BIOTECNOLOGIA
I.
INTRODUÇÃO
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“
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"Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os
processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de
resolver problemas e criar produtos de utilidade."
|
”
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A definição ampla de
biotecnologia é o uso de organismos vivos ou parte deles, para a produção de
bens e serviços. Nesta definição se enquadram um conjunto de atividades que o
homem vem desenvolvendo há milhares de anos, como a produção de alimentos
fermentados (pão,
vinho,
iogurte,
cerveja,
e outros). Por outro lado a biotecnologia moderna se considera aquela que faz
uso da informação genética, incorporando técnicas de DNA
recombinante.
II.
HISTÓRICO
Antes dos anos 1970,
o termo biotecnologia era utilizado principalmente na indústria de processamento de alimentos e na agroindústria.
A partir daquela época, começou a ser usado por instituições científicas do Ocidente
em referência a técnicas de laboratório desenvolvidas em pesquisa biológica,
tais como processos de DNA recombinante ou cultura de tecidos. Realmente, o termo deveria
ser empregado num sentido muito mais amplo para descrever uma completa gama de
métodos, tanto antigos quanto modernos, usados para manipular organismos
visando atender às exigências humanas. Assim, o termo pode também ser definido
como, "a aplicação de conhecimento nativo e/ou científico para o
gerenciamento de (partes de) microorganismos, ou de células e tecidos de
organismos superiores, de forma que estes forneçam bens e serviços para uso dos
seres humanos.
Há muita discussão - e
dinheiro - investidos em biotecnologia, com a esperança de que surjam drogas
milagrosas. Embora tenham sido produzidas uma pequena quantidade de drogas
eficazes, no geral, a revolução biotecnológica ainda não aconteceu na indústria farmacêutica. Todavia,
progressos recentes com drogas baseadas em anticorpos monoclonais, tais como o Avastin
da Genentech,
sugerem que a biotecnologia pode finalmente ter encontrado um papel a
desempenhar nas vendas farmacêuticas.
III. PRODUTOS DE ORIGEM BIOTECNOLÓGICA, POR
SETOR
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Setores
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Bens e serviços
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Agricultura
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adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores,
plantas transgênicas, etc
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Alimentação
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pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos,
etc.
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Química
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butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc
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Eletrônica
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biosensores
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Energia
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etanol, biogás
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Meio Ambiente
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recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água
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Pecuária
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embriões
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Saúde
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antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas,
reagentes e testes para diagnóstico, etc.
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IV. CLONAGEM
A reprodução assexuada é um método próprio dos
organismos constituídos por uma única ou por um escasso número de células, por
via de regra absolutamente dependentes do meio onde vivem e muito vulneráveis
às suas modificações.
Clonagem em biologia é o processo de
produção das populações de indivíduos geneticamente idênticos, que ocorre na
natureza quando organismos, tais como bactérias, insetos e plantas reproduzirem
assexuadamente. Clonagem em
biotecnologia refere-se aos processos usados para criar cópias de fragmentos de
DNA (Clonagem molecular), células (Clonagem Celular), ou organismos.
As
células-tronco, também conhecidas como células-mãe ou, erradamente, como
células estaminais, são células que possuem a melhor 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.
Extração das células-tronco
Embrionárias – São
encontradas no embrião humano e são classificadas como totipotentes
ou pluripotentes, devido ao seu poder de
diferenciação celular 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. Atualmente no Brasil o Supremo
Tribunal autorizou tais pesquisas.
Adultas – São
encontradas em diversos tecidos, como a medula óssea,
sangue,
fígado,
cordão umbilical, placenta,
e outros. Estudos recentes mostram que estas células-tronco têm uma limitação
na sua capacidade de diferenciação, o que dá uma limitação de obtenção de
tecidos a partir delas.
Definições de potência
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;
Oligopotentes: podem
produzir células dentro de uma única linhagem;
Unipotentes:
produzem somente um único tipo celular maduro.
V. TRANSGÊNICOS (OGM)
São organismos
que, mediante técnicas de engenharia genética, contêm materiais genéticos
de outros organismos. A geração de transgênicos visa organismos com
características novas ou melhoradas relativamente ao organismo original.
Resultados na área de transgenia já são alcançados desde a década
de 1970, na qual foi desenvolvida a técnica do DNA
recombinante.
A
manipulação genética recombina características de um ou mais organismos de uma
forma que provavelmente não aconteceria na natureza. Por
exemplo, podem ser combinados os DNAs de organismos que não se cruzariam por
métodos naturais.
POLÊMICA: Atualmente existe um debate bastante intenso relacionado à
inserção de alimentos geneticamente modificados (AGM) no mercado. Alguns mercados
mundiais, como o Japão,
rejeitam fortemente a entrada de alimentos com estas características, enquanto
que outros, como o Norte e Sul-Americanos e o Asiático têm aceito estas
variedades agronómicas. Desde 2004, após seis
anos de proibição, a União Européia autorizou a importação
de produtos trasngênicos. No dia 2 de
março de 2010, a União Européia aprovou o plantio de batata e milho
transgênicos no continente, após solicitações dos Estados
Unidos. A batata transgênica será destinada para a fabricação de papel, adesivos
e têxteis. O milho atenderá a indústria alimentícia. Cada país da União
Europeia poderá ser responsável pelo cultivo transgênico em suas fronteiras em
votação marcada para o meio do ano.
VI. PROJETO GENOMA HUMANO (PGH)
Genoma Humano (PGH) consistiu num esforço internacional para o
mapeamento do genoma humano, e a identificação de todos os nucleótidos
que o compõem. Após iniciativa dos Institutos Nacionais de Saúde estadunidenses
(National Institutes of Health –NIH), centenas de
laboratórios de todo o mundo se uniram à tarefa de sequenciar, um a um, os genes que codificam as proteínas
do corpo humano e também aquelas sequências de DNA que não são genes.
Laboratórios de países em desenvolvimento também participaram do empreendimento
com o objectivo de formar mão-de-obra qualificada em genómica.
Resultados imediatos: Foram
sequenciados todos os genes, em torno de 25.000 e constituindo pouco mais de
20% do material genético total humano.[6]
Por limitações tecnológicas, cerca de 1% do genoma não pode ser sequenciado por
possuir muitas repetições de bases nitrogenadas (centrómeros
e telómeros
dos cromossomas,
p. ex.).[7]
Também é importante ressaltar que a maior parte do genoma humano parece não ser
codificante e existe provavelmente
por razões estruturais e regulatórias. De todos os genes que tiveram sua
sequência determinada, aproximadamente 50% codificam para proteínas de função
conhecida.
Resultados gerais: Apesar dessas lacunas, a conclusão do
genoma já está facilitando o desenvolvimento de fármacos muito mais potentes, a
compreensão de diversas doenças genéticas humanas e facilitando a
realização de novos projetos genoma. O PGH já completou a descoberta de mais de
1800 genes de doença, assim como facilita a identificação de outros genes
associados a doenças. Além disso, pelo menos 350 produtos
biotecnológicos resultantes dos conhecimentos gerados pelo PGH estariam
passando por ensaios clínicos. As ferramentas desenvolvidas no
PGH continuam servindo para caracterizar genomas de outros organismos importantes.
ATIVIDADES
01. Acerca
dos organismos transgênicos, julgue os itens abaixo.
a. ( ) Transgênicos são
organismos produzidos com a tecnologia do DNA recombinante, que permite a
inclusão de genes de organismos de espécies diferentes no genoma de bactérias,
plantas e animais.
b. ( ) Organismos geneticamente
modificados podem ser resistentes a produtos químicos como herbicidas, ou agir
como inseticidas.
c. ( ) Os debates atuais a respeito dos
transgênicos resumem-se à questão da rotulagem, isto é, à obrigatoriedade da
apresentação, na embalagem de alimentos produzidos com técnicas da
biotecnologia, de informação relativa à natureza transgênica do produto.
d. ( ) As técnicas de
melhoramento genético tradicionais, como a poliploidização, podem ser
consideradas exemplos de biotecnologia aplicada à fabricação de organismos
transgênicos.
2. As pesquisas no campo da Engenharia Genética avançaram
consideravelmente na última década. Prova disso são os experimentos com clones
e, mais recentemente, os organismos transgênicos. Sobre os transgênicos, julgue
os itens.
a. ( ) São quaisquer organismos
em que se tenha introduzido uma ou mais seqüências de DNA (gene provenientes de
uma outra espécie, ou uma seqüência modificada de DNA da mesma espécie.
b. ( ) No
genótipo da Escherichia coli foi introduzido um gene humano responsável
pela síntese de glucagon utilizado no controle da diabetes.
c. ( ) Recentemente os porcos transgênicos
“humanizados” estão sendo produzidos para fins de doação de órgãos para
humanos.
d. ( ) Várias pesquisas com plantas transgênicas já
estão sendo feitas, como a soja resistente a diferentes tipos de herbicidas,
milho e algodão resistentes a insetos e herbicidas.
3. Considere o texto abaixo:
“Os alimentos transgênicos, produtos que
sofreram alteração genética com o objetivo de melhorar a qualidade, já ocupam
prateleiras dos supermercados nos Estados Unidos e Canadá, mas o consumidor não
sabe disso: não há lei que obrigue os fabricantes a informar que o produto sofreu
alteração genética. No Brasil, onde também não há obrigação de alertar o
consumidor, a multinacional Monsanto está tentando conseguir autorização do
Ministério da Ciência e Tecnologia para produzir soja transgênica no país. Os
benefícios [advindos de plantas transgênicas], porém, podem esconder riscos
ainda não esclarecidos […], pois os resultados das experiências podem ser
imprevisíveis. Até o momento, o resultado mais trágico do uso de produtos
transgênicos surgiu no Japão em 1989: 5000 pessoas ficaram doentes, 1500 se
tornaram permanentemente inválidas e 37 morreram”.
(Folha de São
Paulo, 6 de agosto de 1998).
Pela leitura do texto acima, pode-se concluir, corretamente, que:
a) toda planta transgênica produz substâncias altamente tóxicas ao ser
humano.
b) plantas transgênicas são aquelas cujos fenótipos se devem mais ao
ambiente do que aos genes.
c) manipulações genéticas podem alterar o funcionamento dos genes
naturais de um organismo.
d) as técnicas de transferência de genes por engenharia genética são altamente
seguras.
e) todas as plantas transgênicas são estéreis a partir da segunda
geração mutante.
4. Analise a tirinha abaixo:
Explique o que é alimento transgênico e como é obtido.
5. Atualmente, poucos assuntos geram tanta
controvérsia como os produtos transgênicos.
Esta interferência do homem na natureza se dá por
meio da engenharia genética.
Sobre este tema, destaque a afirmação correta:
a) O objetivo dos cientistas é criar novas
espécies, aumentando a produtividade e minimizando, por conseqüência, o uso de
herbicidas.
b) A aplicação da engenharia genética nos alimentos
teve origem em países do terceiro mundo, que apresentam uma grande incidência
de pragas na agricultura.
c) Modificar um organismo geneticamente significa
cruzar espécies diferentes, para se obter uma espécie nova que não ocorre
naturalmente.
d) A modificação genética dos alimentos consiste na
transferência de material hereditário de um organismo para outro receptor,
gerando novas combinações genéticas.
e) Os ambientalistas defendem o uso da engenharia
genética, pois os seus efeitos são totalmente previstos e controlados, não
trazendo perigos para a humanidade.
6. A biotecnologia consiste no uso de sistemas
celulares para o desenvolvimento de processos e produtos de interesse econômico
ou social. Analise as alternativas abaixo e assinale a(s) correta(s).
(01) Um clone significa qualquer grupo de células
ou organismos produzidos assexuadamente de um único ancestral sexuadamente
produzido.
(02) Vilmut e outros pesquisadores (1997) produziram
proles vivas via transferência nuclear de células somáticas adultas em ovelhas
e camundongos.
(04) A insulina humana e cultivares, como o milho,
a batata e a soja, ainda não têm sido possíveis de serem produzidos por
técnicas de engenharia genética.
(08) O melhoramento de plantas agrícolas é obtido
por meio do acúmulo de genes que conferem maior tolerância a doenças e melhor
qualidade aos produtos.
(16) Entre os métodos biológicos para a introdução
de genes em células de mamíferos, vírus e plasmídios podem ser utilizados como
vetores.
(32) O estudo do genoma humano não se baseia na
localização dos gens e seqüenciamento dos nucleotídeos dos 23 pares de
cromossomos.
(64) Plantas transgênicas são plantas que contêm um
ou mais genes introduzidos pela técnica de transformação genética.
Dê, como
resposta, a soma das alternativas corretas.
7. Indique a característica abaixo que não está
relacionada ao RNA:
a) É encontrado no nucléolo, cromossomas e
citoplasta.
b) Suas bases pirimídicas são citosina e uracila.
c) Cora-se pela reação de Feulgen.
d) Têm sequências de nucleotídeos que codificam
sequências específicas de aminoácidos.
e) Tem fita única e pareamento de bases.
8. Leia o texto abaixo e depois responda:
O Projeto Genoma Humano (PGH) e a
empresa norte-americana CELERA anunciaram neste ano o mapeamento de 98% do
genoma humano e o seqüenciamento dos 3,1 bilhões de bases do DNA humano.
(Folha
de São Paulo – 27/07/2000)
Sobre o assunto genoma, julgue os itens.
a. ( ) Genoma é o patrimônio genético de um ser
vivo.
b. ( ) O genoma dos homens é idêntico ao das
mulheres, uma vez que ambos pertencem à mesma espécie.
c. ( ) No DNA existem seqüências de códons formados
por trincas de bases nitrogenadas como a adenina citosina-uracila.
d. ( ) O seqüenciamento do material genético humano
permitirá, nos próximos anos, o conhecimento do genes causadores das doenças
hereditárias a partir de amostras de DNA.
9. Considere os seguintes seres:
I. cabra selecionada artificialmente, por
cruzamentos sucessivos, para aumentar a produção leiteira;
II. cana-de-açúcar obtida através de mudas;
III. soja transgênica clonada para melhoria da
qualidade biológica de suas proteínas.
Analisando-os quanto à variabilidade gênica,
explique
a) como os três grupos de seres se diferenciam entre
si;
b) de que forma os três grupos poderiam ser
afetados, no que se refere à perpetuação de sua própria espécie, em caso de
ocorrer uma catástrofe ambiental. Justifique.
10. Em todo o mundo, plantas transgênicas, como
soja, milho, algodão, batata, tomate e muitas outras, já ocupam cerca de 40
milhões de hectares, sendo os principais produtores os Estados Unidos, a
Argentina e o Canadá. Considere as afirmativas abaixo, que mostram os objetivos
da manipulação genética das plantas cultivadas.
I. Desenvolver variedades de plantas resistentes a
herbicidas ou a insetos.
II. Desenvolver variedades de plantas que produzam
frutos com melhor textura e de amadurecimento lento.
III. Desenvolver variedades de plantas resistentes
a geadas, acidez do solo e escassez de água.
Da análise das afirmativas acima podemos assegurar
que:
a) apenas I está correta.
b) apenas II está correta.
c) apenas I e II estão corretas.
d) apenas II e III estão corretas.
e) I, II e III estão corretas.
11. Escolha a alternativa que apresenta um exemplo
de transgenia.
a) Incorporação e expressão de gene humano que
codifica insulina por bactérias.
b) Desenvolvimento de um organismo completo a
partir de uma célula somática.
c) Organismo que apresenta tanto estruturas
reprodutoras masculinas quanto femininas.
d) Gene que sofreu mutações, originando múltiplos
alelos para um mesmo locus.
e) Organismo mais vigoroso, com muitos genes em
heterozigose, resultante do cruzamento de duas variedades puras distintas.
12. Os
avanços da Engenharia Genética têm permitido o conhecimento mais amplo dos
cromossomos.
Sobre este tema, analise os itens abaixo.
a. ( ) O mapeamento gênico de
um indivíduo permite informar se ele é portador ou não de genes causadores de
doenças.
b. ( ) O teste de paternidade
com base no DNA deve ser realizado exclusivamente em indivíduos sem doenças
sanguíneas, como a hemofilia.
c. ( ) O Projeto Genoma visa a localizar, nos
cromossomos humanos, todas as quebras provocadas pela radiação solar.
d. ( ) O gene para produção de insulina no homem
pode ser clonado em bactérias que passam a produzir este hormônio.
13. A engenharia genética, ciência muito em moda nos últimos anos,
produziu resultado científicos surpreendentes, tais como a clonagem, projeto
genoma, transgênicos e outros.
Dos conceitos abaixo,
assinale o que se refere aos transgênicos.
a) Multiplicação de animais a partir de uma única célula diplóide.
b) Seres formados através da transferência de embriões fertilizados in
vitro.
c) Animais com material genético idênticos produzidos por reprodução
assexuada.
d) Indivíduos cujo material genético já foi ou será totalmetne mapeado.
e) Animais ou vegetais que possuem, em suas células, gens implantados,
provenientes de espécies diferentes.
14. Explique detalhadamente o que é biotecnologia e suas aplicações,
exemplificando-as quando possível.
15. O Projeto Genoma visa a descobrir a seqüência total de bases
nitrogenadas das moléculas de DNA dos cromossomos humanos, para que seja
possível localizar os genes.
Sobre as conseqüências
desse Projeto para a Medicina, fizeram-se as seguintes previsões para as
próximas décadas:
I. Todas as doenças passarão a ter cura.
II. Doenças hereditárias poderão ser diagnosticadas precocemente.
III. Genes envolvidos em doenças serão identificados.
IV. Métodos preventivos eficazes contra doenças hereditárias serão
criados.
São corretas SOMENTE as previsões
a) I e II
b) II e III
c) I, II e IV
d) I, III e IV
e) II, III e IV
