A matéria prima da engenharia genética é todo conteúdo celular que está as informações genéticas de todos os seres vivos. Em 1866 Mendel descreveu os genes através dos seus efeitos finais tais como os fenótipos. Pelos experimentos de Mendel, e de outros pesquisadores, ficou definido que os genes levam a informação genética de uma geração para outra e, apesar de não ser visto ou delimitado fisicamente, deveriam apresentar as seguintes propriedades: replicação; processo que permite ao gene produzir outras unidades iguais a si próprio, transcrição; processo pelo qual a informação genética, é transferida para o local apropriado (ribossomo) e é traduzido, tradução; processo pelo qual são produzidas as proteínas a partir de uma sequência de nucleotídeos. Após Mendel, os genes foram definidos quimicamente e foram conhecidos pelo que realizam na síntese proteica e não a nível de expressão fenotípica. Miescher (1869-71) publicou metodologia, que permite separar o núcleo do citoplasma. Do núcleo ele extraiu uma substância denominada nucleína, hoje conhecida por ácido nucleico, que se caracterizava por ter alta acidez, apresentava grande quantidade de fósforo e não continha enxofre. Mais tarde descobriram que a nucleína estava associada, a vários tipos de proteínas formando a nucleoproteínas.
Todas as informações genéticas de um indivíduo estão contidas em seus genes, podendo também, ser obtidas a partir do produto destes. Essas informações são hereditárias e únicas, ou seja, não existem duas pessoas que apresentem informações genéticas idênticas, excetos gêmeos monozigóticos (gêmeos idênticos). Existem dois tipos de material genético: o DNA e o RNA. O Ácido Desoxirribonucleico (ADN ou DNA) é o material genético de todos os organismos celulares e de grande parte dos vírus. Este material genético transporta a informação necessária para dirigir a síntese de proteínas e sua replicação. A síntese de proteínas nada mais é do que a produção das proteínas as células e os vírus precisam para o metabolismo e desenvolvimento. A replicação é o conjunto de reações por meio das quais o DNA faz uma cópia de si mesmo cada vez que uma célula se divide e transmite suas informações às células filhas. Em quase todos os organismos celulares o DNA está organizado na forma de cromossomos, situados no núcleo celular. O DNA é o responsável pela transmissão das características genéticas (cor dos olhos, pele, cabelo, fisionomia, etc) entre os seres vivos. Adesina, Citosina, Guanina e Timina são as quatro bases encontradas na estrutura do DNA. O Ácido Ribonucleico é o material genético de alguns tipos de vírus e, nos organismos celulares, a molécula que dirige as fases da síntese de proteínas. Nos vírus ARN, esta molécula comanda dois processos: a síntese de proteínas (produção das proteínas que formam a cápsula do vírus) e replicação (formação de uma cópia de si mesmo). Nos organismos celulares é encontrado o ácido desoxirribonucléico (DNA), porém, o DNA não pode atuar sozinho, por isso, conta com o ARN para transferir esta informação vital durante a síntese de proteínas (produção das proteínas que a célula necessita para seu metabolismo). Assim como o DNA, o ARN é formado por uma cadeia de elementos químicos chamados nucleotídeos. Estes compostos se diferenciam quimicamente por duas características: a molécula de glicose do ARN contém um átomo de oxigênio que falta no DNA, e o ARN possui a base uracila ao invés da timina do DNA.
Conceitos gerais (Alterações material genético)
Mutações – qualquer modificação ou alteração brusca de genes ou de cromossomas, podendo provocar uma variação hereditária ou uma mudança no fenótipo. A mutação pode produzir uma característica favorável num dado ambiente e desfavorável noutro.
Mutantes – indivíduos cujo matrimônio genético sofreu mutação.
Aneuplóides - um conjunto de cromossomos que não corresponde a um múltiplo exacto do genoma da espécie.
Nulissómico - indivíduo com variação numérica de cromossomo, que se caracteriza por apresentar um par de cromossomos a menos em relação ao diplóide normal.
Monossómico - indivíduo que apresenta um cromossomo a menos em relação ao diplóide normal. Na espécie humana, a síndrome de Turner é um exemplo de monossomia.
Trissómico - indivíduo que apresenta um excesso de um cromossomo em relação ao diplóide.
Euplóides - é aplicado aos organismos que apresentam conjunto de cromossomos igual a um múltiplo exato do número básico da espécie.
A tecnologia do rDNA, tem como objetivo produzir moléculas de DNA, a partir da combinação de outros genes. Essa criação, pode ser feita de 3 maneiras:
1- Pode-se criar uma biblioteca de genes através da fragmentação de vários DNAs;
2- Pode-se fabricar o gene em laboratório, a partir do RNAm (mensageiro);
3- Pode-se sintetizar o gene, nucleotídio por nucleotídio, na sequência desejada.
Depois de se obter o gene desejado é necessário que as enzimas de restrição cortem o DNA em fragmentos que contenham o gene específico desejado.
Os fragmentos de DNA que contêm os genes de interesse são, depois, anexados na cadeia constituída por DNA, que será capaz de transportar o fragmento de DNA para uma célula. Desta forma, a mesma enzima de restrição que atuou no DNA com o gene desejado atua agora sobre o vetor cortando a cadeia de DNA deste em zonas específicas, expondo uma sequência nucleotídica complementar.
Então, as extremidades ligam-se á cadeia exposta do DNA, estabelecendo-se ligações de hidrogênio entre essas bases complementares. Uma enzima chamada DNA ligase, faz com que ocorra a formação das ligações fosfodiester entre as extremidades de cada uma das moléculas de DNA. E então estará pronto o DNA recombinante (rDNA). Uma vez preparados os vetores, é necessário anexá-los em células bacterianas para serem postos em contato. Contudo, apenas algumas bactérias conseguem absorver o DNA recombinante. Assim essa técnica permite introduzir porções de DNA proveniente de vários organismos em apenas um microorganismo que, por sua vez, em condições favoráveis, permitirá a produção de inúmeras cópias do gene.
As células vivas são controladas pelas suas características genéticas, essas características são dadas por um sistema de código que está contido no DNA. A engenharia genética consegue manipular a criação e as conseqüências desses genes, gerando várias combinações diferentes. As primeiras manipulações foram aplicadas em leveduras e bactérias. Depois dessas experiências, produtos que primariamente eram obtidos em pouca quantidade passaram a ter um maior rendimento. A partir de então essas experiências, começaram a surgir em larga escala.
Existem grandes desvantagens com a cultivação de produtos transgênicos, pois estes podem levar a evolução de ervas daninhas, tornando-as mais resistentes, o que pode dar origem a novas doenças. Além disso, existem outros fatores, como o empobrecimento da biodiversidade, o aparecimento de novos vírus na natureza, o dano no tratamento de doenças em homens e animais, devido a existência de genes resistentes a antibióticos em plantações, também o potencial aumento dos sintomas de alergias a certos alimentos.
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