Nosso exemplo do que seria um OGM

A professora pediu-nos para criarmos o nosso próprio organismo geneticamente modificado, contudo, tal não é fácil e para além de termos de saber acerca deste tema, precisamos também de ter bastante imaginação:

Hoje em dia, diversas regiões do mundo sofrem de períodos de seca repentinos e intensos. Por isso, e para evitar que as árvores, especialmente de fruto que são fonte de alimentação, sequem, seria necessário provocar uma alteração, introduzindo um gene, no genoma da planta a fim de fazer com que esta aguente e consigo ultrapassar os períodos em que menos água está disponível.
Para fazer frente à seca e à escassez deste recurso para rega, poder-se-ia avançar com a introdução de um gene no genoma da planta pretendida. Esse gene, perante uma situação de seca, ensaiaria a morte celular da planta induzindo a produção de citoquinina, hormonas vegetais que regulam o crescimento e o desenvolvimento de células vegetais, e que, neste caso em particular, manteriam a planta verde mesmo em condições de seca.
Assim, as árvores de fruto conseguiriam resistir a períodos sem a água que precisariam, contribuindo assim para que os frutos fossem gerados e colhidos, a fim de providenciar o alimento necessário á população.

Uma equipa formada por investigadores da Universidade da Califórnia e do Instituto Riken de Yokohama, no Japão, descobriram plantas de tabaco que sobrevivem com menos 70 por cento de água que as plantas convencionais. O gene dessas plantas, que influencia este comportamento, poderia ser introduzido nas outras plantas/árvores, da forma que mencionámos acima.

Exemplo de organismo geneticamente modificado

Banana
(Musa acuminata Colla)

Gene Introduzido:
– LT-B codifica (proteina enterotoxigénica) da bactéria Escherichia colli.

Qualidade Adquirida:
– Obtenção de um antigénio utilizável como vacina oral contra a cólera*.

Objectivos:
Vacinação oral através da alimentação, evitando:
– A purificação prévia da vacina e as dificuldades em a manter activa até ao momento da aplicação;
– A injecção (principalmente em crianças).

* Dois milhões de crianças morrem com cólera todos os anos (OMS).

fonte: http://organismosgeneticamentemodificados.blogspot.com/2007/12/exemplos-de-ogm.html

Organismo Genéticamente Modificado

Organismos geneticamente modificados são organismos que são manipulados geneticamente, de modo a favorecer características desejadas. Os OGMs (sigla de organismos geneticamente modificados) possuem alterações em sequências do genoma realizadas através da tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética.

Devemos realçar ainda, antes de mais, a diferença entre OGM e transgénico, já que todos os trangénicos são organismos geneticamente modificados mas nem todos os OGMs são transgénicos.
Um transgénico é um organismo que possui uma sequência de DNA, ou parte do DNA de outro organismo, pode até ser de uma espécie diferente. Enquanto um OGM é um organismo que foi modificado geneticamente, mas que não recebeu nenhuma região de outro organismo.
Existe uma grande discórdia relativamente a este assunto, uma vez que os seus efeitos no Homem, nos animais e na terra ainda não são conhecidos a longo prazo. Existe um grande debate ético acerca deste assunto.
A parte dos organismos geneticamente modificados mais conhecida é os transgénicos. Desde que surgiram, os transgénicos tem sido alvo de grande polémica e debate, por um lado são apresentados como solução para a fome no mundo, alterações climáticas, doenças e subnutrição… por outro lado, defende-se que esta realidade pode ser bem diferente e ter consequências graves para a saúde, sendo proibido em vários países.
A produção dos alimentos e plantas transgénicas é baseado na técnica de DNA recombinante, ou seja, utiliza-se um vector que transporte um gene de interesse de um organismo para dentro das células de outro, e assim consegue-se produzir um organismo que fique com as características daquele gene transferido, sendo assim somos capazes de produzir alimentos e plantas com as características desejadas.

Acima, já referimos várias desvantagens e vantagens dos OMG, que posso passar a enumerar e a explicar melhor.

Prós:
· Sector agro-alimentar: Melhor rendimento. Melhor adaptabilidade às condições climáticas (frio intenso, calor extremo), ao terreno (pobreza de água ou de sais minerais). Maior resistência aos agentes infestantes. Tendo em conta, que se espera em 2020 mais de 800 milhões de pessoas de Países do Terceiro Mundo estarão em condições de extrema pobreza e irremediavelmente com fome, espera-se que medidas como estas se BEM conduzidas levem a que haja uma modificação CLARA deste processo.
· Ambiental: Ao criar plantas mais resistentes a infestações e com maior adaptabilidade às condições ambientais isto leve à redução da utilização de pesticidas e fertilizantes durante a sua cultura.
· Saúde: Anteriormente a insulina era isolada de extracto porcino. Este processo podia ser veiculo de transmissão de infecções. Quem não se lembra do problema da BSE com as vacas loucas? Agora a insulina é produzida por métodos de engenharia genética. A insulina humana é produzida por bactérias onde foi introduzido o gene da insulina humana produzindo assim as proteínas que posteriormente são extraídas e purificadas. Estes derivados evitam transmissão de infecções para além da melhor rentabilidade económica. Isto passa-se não só com a insulina mas com outras proteínas que podem ser deficitárias em muitas doenças.

Contras:
· Diminuição da variabilidade genética: Os organismos modificados são todos descendentes de um organismo único. Isto é um problema que se pode reflectir numa menor capacidade de adaptação a novas condições naturais ainda desconhecidas.
· Resistências a antibióticos: No processo de modificação genética utiliza-se sempre DNA estranho que contém genes de resistência a antibióticos. Este processo pode indirectamente causar um aumento de resistência aos mesmos antibióticos em particular quando estes são usados ao nível veterinário.
· Alergias e toxicidade que as plantas geneticamente modificadas podem exercer no contacto com a Fauna.

fontes: http://ogmespan.blogspot.com/ / http://habitosalimentares.blogs.sapo.pt/7673.html / http://curlygirl3.no.sapo.pt/ogm.htm

HIV

A Síndrome de Imunodeficiência Adquirida (SIDA) matou mais de 20 milhões de pessoas nos últimos 20 anos e, até hoje, não foi possível encontrar nem uma cura nem uma vacina eficazes para lutar contra esta ameaça que afecta pessoas de todas as idades, em todos os continentes.
A SIDA é provocada pelo Vírus da Imunodeficiência Humana (VIH), que penetra no organismo por contacto com uma pessoa infectada. A transmissão pode acontecer de três formas: relações sexuais; contacto com sangue infectado; de mãe para filho, durante a gravidez ou o parto e pela amamentação.

O Vírus, ao entrar no organismo humano e ao penetrar no sistema sanguíneo, começa de imediato a reproduzir-se dentro dos linfócitos T acabando por matá-las. Estas células são, precisamente, os elementos do sistema imunológico que dão indicações às restantes células para a necessidade de proteger o organismo contra agentes invasores.
Sob a acção do vírus, a função de defesa fica enfraquecida e deixa a pessoa infectada, ou seropositiva, mais vulnerável em relação à actuação de bactérias e vírus, que provocam as chamadas doenças oportunistas. É o caso de formas raras de pneumonia, toxoplasmoses, candidose, meningite criptocócica e cancros como o Sarcoma de Kaposi. Estas doenças são, normalmente, a causa de morte dos seropositivos, sendo bastante raras entre as pessoas que não sofrem de imunodeficiência.

A SIDA não tem cura, portanto os tratamentos disponíveis ainda não são curativos e visam apenas atrasar a reprodução do vírus. Devemos, por isso, apostar-se fortemente na prevenção, evitando comportamentos de risco.

Na ausência de tratamento, a infecção pelo HIV caracteriza-se pela evolução conjunta dos linfócitos, nomeadamente linfócitos T auxiliares, por um lado, e da carga viral, por outro lado. Esta evolução faz-se em fases sucessivas:
Primo-infecção – ocorre a proliferação rápida do vírus e uma diminuição da população de linfócitos T auxiliares.
Fase de latência – a situação estabiliza durante vários anos, estabelecendo-se um equilíbrio em que a resposta imunitária limita o desenvolvimento do vírus. São produzidos muitos anticorpos e proliferam linfócitos T citótoxicos que matam células infectadas.
Fase de imunodeficiência (SIDA) – o seropositivo passa a ter SIDA, ocorre quando a contagem de linfócitos T se torna muito baixa ou quando a pessoa é afectada por outra doença indicadora de um estado de imunodeficiência grave.

Portugal é o país da Europa com maiores casos de HIV-2 provavelmente pelas relações melhores que tem com diversos países africanos É estimado que 45% dos portadores de HIV de Lisboa tenham o vírus HIV-2.
Em 2008, a OMS estimou que existam 33,4 milhões de infectados sendo 15,7 milhões mulheres e 2,1 milhões jovens abaixo de 15 anos. O número de novos infectados neste ano (2008) foi de 2,7 milhões. E o número de mortes de pessoas com AIDS estimado em 2 milhões.

fontes: Silva, A. e outros, Terra, Universo de Vida, 1ª edição, Porto, Portugal, 2009 / http://pt.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADrus_da_imunodefici%C3%AAncia_humana / http://www.roche.pt/sida/o_que_e_a_sida/

Vídeo que explica a acção do vírus HIV:

Vacinação

Quando ocorre uma infecção, os mecanismos de defesa específicos são mobilizados, mas o sistema imunitário reage de diferente modo, conforme se trate do primeiro contacto com o agente infeccioso ou de contactos subsequentes.

Assim, se um organismo for infectado pela primeira vez a sua acção vai ser diferente do que seria se fosse infectado pela segunda vez pelo mesmo tipo de ameaça.

Quando entra no meio interno um antigénio X, são activados os linfócitos capazes de reconhecer esse antigénio e surge uma resposta imunitária primária.
Se ocorrer um novo contacto com o mesmo antigénio, surge uma resposta imunitária secundária que é mais rápida, de maior intensidade e de duração mais longa. As células de memória têm a capacidade de produzir mais células efectoras e mais células de memória, se forem estimuladas, mais tarde, pelo mesmo antigénio.

É devido a estes factos que as vacinações são bastante importantes. Estas consistem em uma solução, preparada em laboratório, de agentes patogénicos mortos ou inactivados de modo que não se reproduzam. A vacina vai desencadear uma resposta imunitária primária e provoca a produção de células memória. Estas células ficam no organismo prontas a defendê-lo posteriormente. Se o organismos for invadido pelo mesmo tipo de agentes patogénicos, então, assim, a resposta imunitária será muito mais forte e eficiente.

De realçar a diferença entre as vacinas e os soros. Os soros tratam-se de simples anticorpos, e quando estes são colocados no organismos actuam de imediato, assim sendo são a melhor solução se queremos uma protecção num curto espaço de tempo. Enquanto que as vacinas tratam-se de um processo de protecção do organismo a longo prazo, preparando o nosso corpo para o futuro.

Imunidade moderada por células

Os linfócitos T possuem receptores membranares, os receptores TCR.
Existem, então, células especializadas com base no reconhecimento de antigénios que são estranhos ao nosso organismo, as células apresentadoras, os macrófagos.

Um macrófago poderá fagocitar um vírus ou bactéria, formando assim fragmentos peptídicos dos seus antigénios.

Existem diferentes tipos de linfócitos T, tais como:
Linfócitos T auxiliares – estimulam a expansão dos linfócitos B através de mediadores químicos.
Linfócitos T citotóxicos – são os únicos que actuam nos antigenes para destruir.
Linfócitos T supressores – são responsáveis por parar a resposta imunitária ou imunológica.
Linfócitos T memória – ficam no organismo para que quando exista outro ataque a resposta seja mais rápida.

Um antigénio pode activar variados tipos de linfócitos T quando este se encontra exposto por células apresentadoras.
Apenas os linfócitos T auxiliares originam células de memória.
Estes linfócitos T de memória vivem, então, num estado inactivo durante muito tempo, mas caso exista um ataque pelo mesmo agente antigénico, as células de memória entram em multiplicação rapidamente.

No entanto, existe uma cooperação entre as células imunitárias:
Os linfócitos T auxiliares estimulam a expansão dos linfócitos B através de mediadores químicos, de forma a activarem plasmócitos, e estes produzem anti-corpos.
Os linfócitos T supressores podem parar a multiplicação e a diferenciação de linfócitos B.Os linfócitos B influenciam os linfócitos T auxiliares.
Por outro lado, a existência de células de memória, tanto linfócitos B de memoria como linfócitos T de memoria. Caso ocorra, um novo contacto com determinado vírus, os linfócitos reconhecem-no imediatamente e entram em expansão, provocando uma reacção secundária rápida e intensa.

fontes: http://biohelp.blogs.sapo.pt/2428.html / Silva, A. e outros, Terra, Universo de Vida, 1ª edição, Porto, Portugal, 2009

Imunidade

Existem dois conjuntos principais acerca das respostas imunitárias específicas:

A imunidade mediada por anti-corpos ou imunidade humoral e imunidade mediada por células ou imunidade celular.

IMUNIDADE HUMORAL
Cada linfócito reconhece antigénios devido à existência de receptores na sua membrana (imunoglobulinas). Quando o antigénio contacta com o linfócito B, este experimenta uma série de modificações para uma maior produção de imunoglobulinas destinadas ao meio extracelular (anticorpos).
Cada antigénio é reconhecido por anticorpos devido aos determinantes antigénios ou epítopos. Assim, certos antigenios têm diferentes determinantes na superfície, sendo uns mais efectivos do que outros no que diz respeito à resposta imunitária. Uma molécula antigénica pode assim estimular a produção de variados anticorpos.

-Como se processa a expansão clonal?
Inicialmente, o determinante antigénico liga-se ao linfócito B, activando-o. Após a activação do linfócito ocorre a proliferação clonal por multiplicação do linfócito B inicial. Existe, então, uma diferenção deste em plasmócitos e células-memórias. Os plasmócitos, por sua vez, têm reticulo endoplasmático para a produção de proteínas e as células-memória são responsáveis por atacar o agente invasor caso “volte” o mesmo antigénio. Os plasmócitos são responsáveis por segregar anticorpos e as células-memórias estão prontas para actuar rapidamente caso exista um novo contacto com o mesmo antigénio.
O anti-corpo irá ligar-se ao anti-gene, formando o complexo antigénio/anti-corpo.
No entanto, um mesmo antigénio poderá ligar-se a vários anti-corpos.

O processamento da expansão clonal.

As duas cadeias mais longas do anticorpo são denominadas cadeias pesadas ou cadeias H e as duas cadeias curtas designam-se cadeias leves ou L.
Em diferentes anticorpos a sequência de aminoácidos, ao longo das cadeias polipeptídicas, é muito semelhante, excepto nas regiões variáveis que são relativamente curtas.
Cad tipo de anticorpo tem, portanto, sítios de ligação (dois por cada anticorpo) para um determinado antigénico específico.
Assim, o organismo é capaz de produzir uma grande variedade de diferentes anticorpos.

-Como podem actuar os Anticorpos?
A acção dos anticorpos engloba quatro processos essenciais:
-A aglutinação, em que as moléculas antigénicas pertencem à parede de uma determinada célula e dá-se a aglutinação de células devido desse anticorpo a antigénios que estão presentes noutras células. Assim, antigenios ficam neutralizados.
-A precipitação, em que caso o antigénio seja uma molécula solúvel, o resultado será a formação de complexos insolúveis que irão precipitar.
-A intensificação directa da fagocitose, em que o fagócito tem receptores para a região constante do anticorpo e o fagócito irá, então, fixar-se à bactéria.Assim, a fagocitose tornar-se-á mais fácil e mais rápida.
-A neutralização, em que os anticorpos se fixam a vírus ou toxinas bacterianas, bloqueando-os.

fontes: Silva, A. e outros, Terra, Universo de Vida, 1ª edição, Porto, Portugal, 2009

DNA Fingerprint

No genoma humano existem sequências de DNA repetitivas que são reconhecidas e cortadas por determinadas enzimas de restrição. Estas enzimas dividem o DNA em fragmentos cujas dimensões e composição em nucleótidos variam de pessoa para pessoa e reflectem as diferenças entre os alelos dos vários loci.
Diferentes fragmentos de DNA movimentam-se de modo diferente quando submetidos a electroforese (técnica em que determinadas moléculas são sujeitas à acção de um campo eléctrico num meio poroso) e o resultado é um padrão de bandas que difere de indivíduo para indivíduo.

É por este padrão de bandas diferir de individuo para individuo, que faz com que cada um de nós tenha um padrão único e singular. Tal como a nossa impressão digital, e funciona como um “código de barras”.
Esta técnica é muito útil pois pode ser usada em diversas áreas, incluindo medicina (obviamente) e por exemplo, a área criminal (para identificar suspeitos e culpados, etc). Seguem-se exemplo mais concretos da utilidade desta técnica:
Investigação criminal, forense e histórica – a técnica permite partir de material biológico deixado num local (cabelo, sangue, esperma…) e compará-lo com o dos suspeitos; permite a identificação de cadáveres.
Determinação de paternidade – a comparação das impressões digitais genéticas dos progenitores e do descendente permite excluir a paternidade ou confirmá-la com um elevado grau de certeza.

fontes: http://bgdsancho1.no.sapo.pt/doc_ampl/03_DNA_fingerprint.htm / http://www.bioloja.com/info/info.asp?id=70

Reacção de Polimerização em Cadeia – PCR

A PCR (reacção de polimerização em cadeia) é uma técnica que permite amplificar qualquer porção de DNA fora das células.
Utiliza sequências de DNA (do qual se pretende amplificar), um par de iniciadores (primers), os quatro tipos de nucleótidos, uma polimerase DNA (Taq).
A reacção de PCR corresponde a um conjunto de ciclos, envolvendo cada um destes ciclos:
-Desnaturação da dupla hélice – é conseguida com a incubação do DNA a uma temperatura de 95°C, formando duas cadeias simples a partir de uma dupla cadeia;
-Emparelhamento dos iniciadores – diminuição da temperatura aproximadamente para os 55°C, para ocorrer a ligação dos primers;
-Polimerização (síntese) de DNA – ocorre a 70°C, temperatura óptima de actividade da Taq polimerase. Esta liga-se na região dos iniciadores, e promove a polimerização, com elongação da cadeia de DNA, servindo a outra como molde.
-Este ciclo é repetido dezenas de vezes, para obter milhões de cópias de DNA, em poucas horas e sem intervenção manual. No final, leva à produção de 2^n moléculas de DNA de interesse, em que n representa o número de ciclos.

A Taq polimerase é uma polimerase extraída da Thermus aquaticus, uma bactéria que habita fontes termais com água extremamente quente, resistindo às variações de temperatura e contribuindo significativamente para o sucesso da técnica de PCR (o aquecimento para desnaturar as cadeias de DNA provocava a inactivação definitiva da polimerase, obrigando a adicionar mais enzima por ciclo de aquecimento).

Um dos aspectos mais negativos desta técnica é a grande sensibilidade. A contaminação com DNA estranho, podendo ocorrer emparelhamento entre os iniciadores e este DNA estranho, amplificando sequências não pretendidas.

fontes: http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_em_cadeia_da_polimerase / http://www.e-escola.pt/topico.asp?hid=339

DNA Complementar

A molécula matura de mRNA, ou seja, quando contem apenas exões na sua constituição, entra em contacto com a enzima transcriptase reversa e está pronta a ser copiada. O mRNA, quando copiado, passa a ser constituído por uma molécula de DNA simples. Esta molécula de DNA simpes, na presença de variadas bases azotadas, passa a ser constituída por duas cadeias (dupla).
O DNA insere-se no plasmídeo e este será inserido nas bactérias, de forma a sintetizar proteínas,e, futuramente, produzir insulina, por exemplo.

*DNA complementar (DNAc) – molécula de DNA sem intrões que é directamente transcrita numa molécula de RNAm funcional. O processo de obtenção de DNAc (em três passos) é o seguinte:
1.Isola-se uma molécula RNAm funcional das células.
2.Adiciona-se transcriptase reversa e nucleótidos livres. A transcriptase reversa catalisa a síntese de uma cadeia simples de DNA a partir de um molde de RNAm.
3.Junta-se uma enzima que degrada o RNAm que serviu de molde e DNA polimerase que catalisa a formação da cadeia complementar do DNA.
O DNAc pode ser inserido através de um vector contendo o promotor e sequências reguladoras.

Aplicações do DNA complementar:
Obtenção de cópias de genes que codificam produtos com interesse – torna possível a produção de proteínas humanas por procariontes que podem ser cultivados facilmente em biorreactores.

fontes: Silva, A. e outros, Terra, Universo de Vida, 1ª edição, Porto, Portugal, 2009 / http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_gen%C3%A9tica#Exemplos_de_produtos_oriundos_das_t.C3.A9cnicas_de_engenharia_gen.C3.A9tica / http://missjohn260.blogspot.com/2008/02/dna-complementar.html