BIOTECNOLOGIA

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BIOTECNOLOGIA
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BIOTECNOLOGIA
- Engenharia

• Multidisciplinar

- Genética
Plantas e animais com características desejáveis,
cultura de células e de tecidos, marcadores
genéticos, produção de antibióticos,...
É o conjunto de conhecimentos técnicos e métodos,
de base científica ou prática, que permite a
utilização direta ou indireta de organismos ou
seres vivos como parte integrante e ativa do
processo de produção industrial de bens e serviços
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CONSIDERAÇÕES GERAIS

• Informação Genética

DNA
RNA
PROTEÍNA
Transição
Citoplasmática
Nuclear
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CONSIDERAÇÕES GERAIS

• DNA

RNA
Transcrição

• Códon

Aminoácido

• Conjunto de Aminoácidos

PROTEÍNA
Tradução
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BIOTECNOLOGIA
TRADICIONAL x MODERNA
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BIOTECNOLOGIA

• Tradicional

- Fermentação
Sumérios
6000 a.C. bebidas alcoólicas grãos cereais
Babilônios
2000 a.C. fermento cerveja e pão
Egípcios

• Moderna

- Maior escala
Kornberg 1967 ponto de partida síntese de DNA
Revolução genética novas técnicas de
manipulação genética / tecnologia do DNA
recombinante
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BIOTECNOLOGIA

• Tradicional

- Seleção de organismos caracteres desejáveis /
cruzamento
- tempo transferências de genes NÃO desejáveis

• Moderna

- Transferência APENAS de genes desejáveis
- Doador espécie diferente
- preciso, rápido e eficiente
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Produtos Biotecnológicos

• Setores Bens e serviços
• Agricultura?Adubo composto, pesticidas, silagem,
  mudas de plantas ou de árvores, plantas
  transgênicas, etc
• Alimentação ?Pães, queijos, picles, cerveja,
  vinho, proteína unicelular, etc.
• Química ?Butanol, acetona, glicerol, ácidos,
  enzimas, metais, etc
• Energia?Etanol, biogás
• Meio Ambiente?Recuperação de petróleo, tratamento
  do lixo, purificação da água
• Pecuária? Embriões
• Saúde ?Antibióticos, hormônios e outros produtos
  farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para
  diagnóstico, etc.

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ENGENHARIA GENÉTICA, BIOENGENHARIA OU TECNOLOGIA
DO DNA RECOMBINANTE

• Técnicas para a manipulação do DNA para
• Identificar genes
• Isolar genes
• Multiplicar os genes dos mais diversos
  organismos.

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HISTÓRICO Eventos Importantes

• Produção de Insulina humana por engenharia
  genética

• Produção de Penicilina em escala industrial

• Identificação do material genético

• Tecnologia do DNA recombinante

• Estrutura do DNA

• Desenvolvimento de anticorpos monoclonais

• Técnica de PCR (Reação em cadeia da Polimerase)

• Primeiro uso da terapia gênica

• Projeto genoma

• Clonagem da ovelha Dolly

• Código genético decifrado

• Síntese in vitro do DNA

1943
1944
1953
1973
1975
1988
1990
1996
1982
1956
2000 -03
1961-66
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Elementos para a Engenharia Genética

• Enzimas de restrição
• DNA-ligase
• Clonagem em plasmídeos bacterianos
• Plasmídeos recombinantes
• Clonagem em vírus
• Animais e plantas transgênicos

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Clonagem Molecular
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Clonagem Molecular
- Obtenção DNA recombinante
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Plasmídeo
- Fita dupla
- Circular
- Extracromossômico
- Conjugação
- Resistência à antibióticos
- 4.000 pb
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ENZIMA DE RESTRIÇÃO
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Enzimas de Restrição
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(No Transcript)
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(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
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Eletroforese
- Conhecida desde 1930
- Difundida 1950-1960
- Movimentação de moléculas campo elétrico
- Matriz Agarose / Poliacrilamida
- Separa proteínas carga elétrica / peso
molecular
- Separa ácido nucléico peso molecular
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Eletroforese
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Eletroforese
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Clonagem

• Técnicas de duplicação utilizadas em genes,
  células, tecidos, órgãos e seres vivos
• Ocorre naturalmente em organismos unicelulares e
  plantas
• Pode ser definida como método artificial de
  reprodução utiliza células somáticas no lugar
  de células germinativas
• Fecundação substituída por fusão.

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Histórico da clonagem

• 1938 Idéia da clonagem. Hans Spermann -
  proposta de transferência do núcleo de uma célula
  em estágio tardio de desenvolvimento para um
  óvulo
• 1952 1a experiência do gênero - Clonagem de
  girinos
• 1970 pesquisa com embriões de Ratos
• 1979 pesquisa com embrião de ovelhas

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Histórico da clonagem

• 1981 Pesquisadores da Universidade de Genebra
  (Suíça) clones de ratos a partir de células
  embrionárias
• 1984 Stean Willadsen (Universidade de Cambridge)
  clonou uma ovelha a partir de células
  embrionárias jovens.
• Técnicas foram repetidas com outros animais

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Histórico da clonagem

• 1996 Surgiu a Dolly, que teve seu nascimento
  anunciado em 1997, tornando-se um marco na Era
  Biotecnológica.

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Métodos de clonagem

• Basicamente dois métodos
• Extração do material genético de célula somática
  e inserção em óvulo cujo núcleo com DNA tenha
  sido retirado
• Fusão de uma célula inteira com um óvulo sem
  material genético.

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Clones em Humanos
1) As células somáticas são retiradas do doador
2) Essas células são cultivadas em laboratório 3)
De uma doadora colhe-se um óvulo não fertilizado
4) O núcleo contendo DNA é retirado do óvulo 5) A
célula cultivada é fundida ao óvulo por meio de
corrente elétrica 6) Agora temos o óvulo
fertilizado com nova informação genética 7) Este
óvulo vai se desenvolver até a fase de blástula
(embrião com mais de 100 células) onde estão as
células tronco.
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Animais Clonados

• Ovelhas
• Macacos
• Porcos
• Ratos
• Cabras

• Sapos
• Mamutes
• Cachorros
• Bovinos

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CLONAGEM ANIMAL

• Em 1997 um anúncio marcou a história da genética
• ovelha da raça Finn Dorset chamada de Dolly.

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Dolly, o marco

• Fevereiro de 1997 - o escocês Ian Wilmut, do
  Instituto Roslin Primeira experiência de
  Clonagem

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(No Transcript)
35
                                                
                                     A esquerda
ovelha da raça Finn Dorset e a direita ovelha da
raça Scottish Blackface
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QUAL FOI A GRANDE DESCOBERTA?

• O maior feito dos cientistas, foi fazer com que
  uma célula adulta se tornasse totipotente
  (células-tronco) de novo. As células-tronco (ou
  totipotentes) possuem a capacidade de se
  diferenciarem em diferentes tipos de células, em
  um processo antes considerado irreversível.

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QUAL FOI A GRANDE DESCOBERTA?

• Estava aberto o caminho para a clonagem
  terapêutica e a terapia por células-tronco.

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Apesar do sucesso da clonagem, a técnica
apresentou alguns erros

• A ovelha Dolly não era tão idêntica ao doador do
  núcleo, apesar de herdar da ovelha branca o DNA
  contido nos cromossomos do núcleo da célula
  mamária, ela também herdou da ovelha escura o DNA
  contido nas mitocôndrias, organelas que ficam no
  citoplasma das células.

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Dolly foi sacrificada aos 6 anos de idade, depois
de uma vida marcada por envelhecimento precoce e
doenças. Em seus últimos dias, Dolly estava com
uma doença degenerativa e incurável nos pulmões.
Os problemas de saúde de Dolly levantam dúvidas
sobre a possibilidade da prática de copiar a vida.
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Dolly (1997-2003)

• Sacrificada
• Doença degenerativa pulmonar
• Doença típica de ovelhas velhas
• Expectativa de vida das ovelhas 6 anos mas podem
  viver até 12 anos.

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Pontos positivos da clonagem

• Utilização da técnica de clonagem para obtenção
  de células tronco a fim de restaurar a função de
  um órgãos ou tecido.
• A clonagem "terapêutica" teria a vantagem de não
  oferecer riscos de rejeição se o doador fosse a
  própria pessoa. (ex. reconstituir a medula em
  alguém que se tornou paraplégico após um
  acidente, ou substituir o tecido cardíaco em uma
  pessoa que sofreu um infarto).
• Diminuição ou fim do tráfico clandestino de
  órgãos
• Ajudar casais inférteis que não podem ter filhos,
  mesmo após anos de tratamento de infertilidade.
• Melhoramento animal, resgate de material
  genético, maximização do potencial genético de
  uma raça.

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Sapos

• 1952-Primeira experiência com clonagem de girinos
  a partir de células somáticas
• 1962- mesmo procedimento com sapo adulto
• 1975-transferência de células de pele de rãs
  adultas para ovos Xenopus enucleados

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Sapos
Os anfíbios foram os primeiros organismos
superiores a serem clonados
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Cachorros
O animal mais recentemente clonado!!! - Intenção
clonar animais de estimação e animais de grande
potencial pecuário para novas opções de mercado
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Clones Brasileiros

• Bovinos

As pesquisas em reprodução animal na Embrapa
começaram em 1984, e são o resultado da
tecnologia de transferência nuclear. Vitória foi
obtida como resultado de núcleos transferidos de
um embrião de cinco dias coletado de uma vaca
simental pela técnica de transferência de
embriões clássica, na qual uma célula é enucleada
(célula recipiente) e depois é feita a fusão com
a célula doadora retirada de um embrião. Foto
divulgação.
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Clonagem na Agricultura

• Propagação de plantas assexuadamente Clonagem
• Vantagem dessa tecnologia uniformidade
• O ambiente pode interferir,mas se as plantas tem
  a mesma constituição genética, maior controle
• Com a seleção genética é possível multiplicar
  plantas que já foram modificadas

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CLONAGEM REPRODUTIVA e TERAPÊUTICA

• Retira-se o núcleo de um óvulo doado
• Coleta-se uma célula adulta de outro doador e
  retira-se o núcleo (Ex. Célula da Pele)
• Implanta-se o núcleo da célula adulta (pele) no
  óvulo sem núcleo
• Na Clonagem reprodutiva (1996) o óvulo com o
  novo núcleo é implantado em um útero que gestará
  o ser vivo, CLONE. Ex. Ovelha Dolly.
• É PROIBIDA EM SERES HUMANOS.

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(No Transcript)
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CLONAGEM REPRODUTIVA
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Clonagem terapêutica

• Conceito é a técnica que fabrica embriões a
  partir da transferência do núcleo da célula já
  diferenciada, de um adulto ou embrião, para um
  óvulo sem núcleo.
• Não há o implante em um útero, logo não pode
  reproduzir seres humanos.
• Vantagem possibilita a obtenção de
  células-tronco embrionárias pluripotentes,
  potencialmente capazes de produzir qualquer
  tecido em laboratório, o que poderá permitir o
  tratamento de doenças cardíacas, doenças
  degenerativas(Alzheimer, Parkinson), câncer, além
  da reconstituição de medula óssea, de tecidos
  queimados ou tecidos destruídos etc, sem o risco
  de rejeição, caso o doador seja o próprio
  beneficiado com a técnica.
• Limitação no caso de doenças genéticas, o doador
  não pode ser a própria pessoa porque todas as
  suas células têm o mesmo defeito genético.

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• Na Clonagem terapêutica (2004) o óvulo não é
  implantado em útero, mas mantido em substância
  nutritiva em laboratório, se atingir o estado de
  blástula (blastocisto) torna-se capaz de produzir
  linhagens de células-tronco embrionárias
  totipotentes, que podem ser utilizadas em
  pesquisas para a cura de doenças. (transferência
  nuclear ou transplante celular).

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(No Transcript)
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CLONAGEM TERAPÊUTICA
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Transgênicos
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Conceito

• Transgênicos ou OGMs são organismos manipulados
  geneticamente, de modo a fornecer características
  desejadas pelo homem.
• OGMs possuem alterações em seu genoma realizadas
  através da tecnologia do DNA recombinante ou da
  Engenharia genética.

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Objetivos

• A geração de transgênicos visa à obtenção de
  características específicas por um organismo de
  interesse.
• Resultados na área de transgenia já são
  alcançados desde a década de 70, época na qual
  foi desenvolvida a técnica do DNA recombinante.
• O primeiro transgênico foi a bactéria Escherichia
  coli, que sofreu adição de genes humanos para a
  produção de insulina na década de 1980.

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Alimentos Transgênicos
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Alimentos Transgênicos

• Os alimentos transgênicos são modificados
  geneticamente em laboratórios com o objetivo de
  conseguir melhorar a qualidade do produto.
• Os genes de plantas e animais são manipulados e
  muitas vezes combinados.
• Os organismos geneticamente modificados, depois
  da fase laboratorial, são implantados na
  agricultura ou na pecuária.

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Alimentos Transgênicos
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Animais Transgênicos
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Animais Transgênicos

• Em 1997, o primeiro bovino transgênico, a vaca
  Rosie, produzia leite enriquecido com a proteína
  humana lactoalbumina.
• Esse leite transgênico é mais nutritivo para
  humanos que o leite natural, e poderia ser
  introduzido na alimentação de crianças com
  carência de nutrientes específicos.
• Há também pesquisas em curso voltadas para a
  produção de leite transgênico contendo as
  proteínas necessárias para o tratamento de
  doenças como fenilcetonúria, enfisema hereditário
  e fibrose cística.
• Por exemplo, o Instituto A. I. Virtanen, da
  Finlândia, gerou um bovino contendo um gene cuja
  proteína correspondente promove o crescimento de
  hemácias em humanos.

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Exemplos
Suínos alterados geneticamenteem laboratório
produzem gorduraque faz bem para o coração!
Mosquito Transgênico Incapaz de transmitir a
dengue!
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Países Produtores de Transgênicos
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(No Transcript)
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Possíveis benefícios

• A produção de vegetais resistentes a pragas, a
  herbicidas, à seca conseqüentemente, aumento na
  produção agrícola Esses vegetais são mais
  produtivos e incorporam substâncias que auxiliam
  no combate à obesidade, ao colesterol alto e
  outros.
• Outro ponto é o aumento de produção de alimentos,
  que alguns especialistas afirmam poder reduzir o
  problema da fome. Esse aumento ainda poderia
  reduzir os custos de produção, facilitando assim
  a vida do agricultor.
• Obtenção de organismos produtores de substâncias
  que podem ser utilizadas para o tratamento de
  doenças ou deficiências humanas e de animais.
• Produção de vegetais "enriquecidos" com
  vitaminas.

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Possíveis riscos

• Suspeitas de que esses produtos poderiam causar
  doenças como o câncer, alergia, além de aumentar
  a resistência contra agrotóxicos e antibióticos.
• Transmissão de genes para outras espécies
  causando desequilíbrios ecológicos.
• Diminuição da biodiversidade

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SERES TRANSGÊNICOS
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APLICAÇÃO

• Obtenção de produtos orgânicos em grande escala
  insulina, proteínas do sangue e vacinas
• Costeletas de porco sem colesterol
• Vacas com leite humano para bebês órfãos
• Bactérias produzem insulina para diabéticos.

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PROBLEMAS ÉTICOS

• Manipulação da herança genética com fins
  eugênicos (depuração da espécie)
• Obtenção de microorganismos com características
  antes inexistentes (resistência a antibióticos
  produção de toxinas, doenças).

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Terapia Gênica

• Introdução de genes sadios para tratamento ou
  cura de doenças genéticas
• Inicialmente células de pele e medula óssea
• Carência da adenosina desaminase
  (Imunodeficiência humana)
• Diagnóstico pré-natal
• Novos fármacos.

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PROJETO GENOMA

• Localização nos cromossomos humanos
• de todos os genes responsáveis pelas
  características normais e patológicas
• Mapeamento e sequenciamento de 3 bilhões de pares
  de bases que formam o genoma humano
• Doenças genéticas conhecidas seis mil.

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• Sonda
• Utiliza-se o código genético conhecido para
  construir em laboratório uma molécula de cadeia
  simples de DNA (gene), replica-se em meio com
  corantes fluorescentes ou com
• fósforo radioativo (sondas).

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PROJETO GENOMA
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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EXAME DE DNA
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Utilização do teste de DNA

• Teste de paternidade
• Identificação de autores de crimes
• Prova de laços de parentesco
• Identificação de cadáveres e fósseis.

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NOVOS PARADIGMAS

• medicina comercialinseminação
  artificialfertilização in vitro criança sem
  pai biológico filho de duas mulheres.

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(No Transcript)