Em 1953 Watson e Crick apresentaram o modelo de dupla hélice para a molécula de DNA- duas cadeias polinucleotídicas antiparalelas.
Cada nucleótido é formado por uma base azotada, uma pentose e um grupo fosfato.
A ligação entre as cadeias de DNA é feita por complementaridade entre as bases azotadas – a adenina emparelha com a timina, e a citosina com a guanina.
A molécula de RNA é formada por uma única cadeia de nucleótidos e, em vez de timina apresenta uracilo.
Para que a informação contida no DNA seja expressa terá que ser passada ao RNA, que se forma por complementaridade com o DNA, e traduzida sob a forma de proteínas.
Engenharia Genética
A partir da década de 70 do séc. XX foi desenvolvido um vasto conjunto de técnicas de analise e manipulação do DNA, com implicações éticas e sociais.
A engenharia genética baseia-se num conjunto de técnicas e ferramentas que permite a intervenção no genoma do organismo humano construindo novos genomas por recombinação de segmentos genómicos de um mesmo ou de diferentes cromossomas.
Endonucleases ou Enzimas de Restrição e Ligases do DNA
As enzimas de restrição fragmentam o DNA por hidrolise em locais específicos. A especificidade é dada pela sequencia de nucleótidos que a enzima reconhece, fragmentando o DNA sempre que encontra essa sequência.Formam-se fragmentos de DNA, em hélice dupla, mas com uma pequena extensão em cadeia simples em cada extremidade.
As extremidades (coesivas) podem ligar-se por complementaridade a outro DNA, com intervenção de outras enzimas – Ligases do DNA.
Plasmídeos
Muitas bactérias possuem, para além da molécula de DNA principal, pequenas moléculas de DNA em cadeia dupla – Os Plasmídeos.
Geralmente, os genes dos Plasmídeos não são essenciais à sobrevivência da bactéria, podendo ser retirados. Podem replicar-se independentemente da molécula de DNA principal, podendo fundir-se com ela.
Vectores
As enzimas de restrição e as Ligases do DNA são ferramentas de engenharia genética que permitem manipular e transferir genes de uma molécula de DNA, para outra, isto é, de um organismo para outro.
Na transferência de genes é necessária a existência de um “transportador”, isto é, um vector que leva o material genético de um genoma para outro.
Há diversos tipos de vectores sendo os Plasmídeos das bactérias dos mais utilizados.
Técnica do DNA Recombinante
1. “Abertura” da molécula de DNA do Plasmídeos, num ponto especifico, pela enzima de restrição;
2. Isolamento de genes de interesse noutras moléculas de DNA “dadoras” recorrendo a enzimas de restrição do mesmo tipo;
3. Junção do gene a inserir, do Plasmídeo e de Ligases do DNA;
4. Ligação do gene ao Plasmídeo formando-se o DNA recombinante;
5. Introdução do Plasmídeos recombinante em bactérias, que funcionam como células hospedeiras do novo gene;
6. Produção da proteína desejada a partir do DNA recombinante.
DNA Recombinante ou rDNA
A tecnologia do DNA recombinante permite produzir moléculas de DNA a partir da combinação de genes com proveniências diferentes.
È possível introduzir um gene humano em bactérias para que estas produzam, em larga escala, uma determinada proteína humana.
Além disso, o gene com interesse é clonado permitindo a sua conservação em diversas cópias para posteriores utilizações – biblioteca de genes.
DNA Complementar ou cDNA
Este DNA é obtido a partir de mRNA por complementaridade de bases, um mRNA que já sofreu processamento (não contém intrões).
A produção de cDNA é possível por acção da enzima transcriptase reversa. O mRNA funciona como molde para a síntese de uma cadeia de DNA, um processo inverso do que se passa habitualmente na transcrição.
A comparação entre o cDNA (sem intrões) e o DNA original permite localizar as regiões codificantes (exões) e as não codificantes (intrões) de um determinado gene.
O cDNA facilita a produção de proteínas de seres Eucariontes em bactérias uma vez que estas não possuem mecanismos de processamento do mRNA, isto é, em presença de um DNA original transcreveriam todo o gene, incluindo os intrões, obtendo-se proteínas diferentes das pretendidas.
Ao ser inserido um clone de cDNA garante-se a produção de proteína normal.
Reacção de polimerização em cadeia (PCR)
É uma das técnicas para clonar DNA de modo a obter grandes quantidade a partir de uma pequena amostra.
Fases do processo de amplificação de uma determinada porção de DNA:
• Aquecimento do DNA para separar as duas cadeias;
• Adição de nucleótidos e da enzima DNA polimerase para que a dupla cadeia seja reconstruída a partir de cada uma das cadeias simples.
• Repetição do procedimento de modo a produzir copias suficientes do DNA em estudo.
DNA fingerprint
Impressões digitais genéticas
Cada individuo possui o seu próprio DNA, que é único.
No seio do DNA encontram-se zonas de restrição – sequencias repetitivas ao longo da molécula – cujo numero, tamanho e localização são variáveis de individuo para individuo.
Submetido à acção das enzimas de restrição o DNA fragmenta-se em porções de diferentes tamanhos e pesos moleculares.
Estes pedaços de DNA, sujeitos a electroforese, revelam um padrão de fragmentos de restrição que é único para cada individuo funcionando com um “código de barras” genético.
Organismos Geneticamente Modificados
A manipulação genética, iniciada em microrganismos, alargou-se a outros seres vivos, vulgarmente animais e plantas.Designam-se organismos geneticamente modificados (OGM) ou transgénicos, aqueles cujo genoma foi manipulado, apresentando diferenças relativamente à sua constituição original.
A manipulação genética permite obter, de forma rápida, organismos com características vantajosas (ex: plantas mais resistentes a doenças, a herbicidas, ao calor, à seca, à geada, com menos necessidade de adubos, com frutos maiores, com paladares novos, mais nutritivos, produzindo fármacos, etc.).
Os OGM levantam muita controvérsia não só em termos de saúde humana mas, sobretudo, em termos da perturbação ambiental.Não é seguro que os OMG, através da reprodução, não disseminem genes manipulados alterando o equilíbrio das populações naturais.
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