Genética Molecular

A genética molecular é a área dentro da genética que estuda a estrutura e a função dos genes em nível molecular, utilizando métodos da genética e da biologia molecular.

A existência de variação na genética molecular das populações humanas foi demonstrada pela primeira vez em um estudo clássico publicado no início do século XX sobre o primeiro gene humano a ser descrito, o gene ABO, que determina os grupos sanguíneos. Diversos estudos decorreram a seguir, mas foi a descoberta da molécula que compunha os genes, o ácido desoxirribonucleico (DNA), na sua posterior identificação estrutural em dupla hélice por Watson e Crick, e nas evidências de que um gene era responsável pela síntese de uma proteína que a genética molecular surgiu.

As proteínas são as principais responsáveis pelas propriedades de um organismo. São as proteínas que determinam o que somos e o que não somos, mais do que moléculas de carboidratos e lipídios. Elas são responsáveis pelo metabolismo celular e pelos fatores de regulação necessários à expressão do conteúdo genético. Para dar origem a uma proteína, o DNA é transcrito em RNA mensageiro, que é então traduzido na sequencia de aminoácidos de um polipeptídio. Esse fluxo de informação do DNA para o RNA e para a proteína é o foco da biologia moderna e da genética molecular.

Anteriormente à genética molecular, a investigação genética era baseada na genética direta, onde a partir da observação de fenótipos diferentes, realizavam-se cruzamentos entre essas linhagens diferentes para analisar as proporções da prole. Assim partia-se para a identificação de gene e de diferenças moleculares. Com o desenvolvimento dos conhecimentos sobre o DNA e o modo pelo qual ele codifica a informação, tornou-se possível a realização da rota inversa. Este processo parte de um gene cuja estrutura molecular é conhecida e buscando sua contribuição para determinado fenótipo. Sendo a sequência do gene conhecida, sua função pode ser desvendada pela sua inativação ou pela diminuição da sua expressão.

Técnicas e aplicações da genética molecular

A genética molecular é base para várias áreas da ciência e da tecnologia. Suas aplicações são pontos fundamentais da engenharia genética. Quatro técnicas gerais são mais utilizadas: a amplificação utilizando a PCR (reação em cadeia da polimerase), a separação de DNA e RNA mensageiro e a detecção destes, e também a expressão de genes.

A tecnologia do DNA recombinante é uma das principais aplicações da genética e da biologia molecular, e tem enorme potencial biotecnológico, sendo empregada na produção de insulina humana, hormônio de crescimento, vacinas e enzimas industriais em grandes quantidades. Este conjunto de técnicas envolve a seleção do DNA de interesse, o corte do DNA em pontos específicos usando enzimas de restrição, a introdução do DNA no cromossomo do vetor, a clonagem do DNA utilizando as células bacterianas, o uso da PCR para amplificar a sequencia de interesse, o sequenciamento dos aminoácidos.

Dentre as aplicações da genética molecular ainda estão a terapia gênica, os transgênicos e os organismos geneticamente modificados.

Geral

Referências bibliográficas:

https://pt.wikipedia.org/wiki/Vacina%C3%A7%C3%A3o

https://www.todamateria.com.br/dna/

https://www.infoescola.com/biologia/clonagem/

https://www.infoescola.com/citologia/celulas-tronco/

https://biotecnologia711008459.wordpress.com/category/dna/

https://www.infoescola.com/biologia/genetica-molecular/

Griffiths, A. J. F., Wessler, S. R., Lewontin, R. C., Carroll, S. B. Introdução à genética. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009.

Nascimento, A. A. C., Espreafico, E. M., Larson, M. L. P., Monesi, N., Rossi, N. M. M., Rodrigues, V. Tecnologia do DNA recombinante. 2003. Universidade de São Paulo. Disponível em: < http://rbp.fmrp.usp.br/sites/default/files/apostilatd_2005.pdf >

Vacinação

Vacinação é a administração de uma vacina. As vacinas protegem o corpo de doenças infecto-contagiosas ou ajudam no tratamento contra essas doenças. Uma vacina é uma substância antigénica que estimula o sistema imunitário a desenvolver imunidade adquirida a determinado patógeno. Essa imunização previne ou atenua os efeitos de uma eventual infeção por esse patógeno. Quando uma grande porcentagem de uma população é vacinada, desenvolve-se imunidade de grupo. A vacinação é o método mais eficaz na prevenção de doenças infecciosas, salvando milhões de vidas em cada ano. A sua eficácia e segurança encontra-se amplamente estudada e comprovada.

As vacinas são geralmente administradas por injeção intramuscular na parte superior do braço, podendo também ser administradas por outro tipo de injeção, por punção, por via oral, por via transdérmica ou por via nasal. Enquanto algumas vacinas necessitam de uma única dose para garantir imunização durante toda a vida, outras vacinas necessitam de várias doses para serem plenamente eficazes, quer seja para produzir uma resposta imunitária inicial ou para reforçar uma resposta imunitária que diminui gradualmente com o tempo, como é o caso da vacina contra o tétano a cada 10 anos. As autoridades de saúde de vários países têm implementados planos de vacinação da população. Estes planos definem o calendário de todas as vacinas, que podem ser recomendadas ou obrigatórias. As vacinas incluídas nos planos diferem de país para país, dependendo da prevalência ou não de determinadas doenças. Podem ainda ser administradas vacinas específicas a pessoas que se deslocam a regiões onde determinada infeção seja endémica ou em que haja suspeita de terem estado expostas a determinada infeção.

DNA

O DNA (Ácido Desoxirribonucleico) é uma molécula presente no núcleo das células de todos os seres vivos e que carrega toda a informação genética de um organismo.

É formado por uma fita dupla em forma de espiral (dupla hélice), composta por nucleotídeos.

Estrutura do DNA

A molécula de DNA é constituída por três substâncias químicas:

1. Bases Nitrogenadas – Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G);
2. Pentose – Um açúcar que apresenta moléculas formadas por cinco átomos de carbono;
3. Fosfato – um radical de ácido fosfórico.

Os dois filamentos que constituem o DNA enrolam-se um sobre o outro e unem-se através de pontes de hidrogênio, que se formam entre as 4 bases nitrogenadas dos nucleotídeos:

• A – Adenina;
• T – Timina;
• C – Citosina;
• G – Guanina.

As pontes de hidrogênio são formadas entre os pares de bases: A-T e C-G. Adenina com Timina e Citosina com Guanina.

O DNA está tão compactado no núcleo celular, que se fosse possível esticá-lo, ele teria 2 metros de comprimento.

Todas as formas de vida do planeta, com exceção de alguns vírus, têm suas informações genéticas codificadas na sequência das bases nitrogenadas do DNA.

Clonagem

A clonagem é o processo utilizado para criar uma réplica geneticamente exata de uma célula, tecido ou organismo. O resultado da clonagem, que tem a mesma composição genética do original, é chamado de clone.

Existem diferentes tipos de clonagem:

• Clonagem natural: é o processo de reprodução assexuada de bactérias e alguns fungos, plantas e algas gerando populações de indivíduos geneticamente idênticos.
• Clonagem de genes: é a produção e amplificação de segmentos específicos de DNA através de um vetor.
• Clonagem reprodutiva: é o processo que consiste na fusão de uma célula somática, que é retirada de um indivíduo animal, com um óvulo ao qual foi previamente retirado o núcleooriginal.
• Clonagem terapêutica: é o processo que cria as células-tronco embrionárias, que podem ser utilizadas na produção de tecido saudável para substituir tecidos lesionados ou doentes no corpo humano.

O termo clone tem origem etimológica na palavra grega klon, que quer dizer broto de um vegetal, e foi citado pela primeira vez no início dos anos 1900, pelo botânico norte-americano Herbert J. Webber, para descrever uma colônia de organismos derivados de um único progenitor através de reprodução assexuada. Em humanos, existem clones naturais, os gêmeos univitelinos, que se originam da divisão de um único óvulo fertilizado.

As primeiras ideias de clonagem surgiram em 1938 quando Hans Spermann, embriologista alemão, propôs um experimento que consistia em transferir o núcleo de uma célula em estágio tardio de desenvolvimento para um óvulo. Em 1952, pesquisadores realizaram a primeira clonagem de sapos a partir de células embrionárias e assim demonstraram que a transferência nuclear era uma técnica de clonagem viável. Na década de 1980, foram criados os primeiros mamíferos por transferência nuclear.

Mas foi em 1996 que os fatos mais marcantes sobre a clonagem surgiram. Os pesquisadores Ian Wilmut e Keith Campbell divulgaram a clonagem da ovelha Dolly, gerada a partir de uma célula somática (já diferenciada) de um doador adulto. Nos anos subsequentes diversos outros mamíferos foram clonados, o que abriu espaço para um intenso debate sobre clonagem, especialmente a humana, que prossegue até os dias de hoje.

Assim como o uso de organismos geneticamente modificados ou transgênicos, a clonagem levanta inúmeras questões e preocupações éticas e sociais. Para muitos bioeticistas, a questão mais problemática é a utilização da técnica para melhoramento de indivíduos. Essa questão pode ter consequências perigosas, pois remete à possível criação de uma linhagem de “super-homens” com características muito diferentes daquelas dos demais humanos.

Em 2001, cientistas começaram a explorar essa tecnologia como uma maneira de criar animais pertencentes a espécies ameaçadas ou extintas. No Brasil, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) já realiza clonagens de bovinos e, junto com alguns parceiros, lidera o projeto de clonagem de espécies selvagens ameaçadas. No final de 2012, a Comissão de Meio Ambiente do Senado aprovou o projeto de lei que regulamenta as atividades de pesquisa, produção, importação e comercialização de animais clonados. A aprovação desta lei também deve garantir a prestação de contas à sociedade em relação às questões ambientais.

Células-tronco

As células tronco também são conhecidas como células fonte. Elas se tratam de um tipo muito específico de células que são capazes de dar origem a outras células, desempenhando um importantíssimo papel na reposição celular e na regeneração tecidual. Mais especificamente, para uma célula ser considerada célula tronco ela deve, obrigatoriamente, apresentar duas características: divisão contínua e capacidade de diferenciação.

A capacidade de divisão contínua, ou auto-replicação, é a capacidade que essas células têm de se multiplicar, gerando células iguais a si. Já a outra característica, o potencial de diferenciação, significa, simplesmente, o potencial que essas células têm de, em condições específicas, poder dar origem ou se transformar em outro tipo de células, com suas formas e funções específicas.

Com relação aos tipos de células tronco, é possível dividi-las em dois grupos, as células tronco embrionárias e as células tronco não embrionárias. Ambos os grupos possuem sua importância e particularidades, sendo que compartilham as mesmas características basilares: potencial de multiplicação e de diferenciação.

Melhores descobertas da Biotecnologia

Quinina

A Quinina é uma substância natural retirada da casca de uma planta medicinal conhecida como Cinchona calisaya ou Quina-amarela, utilizada para complementar o tratamento da malária, eliminando os protozoários da doença.

A descoberta da quinina pelo Ocidente data do final do século XVI e início do século XVII, durante a conquista do Império Inca pelos espanhóis na região do Peru. Nessa época, os invasores espanhóis tomaram conhecimento de uma árvore usada pelos índios para curar febre.

Uma lenda espanhola diz que um soldado, sofrendo de um acesso de malária no meio da selva, bebeu a água amarronzada de uma pequena lagoa onde árvores de quinina haviam caído. Ele então adormeceu, quando acordou, sua febre havia desaparecido. O soldado concluiu que a água foi responsável pela cura, e que ela era um tipo de “chá” feito do tronco e casca das árvores embebidos na água. Maravilhado, ele espalhou a notícia.

LSD

A dietilamida do ácido lisérgico é sintetizada a partir de um fungo do centeio (Claviceps purpurea) fazendo primeiramente ácido lisérgico obtido a partir da hidrólise catalítica da ergotamina (substância obtida no fungo) então é feita uma adição redutiva de Dietilamina no ácido formando Dietilamida do Ácido Lisérgico (LSD) .

A descoberta dos efeitos do LSD aconteceram quando Hofmann, após manuseio contínuo do produto de uma das substâncias isoladas, viu-se obrigado a interromper o trabalho que estava realizando devido aos sintomas alucinatórios que sofria naquele momento – a pequena quantidade de LSD absorvida pelo contato com a pele é, supostamente, o suficiente para provocar seus efeitos.

Suas propriedades psicodélicas permaneceram desconhecidas até 5 anos depois, quando Hofmann, dizendo ter um “pressentimento peculiar”, voltou a trabalhar com a substância química.

Dr. Hofmann chamou um médico, que não encontrou nenhum sintoma físico anormal, exceto suas pupilas dilatadas acentuadamente. Posteriormente, testou a substância novamente, em doses muito mais baixas, passando por experiências mais amenas, mas ainda assim surpreendentes, e percebeu que havia utilizado uma dosagem altíssima em seu auto-experimento inicial. Maravilhado e intrigado com os efeitos do LSD, nomeou a droga como importante substância psiquiátrica experimental e lançou-a à comunidade científica.

Botox

A doença do botulismo foi primeiramente descrita por Justinus Kerner em 1817. O diagnóstico clínico é feito pelos sintomas: paralisia muscular progressiva, iniciando-se pela face, fechamento do olho, dificuldade de deglutição, visão duplicada. Os sintomas progridem pela musculatura, causando dificuldades motoras e de respiração. Seus sintomas podem se confundir com doenças nervosas e diversas intoxicações, como as por pesticidas, o que, por  vezes, retarda o tratamento.

Em 1896, Emile Pierre Van Ermengen isolou uma bactéria do tipo bacilo Gram Positivo que ficou conhecido como Clostridium Botulinum. Após descobrirem seus efeitos tóxicos, no período da  Segunda Guerra Mundial, houve um interesse muito grande sobre armas biológicas e a toxina botulínica tipo A foi isolada em sua forma pura.

No final da década de 60, o oftalmologista Alan B. Scott, queria uma solução alternativa para um tratamento não cirúrgico do estrabismo. Ele testou a toxina Botulínica Tipo A em macacos, e foi bem sucedido no tratamento da paralisia deste músculo.

Na década de 70, o FDA (Food and Drug Adminstration) liberou o uso da toxina botulínica tipo A em humanos. Em 1982, foi feito um estudo multicêntrico com o uso da toxina botulínica tipo A para estrabismo e outros problemas musculares faciais, e um dos pacientes tratados relatou a diminuição das rugas glabelares.

Desde então, a Dermatologista Alastair Carruthers iniciou o tratamento com a toxina para rugas faciais.

Champanhe

Quem nunca se deliciou com uma deliciosa taça de champanhe?

Logo deve imaginar quanto trabalho tiveram para inventar esta bebida, porém o acaso teve um papel muito importante em sua criação.

Em 1695, vivia no norte da França um grande preparador de vinhos, dom Pierre Pérignon (1639-1715), que foi o mestre de adega da Abadia Beneditina de Hautvillers por 47 anos. Certo dia, este monge cego decidiu lacrar suas garrafas com cortiça completamente seca, em vez de usar tampas de madeira e fios de corda embebidos em óleo, como era habitual. Consequentemente, o dióxido de carbono produzido durante a fermentação, que conseguia passar através dos poros da madeira, ficou aprisionado pela nova rolha. Desse modo, Dom Pérignon recebeu os créditos de ter colocado as bolhas no champanhe.

Rapidamente, a invenção do monge encantou a população da região de Champagne, no nordeste da França. O novo vinho de Champagne viajou rumo às cortes de Paris e de outros países da Europa. Por volta de 1720, caixas do vinho já eram exportadas até para a rival Prússia, de Frederico Guilherme I, um apaixonado pela bebida.

Um dos motivos para a fama mundial da bebida é que ela passou a ser usada nas coroações dos reis franceses e, desta maneira, ficou conhecida como o vinho dos reis. A Dom Pérignon são atribuídas algumas mudanças fundamentais na produção do champanhe: Dentre as suas descobertas estão a mistura de diferentes vinhos da região, o uso de garrafas de vidro mais espesso, o uso da rolha de cortiça e a escavação de adegas profundas.

Cerveja

Você já parou para pensar há quantos anos o mundo saboreia a cerveja?

A cerveja não foi inventada, mas sim descoberta por acaso. Segundo estudiosos, nos tempos dos povos sumérios, uma pessoa esqueceu uma tigela com grãos de cevada ao relento. Durante a noite, choveu, e a cevada fermentou, formando um mingau. Alguém provou e, sem dúvida nenhuma, gostou do sabor, e, desde então, a cerveja vem sendo produzida. Esse mingau, depois de alguns dias parado, tornava-se ligeiramente efervescente e agradavelmente embriagante à medida que a ação de leveduras selvagens no ar fermentava o açúcar, transformando-o em álcool; ou seja, o mingau virava cerveja.

Com o tempo, descobriu-se que os cereais podiam ser armazenados para consumo por um longo tempo, e isso levou esses povos ao desenvolvimento de técnicas para colher, processar e armazenar grãos – uma das razões que também encorajaram as pessoas a permanecerem em um único local. Os grãos coletados provavelmente eram misturados em uma sopa, na qual eram jogadas pedras aquecidas pelo fogo. Os cereais contêm pequeninos grãos de amido, que quando colocados na água quente absorvem a umidade e depois ‘arrebentam’, soltando o amido na sopa e engrossando-a consideravelmente.

Além de engrossar a sopa, quando embebidos em água, os grãos começam a brotar com gosto doce. Nessa época, as fontes de açúcar eram poucas, sendo a doçura do grão ‘maltado’ altamente valorizada, estimulando o desenvolvimento de técnicas de preparação deliberada de malte, nas quais o grão era primeiro enxaguado e depois seco.

A cerveja provavelmente foi um dos fatores que ajudaram a humanidade a se afastar da caça e da coleta, indo em direção da agricultura e de uma vida sedentária baseada em pequenos assentamentos.