos, etc), e em especial os relacionados à molécula de DNA, revolucionaram o modo de manipular os organismos, a fim de obter certos produtos e processos. Assim, atualmente, a biotecnologia
apoia-se em grande parte nas técnicas de DNA recombinante.
1. Aplicações da Biotecnologia
Na Medicina:
• Produção de insulina, medicamentos e vacinas;
• Manipulação de animais, como o porco, para utilizar os órgãos em transplantes;
• Produção de anticorpos em laboratório para pacientes com sistema imunitário deficiente;
• Terapia gênica para tratamento de doenças como câncer, neurológicas e cardiovasculares, cujos
tratamentos convencionais não são eficientes;
• Pesquisa com células-tronco para fins terapêuticos.
Na Agricultura:
• Produção de insumos, tais como: fertilizantes, sementes e agrotóxicos;
• Melhoramento genético de plantas;
• Processamento de alimentos: alimentos transgênicos.
No Meio Ambiente:
• Biorremediação: dependendo do tipo de contaminação e das condições do ambiente são usadas
diferentes técnicas para reduzir ou eliminar contaminações no meio ambiente;
• Bioconversão de resíduos provenientes da agricultura;
• Produção de biocombustíveis a partir de organismos vivos ou de resíduos vegetais;
• Produção de plástico biodegradável a partir de microalgas.
2. Vantagem ou Desvantagem?
Muitas das aplicações da biotecnologia podem ser vantajosas para a humanidade, mas geram controvérsias a respeito das consequências sobre a saúde humana e animal, os impactos ambientais e a
sociedade. O certo é que ainda não se sabe ao certo os efeitos a longo prazo.
Benefícios da Biotecnologia
• aumento da produção de alimentos, motivado principalmente pela possibilidade de acabar com a
fome no mundo;
• possibilidade de se obter alimentos mais nutritivos e com propriedades medicinais;
• técnicas terapêuticas para doenças que ainda não tem cura, como o câncer, ou cujos tratamentos não são tão eficientes;
• produção de medicamentos, além de hormônios, anticorpos e insulina;
• uso da biorremediação para controlar e eliminar a contaminação nos ambientes;
• produção de produtos biodegradáveis para reduzir a poluição ambiental.
Impactos Negativos
• utilização intensiva de agrotóxicos e fertilizantes inorgânicos;
• interferência no equilíbrio da natureza;
• criação de sementes geneticamente modificadas (inférteis);
• “poluição genética”, uma vez que não é possível controlar os efeitos da disseminação de organismos geneticamente modificados no ambiente;
• alimentos transgênicos podem causar alergias, entre outros prejuízos.
• questões éticas relacionadas à clonagem de seres vivos;
• a produção de células-tronco produz estresse celular que pode ter como consequência o envelhecimento precoce, entre outras.
Histórico
Na antiguidade, há mais de 4000 anos atrás, já se utilizava técnicas de manipulação de seres vivos
para obter certos resultados; por exemplo, para fazer o vinho ou o pão, em que o segredo é a fermentação realizada por microrganismos, as leveduras. Com o desenvolvimento das diversas áreas científicas,
passou-se a entender como aconteciam os processos. No final do século XIX, os estudos microbiológicos de Louis Pasteur levaram-no a desvendar a fermentação em seus experimentos.
Com isso, deixou-se de acreditar na geração espontânea e as atenções voltaram-se ao estudo dos
microrganismos e da teoria celular. Após muitas pesquisas, os cientistas James Watson e Francis Crick
foram premiados por descobrir a estrutura da molécula de DNA em 1953.
Os objetivos iniciais da biotecnologia moderna eram voltados para questões de saúde humana e de
animais, com a utilização de microrganismos para a fabricação de remédios. Entretanto, as técnicas
se diversificaram bastante e atualmente são muitas as possibilidades de aplicação, tanto dentro da
medicina como nas outras áreas. Vale destacar que as pesquisas começaram a ser desenvolvidas nos
laboratórios das universidades e centros de pesquisa públicos, entretanto, atualmente quem domina as
pesquisas e o mercado da biotecnologia são as empresas privadas, grandes multinacionais farmacêuticas e agroquímicas, portanto os valores e objetivos são diferentes.
Aplicações da Engenharia Genética
São muitas as biotecnologias usadas no ramo da saúde, sendo essa uma das maiores áreas de aplicação dessas técnicas no Brasil. São usados órgãos de animais para transplantes, produção de insulina
e vacinas através da técnica de DNA recombinante, entre outras para produção de medicamentos, hormônios e anticorpos. Muito polêmicas são as abordagens relacionadas com a clonagem, que envolve
questões éticas. Assim mesmo, tem continuado as pesquisas e são aplicadas a clonagem reprodutiva,
em casos de infertilidade ou para evitar doenças futuras, e a clonagem terapêutica, que aponta para o
tratamento de doenças degenerativas usando células-tronco, como uma vantagem do método.
DNA RECOMBINANTE
O DNA recombinante são moléculas de DNA produzidas a partir da combinação de sequências de DNA
proveniente de diferentes fontes. A técnica central da metodologia do DNA recombinante é a clonagem molecular. A tecnologia do DNA recombinante é um conjunto de técnicas que permitem a manipulação do DNA.
1. As enzimas de restrição
As enzimas de restrição são fundamentais para a manipulação do DNA. Para que o DNA recombinante seja originado é necessária a ação das enzimas de restrição. Denominadas de endonucleases de restrição. São enzimas bacterianas que reconhecem sequências de pares de bases específicas na molécula de DNA e as cortam nesses pontos. Pode-se dizer que são “tesouras moleculares”.
2. Como o DNA recombinante é produzido?
A obtenção do DNA recombinante baseia-se na técnica de clonagem molecular. O processo pode ser resumido do seguinte modo: O primeiro passo é isolar um fragmento de DNA, que contém o gene de interesse. Lembre-se que cada gene origina uma proteína. O gene de interesse, agora isolado, é colocado em um meio com um fragmento de DNA bacteriano circular, o plasmídio e as enzimas de restrição. O plasmídio bacteriano possui sua capacidade de inserir um fragmento de DNA externo ao seu próprio genoma. As enzimas de restrição vão cortar uma determinada região do plasmídeo, onde será ligado ao fragmento de DNA de interesse.
O fragmento de DNA isolado unir-se-á com o DNA bacteriano, através das enzimas de ligação, ligases. Nesse momento, é originado o DNA recombinante. O próximo passo é introduzir o DNA recombinante em bactérias vivas ou diretamente em meio de cultura com elas. Após a incorporação do DNA recombinante, as bactérias serão capazes de produzir uma nova proteína, conforme os genes do fragmento de DNA isolados inicialmente.
I. Contribuição para estudos genômicos;
II. Transgênicos;
III. Produção de medicamentos e enzimas;
IV. Produção de diversas proteínas, como o hormônio de crescimento e a insulina;
V. Criação de vacinas sintéticas.
PARA SABER MAIS
ATIVIDADES
1 — (Enem 2014) Em um laboratório de genética experimental, observou-se que determinada bactéria
continha um gene que conferia resistência a pragas específicas de plantas. Em vista disso, os
pesquisadores procederam de acordo com a figura.
2 — (Enem 2012) Há milhares de anos o homem faz uso da biotecnologia para a produção de alimentos
como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por exemplo, são usados fungos unicelulares, chamados de leveduras, que são comercializados como fermento biológico. Eles são usados
para promover o crescimento da massa, deixando-a leve e macia. O crescimento da massa do pão
pelo processo citado é resultante da:
a) liberação de gás carbônico.
b) formação de ácido lático.
c) formação de água.
d) produção de ATP.
e) liberação de calor.
3 — (UFSC 2017) Na década de 1930, geneticistas japoneses produziram melancias sem sementes. O
método de produção foi baseado na exposição de sementes de melancias normais a substâncias
químicas que dobravam seu número de cromossomos. Depois cruzavam as melancias de sementes modificadas com melancias de sementes com número normal de cromossomos. Os descendentes desses cruzamentos não podiam produzir suas próprias sementes porque possuíam um
número anormal de cromossomos.
4 — Marque as alternativas corretas e some o resultado ao final:
1. As melancias obtidas pelos japoneses são um dos muitos exemplos de plantas transgênicas.
2. Aves como Chester e Fiesta, vendidas comercialmente, são obtidas por meio da transferência
de genes.
4. A seleção artificial não leva ao aparecimento de novas variedades de um animal ou planta.
8. Para a transferência de genes de uma espécie para outra, podem ser utilizados vírus como
transportadores dos genes.
16. Comprovadamente, os diferentes tipos de produtos oriundos dos organismos geneticamente
modificados trazem sérios riscos à saúde humana.
32. Mutações no DNA, portanto no genoma dos seres vivos, fazem parte do processo da evolução
biológica e podem ocorrer em qualquer ser vivo.
5 — (Enem 2015) A palavra “biotecnologia” surgiu no século XX, quando o cientista Herbert Boyer introduziu a informação responsável pela fabricação da insulina humana em uma bactéria, para que ela
passasse a produzir a substância.
As bactérias modificadas por Herbert Boyer passaram a produzir insulina humana porque receberam:
a) a sequência de DNA codificante de insulina humana.
b) a proteína sintetizada por células humanas.
c) um RNA recombinante de insulina humana.
d) o RNA mensageiro de insulina humana.
e) um cromossomo da espécie humana.
6 — (Acafe 2015/1) Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes
biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços. Sobre o tema, analise as afirmações a seguir.
I — As técnicas biotecnológicas possibilitam à Indústria Farmacêutica cultivar microrganismos
para produzir os antibióticos, por exemplo.
II — A Engenharia Genética ocupa um lugar de destaque como tecnologia inovadora, seja porque
permite substituir métodos tradicionais de produção de hormônio de crescimento e insulina,
seja porque permite obter produtos inteiramente novos (Organismos transgênicos).
III — Hoje, a utilização de plasmídeos bacterianos restringe-se à produção de novos medicamentos.
IV — Através de técnicas biotecnológicas é possível o tratamento de despejos sanitários pela ação
de microrganismos em fossas sépticas.
V — A aplicação da biotecnologia está limitada a área médica e de saúde.
Todas as afirmações corretas estão em:
a) I — II — IV
b) II — III — IV
c) III — IV — V
d) IV — V
e) III — IV
7 — (Unespar 2017) Sobre genética e biotecnologia, assinale o que for CORRETO.
a) O material genético dos vírus é unicamente o DNA;
b) As células nervosas são diferentes das células musculares porque contêm genes diferentes;
c) O tipo sanguíneo O é mais frequente e, por esse motivo, o alelo responsável por sua expressão
é dominante sobre os demais;
d) Terapia gênica consiste em substituir o alelo anormal que causa doença pelo alelo normal;
e) Enzimas de restrição são fundamentais à Engenharia Genética porque permitem a passagem
de DNA através da membrana celular.
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