TEMA 8 Genética molecular e o dogma central da biologia molecular

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Objetivos
Módulo 1
Replicação, transcrição e tradução da
informação genética
Identificar processos básicos em genética molecular, a
replicação, transcrição e tradução da informação genética.
Genética
molecular e o
dogma central
da biologia
molecular
Prof.ª Rayane Nogueira Alves Macedo
Descrição
Estudo da genética molecular e o dogma
central da biologia molecular, que explica o
processo de replicação, transcrição e
tradução da informação genética. O uso de
novas tecnologias em recombinação gênica,
clonagem e transgênicos.
Propósito
Conhecer a genética molecular e os
processos replicação do DNA, transcrição do
DNA em RNA e tradução do RNA para síntese
de proteínas; as aplicações da genética
molecular e tecnologias empregadas nas
análises de DNA – clonagem e transgênicos.
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Módulo 2
Tecnologias para análise de DNA e suas
aplicações
Reconhecer as tecnologias para análise de DNA e suas
aplicações.
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Módulo 3
Tecnologia do DNA recombinante e
clonagem
Compreender a tecnologia do DNA recombinante e a
clonagem.
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Módulo 4
Transformação genética e transgênicos
Descrever a transformação genética e o uso dos transgênicos.
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Introdução
Neste conteúdo, estudaremos as bases da genética molecular e o
dogma central da biologia molecular, que explica os mecanismos
de replicação do DNA, transcrição do DNA em RNA e tradução do
RNA em proteínas, ou seja, explica como a informação genética é
replicada, transcrita e traduzida em proteínas. É importante
entendermos esse processo, pois dele depende a manutenção da
vida na Terra, ou seja, a manutenção de todos os seres vivos. É no
DNA do ser vivo que está guardada toda a informação genética
que precisa para se manter desempenhando suas funções vitais.
Aprenderemos também sobre as tecnologias usadas atualmente
para a análise de DNA, por exemplo, a tecnologia do DNA
recombinante. Estudaremos a clonagem a nível molecular e a
transformação gênica, assim como seu emprego no ramo da
Biotecnologia e sua aplicação em plantas e animais.
1
Replicação, transcrição e tradução da informação genética
Ao final deste módulo, você será capaz de identificar processos básicos em genética molecular, a replicação, transcrição e tradução da informação
genética.

Replicação do DNA
O núcleo é responsável pelo controle da célula, pois lá estão localizados
os ácidos nucleicos que são constituídos por um conjunto de
nucleotídeos. Os ácidos nucleicos contêm informações genéticas e são
classificados de acordo com sua estrutura química em
desoxirribonucleicos (DNA) e ribonucleicos (RNA). Vamos relembrar a
estrutura dos nucleotídeos:
Grupo fosfato + açúcar pentose + base
nitrogenada
A imagem a seguir ilustra a estrutura do nucleotídeo:
Estrutura do nucleotídeo.
Veja as diferenças entre DNA e RNA:
Nucleotídeos do
DNA
São formados por
açúcar desoxirribose;
as bases nitrogenadas
podem ser adenina,
guanina, citosina e
timina.
Nucleotídeos do
RNA
São formados por
açúcar ribose; as bases
nitrogenadas podem ser
adenina, guanina,
citosina e uracila.
Somente a partir do conhecimento do DNA e RNA, sua estrutura e
características, foi possível entender o mecanismo de transmissão de
informação genética da célula-mãe para as células-filhas.
Agora, vamos focar na molécula de DNA!
A molécula de DNA é formada por uma estrutura helicoidal em dupla
hélice, composta por duas cadeias nucleotídicas, que são mantidas
unidas por ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.
Essas duas cadeias que compõem a dupla hélice são complementares,
ou seja, se em uma cadeia está presente uma adenina, na mesma
posição da outra cadeia terá uma timina, e vice-versa. Se em uma cadeia
está presente uma guanina, então, na mesma posição da outra cadeia
terá uma citosina, e vice-versa.

Atenção!

Como mencionado, os pares de bases nitrogenadas são unidos entre si
por ligações de hidrogênio: a adenina e a timina formam duas ligações
entre si, enquanto a guanina e a citosina formam três ligações. Veja na
imagem abaixo:
Estrutura do DNA demonstrando suas bases nitrogenadas com seus respectivos pares, e as ligações
de hidrogênio as mantêm unidas.
Para a formação da molécula de DNA, é necessária a união entre os
nucleotídeos por meio de ligações covalentes, que ocorrem da seguinte
maneira: o grupo hidroxila do carbono-3 da pentose, pertencente ao
primeiro nucleotídeo, liga-se ao grupo fosfato, que se encontra ligado à
hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo, por meio de
ligações fosfodiéster. Por isso, a formação do DNA é direcionada
sempre na direção de 5’-3’, já que, em uma extremidade, está disponível
a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e, na outra extremidade,
está livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose.
É importante lembrar que não existe a base
uracila no DNA, apenas no RNA.
Estrutura do DNA e suas ligações covalentes.
Para que as células se dividam e as células filhas permaneçam com a
mesma informação genética da célula mãe, a molécula de DNA passa
por replicação ou duplicação.
Em outras palavras, o DNA se autoduplica e isso ocorre por meio de um
processo semiconservativo, no qual cada molécula de DNA recém-
formada é exatamente igual à molécula de DNA que a originou, ou seja,
a nova fita de DNA é complementar à fita de DNA que serviu de molde.
O processo de replicação é semiconservativo por conservar metade da fita de DNA original em cada
fita nova produzida.
Esse processo é imprescindível, entenda:
A replicação do DNA ocorre durante a fase S da
intérfase (etapa da divisão celular). Tem grande
importância para transmissão do material genético
para gerações futuras.
A replicação do DNA se inicia com a enzima helicase, que é responsável
pela separação das duas fitas de DNA, ou seja, promove o rompimento
da dupla hélice, formando duas fitas simples de DNA, o que resulta em
uma forma de Y, denominada forquilha da replicação. Em seguida, a
enzima DNA-polimerase usa as fitas separadas como molde, pois, com
os nucleotídeos das fitas expostos, são adicionados nucleotídeos
complementares a cada uma dessas duas fitas, resultando em novas
fitas complementares. Com isso, ao final do processo, temos duas
novas fitas e cada dupla hélice filha possui uma fita intacta do seu
genitor.
Para evitar que as fitas se liguem novamente, as proteínas ligantes de
fita simples (SSB), se encarregam de deixar livres os nucleotídeos das
fitas de DNA que acabaram de se separar (na região da forquilha da
replicação) para que novos nucleotídeos dispersos no nucleoplasma se
liguem e formem a nova fita complementar.
Ilustração de uma molécula de DNA no início de replicação do DNA.
A síntese de DNA sempre ocorre na direção 5’-3’, porque a enzima DNA-
polimerase age apenas em hidroxila de extremidade 3’ livre, iniciando o
processo de adicionar os nucleotídeos por essa extremidade. Portanto,
a forma de complementar o segundo filamento ocorre de maneira
diferente, de modo oposto e descontinuamente. Então, enquanto a fita
principal (fita líder ou contínua) é sintetizada de forma contínua e “para a
frente”, a fita tardia ou descontínua é sintetizada a partir de fragmentos
curtos e em sentido contrário à fita principal, os fragmentos de Okazaki
(trechos de novos DNA para a fita tardia). As lacunas entre os
fragmentos são, posteriormente, ligadas pela enzima DNA ligase. Isso
transforma a fita tardia em uma fita contínua.
Esquematização de como ocorre a replicação do DNA.
Nos eucariotos, devido à forma linear da molécula do DNA, o início da
replicação pode ocorrer em um ou diversos pontos, onde o DNA está
desenrolado, em pontos denominados origens de replicação. As regiões
de origem de replicação caracterizam-se por serem ricas em A-T
(adenina ligada à timina). Já a terminação da replicação em eucariotos
ocorre na região dos telômeros, extremidade dos cromossomos,
caracterizadapela presença de sequências repetitivas de nucleotídeos.
Ao fim da replicação, haverá duas moléculas de DNA
exatamente iguais, cada uma apresentando uma fita
nova e uma antiga pertencente à molécula original.
Por que a replicação do DNA é tão
importante?
A replicação do DNA ocorre cada vez que uma célula do organismo se
divide. É um processo que deve ser muito preciso, para que não ocorram
erros no momento da adição dos nucleotídeos e a nova fita de DNA seja
idêntica à fita molde. Apesar disso, a existência de erros é comum, mas
as células possuem mecanismos de controle para eliminar os erros:
trata-se das verificações e dos reparos do DNA.
As polimerases, por exemplo, fazem um trabalho de revisão do
pareamento das bases nitrogenadas. Se, após a formação da molécula
de DNA, ainda houver alguma base mal pareada, ela será substituída
pelo reparo por mal pareamento. Porém, se caso o DNA seja danificado,
outros mecanismos podem fazer o seu reparo: química reversa, reparo
de excisão e reparo de quebras de fita dupla, são exemplos. Ainda, a
célula pode entrar em processo de morte programada (apoptose) em
alguns casos, de forma que o DNA danificado não seja transmitido a
novas células que serão formadas.

Transcrição do DNA em
RNA
A transcrição é o processo de formação de uma molécula de RNA a
partir de uma molécula de DNA. Em outras palavras, um gene da
sequência de DNA é transcrito em uma molécula de RNA, que levará, por
sua vez, à síntese de uma proteína. O RNA é uma molécula de fita
simples e é produzida a partir trechos específicos contidos no DNA, que
são chamados de genes.
Na transcrição, a enzima RNA-polimerase se fixa na região promotora de
uma das fitas de DNA (fita molde), no trecho com o gene a ser
transcrito, para dar início à produção da fita de RNA, promovendo o
pareamento de bases. Assim como o DNA, a fita de RNA também é
formada na direção 5’-3’. Quando a RNA-polimerase termina a
transcrição, chegando ao fim do gene, recebe um “sinal” e se separa da
fita de DNA.
Diferentemente do DNA, o RNA possui apenas uma fita, e seu tamanho
varia de acordo com a proteína que produzirá, pois esta fita recém-
montada recebe o nome de RNA transcrito primário do gene, que é
processado e acaba deixando o núcleo da célula, migrando para o
citoplasma. Lá, participará da síntese de proteínas, como RNA
mensageiro (RNAm), durante o processo que chamamos de tradução.
Saiba mais
A transcrição ocorre durante a fase intérfase
do ciclo celular. É importante porque, por
meio dela, ocorre a transferência de
informação genética contida no DNA para o
RNA para que possa ocorrer a síntese de
proteínas, conforme as necessidades da
célula. Nos eucariotos, a transcrição ocorre
no núcleo da célula.

Transcrição do DNA em RNA.
Conheça as quatro etapas da transcrição:
Etapa em que ocorre a ligação da RNA polimerase ao DNA.
A imagem a seguir ilustra o processo de transcrição:
Transcrição.
Durante a transcrição do DNA para o RNA, são transcritos trechos que
serão traduzidos posteriormente em proteínas, denominados éxons; e
regiões silenciosas, que não serão transcritas em proteínas, chamadas
íntrons. Os íntrons são excluídos da molécula de RNA durante a etapa
de maturação, num processo de reparo chamado splicing. Após o
splicing, a molécula de RNA terá apenas os trechos éxons, que são
traduzidos em proteínas.
Em resumo, no decorrer do processo, o RNA que é produzido a partir do
DNA é classificado como transcrito primário, mas ainda dentro do
núcleo. Após o processo de maturação, os íntrons são descartados por
Início Alongamento Terminação Maturação

clivagem, sobrando os éxons, que, em seguida, serão unidos, formando
o RNAm maduro que dará origem à proteína.
Mecanismo de splicing.
Ainda sobre o splicing, entenda:
Tradução do RNA para
síntese de proteína
Atenção!
Em bactérias, não há a etapa de splicing. Ao
chegar ao final da transcrição, o RNAm está
pronto para ser traduzido.

A tradução refere-se ao processo de tradução de uma sequência de
nucleotídeos do RNAm em uma sequência de aminoácidos da proteína.
Logo, a tradução é o processo de síntese de proteínas, ou seja, de
formação de proteínas.
A tradução tem a participação conjunta do RNAm, RNAt e ribossomos.
Vamos relembrar:
InRNA mensageiro(RNAm)
É sintetizado no núcleo e exportado para o citoplasma, onde
tem a função de definir a posição dos aminoácidos na
molécula de proteína com base na sequência de nucleotídeos.
RNA transportador(RNAt)
É sintetizado no núcleo e exportado para o citoplasma, onde
tem a função de captar os aminoácidos dispersos e os
conduzir até o sítio de síntese de proteína.
RNA ribossômico(RNAr)
É responsável por formar os ribossomos, fazendo a ligação
entre o RNAm e o RNAt na síntese de proteínas.
A estrutura do ribossomo é composta de:
Estrutura do ribossomo.
Uma proteína é um polipeptídeo constituído por diferentes aminoácidos.
Como mencionado, na tradução, a sequência de nucleotídeos é quem
determina a sequência de aminoácidos nas proteínas. Portanto,
podemos dizer que o DNA possui as informações genéticas que são
transcritas em RNA para sintetizar as proteínas.
Cada aminoácido é codificado por um códon ou mais. Códons são
trincas de bases nitrogenadas consecutivas localizadas no RNAm, ou
seja, o códon presente no RNAm determina o aminoácido que vai entrar
na cadeia proteica e formar a proteína.
Conheça as etapas da tradução:
 Início
Fase que atesta a tradução iniciando-se no Códon
AUG (grupo de três bases nitrogenadas de RNAm
que indicam o ponto de início), referente ao
aminoácido metionina (Met). A Met sempre será o
aminoácido que dará início à tradução, mas não é
sempre o primeiro aminoácido da cadeia proteica,
já que, muitas vezes, a Met é removida após a
tradução.
 Alongamento
Fase em que, com o complexo de iniciação da
tradução formado sobre o RNAm, acontece a
ligação da subunidade grande do ribossomo, com
três locais onde a molécula de RNAt pode se ligar.
Nessa fase de alongamento, o RNAt traz o
aminoácido correspondente ao códon seguinte da
cadeia, ligando-se ao ribossomo, enquanto o RNAt
de Met é liberado para o citoplasma. Na sequência,
ligações peptídicas são realizadas e se repetem até
que todos os códons presentes na molécula de
RNAm sejam “lidos” pelos RNAt, com a adição dos
novos aminoácidos. Ocorre, então, o crescimento
da cadeia, por isso o nome fase de alongamento e
esta se estende até que se chegue a um dos
códigos de terminação.
 Terminação
Fase marcada pelos códons de terminação, que
podem ser UAA, UAC, UGA. Esses códons não
codificam aminoácidos nem fazem ligação com o
RNAt di l t t
A imagem a seguir ilustra o processo de tradução:
Tradução com as etapas necessárias para que ocorra síntese proteica.
Como ocorre a síntese de
proteínas?
Confira o vídeo a seguir sobre a síntese de proteínas e sua importância.
O dogma central da biologia molecular
RNAt; em vez disso, eles possuem estrutura para se
ligarem a fatores de liberação de proteínas, fazendo
com que a proteína recém-formada seja
considerada completa e se separe do ribossomo.

Os processos de replicação, transcrição e tradução que
acabamos de estudar definem o chamado dogma
central da biologia molecular, ou seja, explicam o fluxo
da informação genética até a formação da proteína
(DNA -> RNA-> proteína).
Postulado por Francis Crick, em 1958, o dogma central da biologia
molecular explica tais mecanismos de transmissão e expressão da
informação genética em proteínas, componentes essenciais que atuam
nas mais diversas funções da célula e do organismo, de forma geral.
Replicação, transcrição e tradução. Etapas necessárias para a conversão da informação genética em
proteínas e ligadas à hereditariedade.
Você sabe de�nir o código genético?
O código genético relaciona a sequência dos nucleotídeos que
constituem o DNA com a sequência de códons do RNAm e os
aminoácidos que constituem as proteínas. Foi elaboradocom base nas
combinações dos 4 nucleotídeos do RNAm (U, C, A, G), em grupos
triplos, obtendo-se 64 combinações, que codificam aminoácidos
específicos.
Atualmente, conhecemos 20 aminoácidos, o que nos leva a concluir que
existe mais de um códon para o mesmo aminoácido. Ou seja, um
mesmo aminoácido pode ser traduzido por diferentes códons. Em
função disso, dizemos que o código genético é degenerado (ou
redundante).
U
U
UUU
UUC
Fenilalanina
(Fen)
UUA
UUG
Leucina
(Leu)
C
CUU
CUC
CUA
CUG
Leucina
(Leu)
A
AUU
AUC
AUA
Isoleucina
(Ile)
AUG
Metionina(Met)
Códon de iniciaç
G
GUU
GUC
GUA
GUG
Valina(Val)
Tabela: Códons e respectivos aminoácidos do código genético.
Catarina Moreira / casadasciencias.org
Dogma central da biologia
molecular: o que é?
Confira o vídeo a seguir sobre o dogma central da biologia molecular.

Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
Replicação
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
Transcrição
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
Tradução

Questão 1
(UFPE − 2016) O códon corresponde à sequência de três bases do:

Vamos praticar alguns
conceitos?
Falta pouco
para atingir
seus
objetivos.
A RNA-transportador.
B RNA-ribossômico.
C RNA-mensageiro.
D RNA-solúvel.
Questão 2
(UFScar − 2010) Diz-se que o código genético é “degenerado”
porque:
2
Tecnologias para análise de DNA e suas aplicações
Ao final deste módulo, você será capaz de reconhecer as tecnologias para análise de DNA e suas aplicações.
E Ribossomo.
Responder
A Existe mais de um aminoácido para cada códon.
B Desorganiza-se na velhice.
C
Existem códons que não codificam qualquer
aminoácido.
D
Mais de um códon pode codificar o mesmo
aminoácido.
E O código é diferente no DNA e no RNA.
Responder
Tecnologias para análise de
DNA e suas aplicações
O material genético possui características fundamentais para o
entendimento do funcionamento dos organismos (animais, plantas,
fungos, bactérias etc), por isso, é objeto de estudo valioso para as mais
diversas abordagens em genética e biologia molecular.
DNA.
Especificamente as pesquisas focadas no DNA, funcionamento,
características e possíveis formas de análises têm recebido muitos
investimentos.
Tais pesquisas têm produzido importantes descobertas que incluem as
funções de diversos genes, seus mecanismos de expressão, sua ligação
com doenças, entre outros.
As aplicações práticas das tecnologias que utilizam o DNA hoje em dia
são várias. Como exemplo, temos:
Âmbito da saúde
Para a detecção de doenças genéticas ou de
predisposição genética para o desenvolvimento de
doenças, assim como para o diagnóstico de doenças
causadas por microrganismos, por exemplo.
Campo judicial
Para a resolução de questões de paternidade (testes de
paternidade) e delitos (análises de amostras de DNA
coletadas em cenas de crime).
Muitas das técnicas baseadas na análise do DNA foram desenvolvidas
após o Projeto Genoma Humano, estudo no qual foram efetuadas
padronizações sobre o sequenciamento de bases nitrogenadas,
propiciando diversos achados. Logo, podemos dizer que o Projeto
Genoma Humano foi precursor para diversas técnicas de uso do DNA,
resultando em uma mudança revolucionária na ciência e servindo como
divisor para pesquisas na área biológica que foram muito além daquelas
voltadas para a saúde humana.
Apesar de todas as vantagens da utilização das técnicas de análise de
DNA, ainda existem algumas limitações para que avancemos mais nas
pesquisas em genética, tais como:
1. O custo elevado, por requererem tecnologias de ponta e maquinário
com valor significativamente alto.
2. O conhecimento avançado e específico que requerem, exigindo
tempo longo de estudos, testes e preparação dos profissionais.
Atualmente, as aplicações das análises de DNA perpassam as questões
de saúde e justiça, mas também são importantes para outras áreas,
inclusive para a agronomia, a pecuária, a farmácia e a nutrição. A seguir,
estudaremos exemplos de como as análises com DNA são utilizadas na
prática e de que forma contribuem para a solução de diferentes
problemas e avanços relevantes.
Conhecimento de riscos biológicos
Para um bom monitoramento da saúde humana, é necessário, por
exemplo, conhecermos os microrganismos que podem nos causar
algum prejuízo. Técnicas moleculares podem ser empregadas em
amostras diversas retiradas de objetos em:
Residências
Mobília, aparelhos eletrônicos,
roupas.
Locais públicos
Corrimão, torneiras, maçanetas.
        
Tais amostras são coletadas em nível molecular, extraindo-se o DNA, a
partir do qual é possível chegar a identidade do microrganismo e traçar
estratégias para seu controle ou combate. Com base nesses estudos,
são planejadas campanhas de vacinação para as doenças endêmicas;
renovação ou ampliação do estoque de medicamentos dos postos de
saúde; orientação para diagnósticos médicos; escolha de produtos para
higienizar locais, principalmente hospitais; entre outros.
Inspeção de alimentos
Por meio de análises genéticas, é possível identificar a origem dos
alimentos. Por exemplo, é possível saber se uma empresa do ramo
alimentício realmente está vendendo os ingredientes descritos nas
embalagens dos produtos.
Análises de produtos alimentícios.
As análises moleculares visam impedir fraudes, muito comuns no setor
frigorífico, no qual já foram encontrados componentes distintos
daqueles que são apresentados nos rótulos.
Atenção!
Já foi detectado DNA de suíno em um
produto que se apresentava como
exclusivamente feito de carne bovina.
Geralmente, mistura-se carnes de menor
valor para baratear o preço final do produto.
Outro exemplo é a comercialização do
palmito, que pode ser extraído de diferentes
espécies de palmeiras. Contudo, o corte das
espécies nativas e ameaçadas de extinção é
proibido. Uma forma de identificar a origem

Diagnóstico de doenças genéticas
Quando existe suspeita de doença genética, é possível confirmar ou
descartar o diagnóstico por meio da análise do material genético do
indivíduo. Por exemplo, se o indivíduo apresenta sintomas de fibrose
cística, uma doença genética, pode-se realizar um teste genético para
comprovar se ela é ou não portadora do gene que determina tal
condição. Caso seja confirmado, o paciente receberá tratamento para
amenizar os sintomas.
Aconselhamento genético
Pessoas com casos de doenças genéticas na família são aconselhadas
a fazer exames para identificar se também possuem o gene associado à
doença em questão, o que indica uma predisposição genética para o
desenvolvimento futuramente. O aconselhamento genético é, dessa
forma, outro campo em que a engenharia genética pode ser aplicada.
Um exemplo prático são os casos de câncer de origem genética.
Algumas mutações genéticas aumentam a probabilidade do
desenvolvimento da doença no indivíduo, como os genes BRCA1 e
BRCA2, que são associados ao risco de desenvolvimento de câncer
hereditário de mama e de ovários.
Transmissão de doenças genéticas
A tecnologia molecular pode ser usada não só para a detecção de
doenças genéticas, mas também para a prevenção da transmissão de
doenças de pais para seus filhos. As técnicas de diagnóstico são
empregadas até mesmo quando os pais não manifestam nenhuma
doença genética, mas são portadores dos genes ligados às doenças.
Esse tipo de prevenção tem sido empregado em fertilização in vitro,
sendo feito um screening genético antes da implantação dos embriões,
do palmito in natura ou em conserva é por
meio de testes genéticos.
para que se tenha certeza de que sejam livres de genes que possam
desenvolver doenças ocasionadas por alterações no código genético.
Mas você pode estar pensando:
E quando a gravidez ocorre de forma
natural, é possível identi�car alguma
alteração genética antes do nascimento?
Sim, é possível. Porém a identificação é feita por meio de testes
realizadosdurante o período da gestação, no pré-natal. Nesse caso, é
retirada uma amostra do líquido amniótico, que é analisada para a
detecção de possíveis alterações genéticas no feto em formação.
Genética forense
O aprimoramento da tecnologia permitiu que a genética fosse também
aplicada no ramo criminal, a fim de detectar indícios ou provas em
materiais encontrados em cenas de crimes. Essa área começou a se
expandir com o trabalho do geneticista Alec Jeffreys, publicado em
1985 na revista Nature, com grande alcance no meio médico-científico.
No trabalho, foi descrita a técnica que utilizava como base a
multiplicação simultânea de determinadas regiões do DNA,
denominadas sondas multilocais, que funcionavam como “lanternas
químicas”, por serem capazes de reconhecer regiões variáveis no DNA.
Alec Jeffreys.
O resultado da multiplicação simultânea tinha como produto um padrão
de bandas individuais, que se assemelhavam a um código de barras, e
apresentavam características individuais, o que Alec Jeffreys
denominou de fingerprinting.
No ramo criminal, a técnica foi aplicada pela primeira vez na
identificação de um assassino que violentou e matou duas jovens
moças na Inglaterra, nos anos de 1983 e 1986. Com o emprego da
técnica, foi possível a comparação do material genético dos suspeitos
com o material genético das evidências do crime. A perícia forense
baseada em análises de elementos genéticos encontrados nas cenas de
crimes é muito utilizada atualmente.
Coleta de vestígios encontrados em cenas de crimes.
Teste de paternidade
Outra aplicação das tecnologias com uso do DNA é a possibilidade de
determinação com exatidão da paternidade de um indivíduo. Por meio
da comparação do padrão genético do possível pai biológico com o
padrão genético da criança, é possível determinar biologicamente o
parentesco.
Como já temos conhecimento, o material genético de um indivíduo é
formado pela junção de genes maternos e paternos, na proporção de
Saiba mais
O termo fingerprinting faz uma analogia às
impressões digitais, pois ambos possuem
padrões exclusivos em cada indivíduo.

50% de cada. Assim como cada pessoa possui sua própria digital, cada
indivíduo possui sua própria e exclusiva impressão genética.
Fertilização in vitro.
Cada gene possui uma diversidade muito grande em alelos.
Consequentemente, é muito raro duas pessoas apresentarem o mesmo
grupo de genes, com os mesmos alelos, o que é encontrado no caso
dos gêmeos univitelinos. Portanto, podemos dizer que cada ser humano
apresenta sua impressão genética de acordo com a distribuição dos
alelos nos genes e a ordem em que se encontram.
As técnicas foram aprimoradas e, nas décadas de 1980 e 1990, já era
possível a análise e o sequenciamento de DNA aplicados para fins de
reconhecimento pessoal, podendo as técnicas serem usadas para
determinar a paternidade biológica, com alta precisão.
Saiba mais
No início do século XX, cientistas utilizavam
o sistema ABO de tipos sanguíneos para
analisar possíveis candidatos a pais
biológicos. No entanto, esse tipo de análise
somente indica quais dos candidatos podem
ser os pais em potencial, devido às limitadas
possibilidades de combinações dos tipos
sanguíneos, não sendo possível determinar
qual dos indivíduos é realmente o pai.

Amostra de sangue para teste de paternidade.
Tecnologia da genética
molecular voltada para a
justiça
Confira agora a explicação sobre como a genética molecular e as
tecnologias a ela associadas colaboram para a solução de crimes e
casos de justiça.
A evolução do Projeto
Genoma Humano
A molécula de DNA foi descoberta no ano de 1953 e, desde então, é
uma das moléculas mais estudadas no mundo, pois tem papel de
extrema importância e é indispensável para a manutenção dos seres
vivos. Como vimos, os estudos com DNA são consideravelmente úteis
para diferentes campos da ciência.

A comunidade científica, tanto da área médica como biotecnológica,
acreditava que o sequenciamento do genoma humano traria
descobertas que resultariam em melhorias imensuráveis para a
humanidade. Foi quando, entre os anos de 1999 e 2000, iniciou-se o
famoso Projeto Genoma Humano, visando ao sequenciamento do
genoma humano completo.
O projeto tinha como finalidade organizar a sequência dos 3,1 bilhões de
bases nitrogenadas presentes no genoma humano, evidenciar a
sequência de nucleotídeos dos cromossomos humanos, para
conhecimento de possíveis falhas ou anormalidades moleculares, entre
outros.
A partir dos resultados do projeto, a biologia molecular fez grandes
avanços. Além dos estudos genômicos, tivemos investimentos nos
estudos proteômicos, que focalizam nas proteínas e suas interações.
O que traz uma visão mais completa e integrada da expressão
gênica, unindo um melhor entendimento do DNA e das proteínas,
cujas funções são essenciais para as diferentes formas de vida.
No início dos anos 2000, a bioinformática começou a se desenvolver e
se destacar como grande aliada das pesquisas em biologia molecular.
Apresentação em 3D de um filamento de queratina.
Há um grande número de genes e sequências genéticas já descritos e
disponíveis em bases de dados, para serem analisados. Um dos bancos
de dados dos mais completos e utilizados pelos pesquisadores de todo
o mundo é a plataforma virtual GenBank. Ali são encontradas
informações genéticas de inúmeros indivíduos, dos mais diferentes
grupos de organismos, animais, humanos ou não, plantas, fungos,
bactérias, etc.
As bases de dados genéticos, que são alimentadas pelos próprios
pesquisadores, e o uso da bioinformática, que é essencial para
organização e análise de grandes volumes de dados, permitem maior
embasamento, acurácia e agilidade para as análises e promovem o
avanço dos estudos científicos.
Sequenciamento de DNA.
Ao longo das últimas décadas, diferentes tipos de sequenciamento de
DNA foram sendo desenvolvidos. Desde o sequenciamento Sanger,
realizado através da polimerização de DNA com incorporação de
dideoxinucleotídeos (unidades similares aos nucleotídeos); o
pirosequenciamento (técnica baseada na detecção da luz, com
liberação de pirofosfato na adição de nucleotídeos); sequenciamento de
nova geração (NGS) - caracterizado por produção massiva de
sequências genéticas em uma única corrida, em comparação com o
sequenciamento sanger que sequencia pequenos e poucos fragmentos
de DNA individualmente, porém, a primeira apresenta custo mais
elevado.
Saiba mais

Pesquisas cada vez mais variadas e direcionadas aos mais diversos
organismos e genes têm gerado dados importantes e avançado nosso
conhecimento sobre as especificidades de vida na Terra. Assim como o
desenvolvimento de novas análises, técnicas e tecnologias têm
contribuído muito para as pesquisas em genética e biotecnologia. Junto
com isso, cresce o movimento de colaboração entre universidades,
laboratórios e pesquisadores, que lideram esforços conjuntos voltados
para grandes projetos e experimentos amplos – a chamada Big Science.
Atualmente, os cientistas também trabalham de forma
a buscar diagnósticos, medicamentos, terapias e ações
preventivas cada vez mais personalizadas, com base
nas informações contidas no DNA do paciente,
buscando melhores condições de saúde pública.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
Tecnologias para análise de DNA e suas
aplicações
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
A evolução do Projeto Genoma Humano
Em outubro de 2020, o Governo Federal
brasileiro lançou um Programa Nacional de
Genômica e Saúde de Precisão, de nome
Genomas Brasil, o qual tem como principal
objetivo a realização de um banco de dados
com genomas completos de brasileiros.


Vamos praticar alguns
conceitos?
Falta pouco
para atingir
seus
objetivos.
Questão 1
(FUVEST/SP − 2001) O anúncio do sequenciamento do genoma
humano, em 21 de junho de 2000, significa que os cientistasdeterminaram:
Questão 2
O domínio sobre técnicas e procedimentos acerca da análise do
DNA permitiu a sua aplicação em diferentes campos, como jurídico,
farmacêutico, da saúde e da agricultura. Sobre o aconselhamento
genético, marque a opção correta.
A
A sequência de nucleotídeos dos cromossomos
humanos.
B
Todos os tipos de proteína codificados pelos genes
humanos.
C A sequência de aminoácidos do DNA humano.
D
A sequência de aminoácidos de todas as proteínas
humanas.
E
O número correto de cromossomos da espécie
humana.
Responder
A
Permite a identificação precisa do pai, quando este for
desconhecido.
B
Possibilita a identificação de adulterantes em
alimentos.
C
É um mecanismo de confirmar ou descartar um
diagnóstico de doença genética.
3
Tecnologia do DNA recombinante e clonagem
Ao final deste módulo, você será capaz de compreender a tecnologia do DNA recombinante e a clonagem.
D
Indica, através de exames específicos, a
predisposição genética para o desenvolvimento de
doenças manifestadas em algum membro da família.
E
Contribui para o planejamento adequado de combate
a doenças causadas por microrganismos mapeados
em determinada região ou localidade.
Responder
Tecnologia do DNA
recombinante
Um dos avanços mais relevantes da engenharia genética, que gerou
mudanças significativas, foi a tecnologia do DNA recombinante. Ela
consiste, resumidamente, na transferência de DNA de um organismo
para o outro, com o objetivo de gerar melhorias para o organismo fonte
com a modificação genética.
A tecnologia do DNA recombinante tem como técnica central a
clonagem molecular, que consiste no isolamento de um fragmento do
DNA que se deseja clonar e na propagação desse fragmento dentro de
um organismo hospedeiro. O termo DNA recombinante refere-se à
molécula de DNA que contém fragmentos derivados de outro
organismo, que foram recombinados, ou seja, o DNA possui alterações
derivadas de dois ou até mais organismos fontes, sendo muitas vezes
uma mistura de material genético de diferentes espécies.
Na década de 1970, começaram a ser desenvolvidas tecnologias que
permitiam localizar e isolar frações específicas de segmentos de DNA
extraídos de cromossomos. Tais técnicas consistiam em extrair o
fragmento de DNA de um cromossomo e produzir muitas cópias desse
fragmento, a fim de estudá-lo.
Esse novo procedimento descrito foi denominado clonagem molecular
e, na época em que foi apresentado, foi muito criticado, inclusive por
extrapolar limites éticos. Ainda hoje, algumas discussões persistem.
Atualmente, a clonagem molecular tem sua técnica
dominada e bem desenvolvida, o que permite sua
aplicação em diferentes áreas, como na saúde e
agropecuária, principalmente. A clonagem molecular é
realizada com o uso de enzimas, por meio da
recombinação de DNA de organismos distintos,
visando a expressão de genes específicos.
A técnica do DNA recombinante se desenvolve em diferentes etapas, a
saber:
 1ª etapa
Etapa em que há a seleção e o corte do fragmento
de DNA de interesse que será clonado. Isso é
possível devido ao uso de enzimas de restrição que
funcionam como “tesouras” químicas a nível
molecular, cortando o DNA na localização precisa.
 2ª etapa
Etapa em que, primeiramente, é necessária uma
molécula de DNA com capacidade de
autorreplicação, ou seja, capacidade de se
autoduplicar, chamada de vetor. Então, o fragmento
de interesse que foi cortado será unido ao DNA do
vetor, formando, dessa forma, o DNA recombinante.
 3ª etapa
Etapa em que o DNA recombinante é transferido
para uma célula, onde será replicado, aumentando
seu número de cópias.
A ilustração a seguir mostra as etapas da técnica:
Técnica do DNA recombinante.
Clonagem
É a produção de uma cópia geneticamente idêntica a um molde. Como
sabemos, a clonagem pode ocorrer em nível molecular, assim como em
nível celular e até a nível de organismo.
Em nível molecular, vimos que a clonagem de fragmentos de DNA é o
principal processo da tecnologia do DNA recombinante. Em nível
celular, uma célula geneticamente idêntica é criada a partir de uma
célula molde, resultando em duas células idênticas, uma original e um
Atenção!
Utilizando a tecnologia do DNA
recombinante como base, foi possível
compreender melhor a complexidade de
processos bioquímicos, da divisão celular,
das respostas do sistema imunológico, da
oncogênese, entre outros. A partir dela,
estruturas moleculares foram elucidadas,
sobretudo macromoléculas com importância
para o metabolismo das células, permitindo
também o entendimento de leis de catálise
enzimática.

clone. Em nível de organismo, é realizada in vitro, onde é formado um
indivíduo sem que ocorra a fusão de gametas, é formado um clone
geneticamente igual ao indivíduo que lhe deu origem.
Mais detalhes sobre a clonagem do DNA
Depois de definido o gene ou segmento do DNA que se deseja clonar. O
processo tem a participação de dois tipos de enzimas: enzimas de
restrição e DNA ligase. A primeira vai realizar a separação do gene ou
fragmento de DNA desejado, ou seja, vai cortar a molécula de DNA em
locais específicos, obtendo-se o gene ou o fragmento de interesse. Esse
gene ou fragmento de DNA desejado será posteriormente inserido em
um vetor, que consiste em uma molécula de DNA com a capacidade de
transportar esse fragmento de DNA para dentro de uma célula e se
replicar.
Os vetores de clonagem podem ser de três tipos. Vamos conferi-los?
Atenção!
De forma resumida, a clonagem do DNA
envolve a seleção e a separação de um gene
e até mesmo de um segmento de DNA
específico. O material de escolha se liga a
uma pequena molécula de DNA, que é
replicada, originando milhões de cópias
desse DNA recombinante.

Plasmídeos
São moléculas de DNA circular de células
bacterianas (ou seja, de bactérias) que se
replicam (ou seja, autoduplicam)
facilmente. Os plasmídeos contendo o
DNA recombinante são inseridos nas
células hospedeiras, transportando o gene
ou fragmento de DNA desejado.
 1 de 3 
A imagem a seguir ilustra o processo de clonagem por meio de
plasmídeos:
Processo de formação de clones por meio de bactérias.
 
Para que o gene ou fragmento de DNA a ser clonado seja incorporado
ao vetor, é necessária a atuação da mesma enzima de restrição, dessa
vez, para cortar o DNA do vetor. Após o corte, o segmento de DNA a ser
clonado é ligado ao DNA do vetor, por meio da ação da enzima DNA
ligase, formando finalmente a molécula de DNA recombinante.
Com a formação dessa nova molécula estável, a molécula de DNA
recombinante, o vetor modificado pode ser introduzido em uma célula
viva, geralmente uma célula bacteriana. Após sucessivas divisões das
células modificadas, agora denominadas recombinantes, é feita a
identificação e transporte dessas células pro organismo alvo. Assim, o
fragmento de DNA clonado é passado para o organismo, e este o
incorpora. Ou seja, após receber as células contendo o fragmento de
DNA clonado, o organismo alvo passa a produzir aquele gene de
interesse.
Os processos de clonagem foram, ao longo do tempo, tornando-se mais
complexos, e atualmente já é possível a obtenção de exemplares de
clones de diversas espécies, como:
Ovelhas
Relembrando
A molécula de DNA recombinante contém o
DNA a ser clonado e o DNA do vetor que será
usado para a replicação.

Ratos
O caso de clonagem de organismo mais famoso mundialmente é o da
ovelha Dolly, o primeiro clone feito a partir de uma célula adulta de
ovelha que teve sucesso, em 1997.
Esquematização de etapas de como ocorre o desenvolvimento de um clone. Técnica de clonagem
utilizada no caso da ovelha Dolly.
O clone foi realizado por cientistas escoceses, por meio da união de
uma célula somática mamária de uma ovelha de “cara branca” (Finn
Dorset) com um óvulo de uma ovelha de “cara preta”. Esse óvulo
utilizado teve seu núcleo retirado, ou seja, teve suas informações
genéticas removidas e, em seu lugar, foi implantado o núcleo da célula
somáticamamária contendo todo o genoma da ovelha de “cara branca”.
A célula resultante desse processo foi implantada no útero de uma
ovelha de “cara preta”, resultando no nascimento de Dolly, uma ovelha

de “cara branca” originada a partir do material genético de uma célula de
glândula mamária.
A ovelha Dolly, que atualmente se encontra empalhada em exposição em um museu em Edimburgo
(Escócia).
Mas por que a célula implantada foi o óvulo, e não a
célula mamária, que já possuía o núcleo diploide? E por
que o óvulo foi implantado na ovelha de “cara preta”?
O uso do óvulo com o núcleo da célula mamária foi empregado no
experimento porque, em condições normais de fecundação, logo após a
fusão dos núcleos, o óvulo começa a se dividir em um padrão específico
para originar o zigoto. Implantar o óvulo com o núcleo diploide, seria
como se o óvulo estivesse fertilizado e este se dividiria, o que realmente
aconteceu. Já a célula mamária, caso se dividisse, originaria novas
células mamárias. A escolha da ovelha de "cara preta” para a
implantação do óvulo no útero garantiu aos cientistas observarem se a
ovelha gerada teria as características esperadas da ovelha doadora da
célula mamária (de “cara branca”) ou se haveria alguma interferência da
ovelha mãe (de “cara preta”).
A tecnologia do DNA recombinante tem diferentes aplicações,
independentemente do ramo da pesquisa, do terapêutico ao comercial.
As áreas de abrangência também são diversas, contudo, figuram como
as principais:
Ocorre produção de hormônios humanos, como a insulina e o
hormônio do crescimento; produção de vacinas, de proteínas
para anticorpos; entre outros.
Saúde Agricultura Pecuária
Lembrando que um transgênico é um organismo geneticamente
modificado (OGM) que apresenta gene ou fragmento de DNA vindos de
um ou mais organismos diferentes.
Alimentos trangênicos na
dieta humana são seguros?
Confira agora o vídeo sobre alimentos transgênicos, seu consumo e
efeitos na saúde humana.
Saiba mais
Muitas plantas e animais utilizados pelo
homem atualmente, inclusive para a
alimentação, são geneticamente
modificados, com o intuito de gerar melhor
retorno para os grandes produtores e
algumas vezes enriquecimento nutricional.
Um exemplo de alimento muito consumido
na forma transgênica é o milho.


Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
Tecnologia do DNA recombinante
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
Clonagem

Questão 1
(SEGEP/MA – 2016) A ligação de um fragmento de DNA (inserto)
com outra molécula de DNA (vetor), formando uma molécula de
DNA recombinante, é uma das fases da técnica de:

Vamos praticar alguns
conceitos?
Falta pouco
para atingir
seus
objetivos.
A Produção de enzimas de restrição.
B Reação em cadeia da polimerase.
C Clonagem molecular.
Questão 2
(INEP – 2016) Com o avanço da biotecnologia, é possível utilizar
plantas transgênicas para aumentar a produção de grãos e de fibras
vegetais. Um exemplo é o milho transgênico com atividade
inseticida, popularmente conhecido como milho Bt. Ele foi
transformado com a incorporação de um gene que codifica a
produção de uma toxina isolada da bactéria Bacillus thuringiensis.
Essas plantas representam uma alternativa para minimização dos
danos causados por pragas, o que reduz o uso de agrotóxicos.
Considerando o uso dessa tecnologia, assinale a opção correta.
D Eletroforese em gel de agarose.
E Transformação celular.
Responder
A
As pragas oriundas da área de refúgio poderão se
acasalar com as sobreviventes das áreas plantadas
com a planta transgênica, possibilitando a perda do
efeito desejado.
B
Os transgênicos são organismos que foram obtidos
por meio de cruzamentos entre diferentes indivíduos,
modificando o seu código genético.
C
O produto colhido na área de refúgio pode ser
comercializado como não transgênico, apesar da
ocorrência de polinização cruzada no milho.
D
As toxinas presentes no milho Bt também podem
auxiliar no controle dos percevejos.
E
As toxinas sintetizadas pelo milho Bt têm atividade
seletiva, que atua apenas nas espécies-alvo.
Responder
4
Transformação genética e transgênicos
Ao final deste módulo, você será capaz de descrever a transformação genética e o uso dos transgênicos.
Transformação genética e
transgênicos
A biotecnologia é a área que une a biologia tradicional, clássica, com os
avanços tecnológicos. Desde 1950, com o início do estudo do DNA, até
os dias atuais, ocorreu um avanço considerável da biotecnologia em
tempo relativamente curto.
Na década de 1970, com os estudos dos desdobramentos do código
genético, não só dos seres humanos, mas de outros seres vivos, surge a
engenharia genética, introduzindo novas perspectivas de abordagens
para estudos científicos, a partir das dinâmicas biológicas em níveis
moleculares. Os organismos geneticamente modificados (OGM) ou
transgênicos, que atualmente já são uma realidade inserida no nosso
dia a dia, começavam a ser mais amplamente estudados naquela
época.
Os transgênicos, como o nome diz, são organismos que sofreram
alteração genética, ou seja, que receberam fragmentos de DNA, um
ou mais genes, de outro organismo que atuou como doador. O gene
recebido se integra ao código genético do receptor, gerando uma
mudança no código genético e na expressão de uma característica
que o receptor não apresentava anteriormente.
Tal evento é reproduzido em laboratório, mas pode também ocorrer de
forma natural, ou seja, na natureza, por meio de mutações espontâneas
e aleatórias. Contudo, no caso dos transgênicos, a alteração genética é
precisamente manipulada por cientistas que buscam alguma mudança
benéfica no organismo alvo.
Em outras palavras, a engenharia genética permitiu que os cientistas
modificassem o material genético de organismos em laboratório, de
forma proposital e direcionada, reproduzindo eventos que ocorrem
espontânea e aleatoriamente na natureza.
Símbolo usado na rotulagem de produtos transgênicos.
Sobre a legislação relativa aos transgênicos, é importante saber que: a
produção de alimentos transgênicos, de acordo com a Lei Brasileira de
Biossegurança (Lei nº 11.105/05) é permitida desde que atendidas às
regulamentações para essas atividades. São aplicadas regras
estritamente rigorosas, com determinações e requisitos a serem
cumpridos obrigatoriamente, possuindo fiscalização e vigilância desde
sua idealização, passando pelo setor de produção, teste nos diferentes
níveis, até o produto final estar disponível para comercialização. São
processos que geram um longo acompanhamento – em torno de dez
anos.
Para ser garantida a segurança alimentar e ambiental do produto final,
as etapas são analisadas e aprovadas pela Comissão Técnica Nacional
de Biossegurança (CTNBio), vinculada ao Ministério de Ciência e
Tecnologia. A CTNBio reúne especialistas de várias áreas de
conhecimento científico para analisar mensalmente pesquisas em
andamento e propostas de pesquisas envolvendo OGMs/transgênicos.
Atenção!
A CTNBio é responsável por diversas áreas, e
não só pela agricultura, avaliando muitos
produtos associados a possíveis impactos à
saúde humana e animal, como também ao
meio ambiente.

Agora vamos conhecer um exemplo de transformação genética
envolvendo plantas e bactérias de interesse biotecnológico:
Agrobacterium tumefaciens é a bactéria causadora da galha-da-coroa,
uma doença que afeta plantas. A doença induz a formação de tumores
na junção entre o caule e a raiz das plantas, região do colo. Tais tumores
são resultantes do desenvolvimento exacerbado das células, que ocorre
devido à transferência de genes da bactéria para o genoma da planta
afetada.
Planta com tumores gerados pela infecção por Agrobacterium tumefaciens.
Os genes da bactéria inseridos no genoma da planta infectada estão
contidos em um plasmídeo, denominado Ti. Esses plasmídeos possuem
genes comatividade altamente tumoral, que atuam por meio de duas
regiões: a região T, que é a transmitida para a célula vegetal, e a região
de virulência chamada de vir, contendo a parte do material genético de
produção de proteínas, que a tornam capaz de transmitir seu material
genético para a célula vegetal.
Quando a região T é transferida e se integra à célula vegetal, passa a ser
chamada de T-DNA. Os genes presentes no T-DNA induzem a produção
de hormônios associados ao crescimento das plantas (auxinas e
citocinas), promovendo o crescimento exacerbado e formando tumores.
O T-DNA também possui regiões que induzem a produção de opinas,
catalisadas especificamente pela bactéria colonizadora, servindo como
nutriente.
Se a bactéria Agrobacterium tumefaciens
causa tumor na planta, por que ela é de
interesse para a ciência?
Exatamente por sua capacidade de transferência de gene para outro
organismo. Essa característica da bactéria está sendo explorada na
biotecnologia, já que os genes que formam o T-DNA podem ser
facilmente substituídos por outros genes de interesse, como os que
expressam resistência a um antibiótico, por exemplo.
A transformação genética usando a Agrobacterium tumefaciens como
vetor tem sido empregada em plantas, mas há pesquisas usando essa
bactéria em outros organismos, como fungos, animais e até células
humanas.
Transformação genética indireta em células vegetais por meio de Agrobacterium spp.
A transformação genética pode ocorrer também com o uso de técnicas
como a biobalística. Veja:
A biobalística usa um método de bombardeamento, com
micropartículas ou acelerador de micropartículas, para introduzir
moléculas de DNA de interesse (ou RNA) em outros organismos, sendo
uma técnica de transformação genética comumente usada em plantas.
Microprojéteis de ouro ou tungstênio envoltos pelo DNA de interesse
são utilizados no processo. Estes são acelerados a velocidades
superiores a 1500km/h, possibilitando a penetração no genoma de
maneira que não cause danos letais à célula quando romperem a parede
e a membrana da célula vegetal.
Sistema de entrega de partículas PSD-1000/He.
Essas micropartículas, uma vez que penetram na célula, alojam-se de
forma aleatória nas organelas, depois, o DNA de interesse é dissociado,
possibilitando sua integração no genoma da planta (hospedeira),
ocorrendo, assim, a transformação celular.
Transformação genética
em plantas e animais
Transformação em plantas
Com o uso de técnicas que surgiram graças aos investimentos nos
setores de biotecnologia agrícola, atualmente, a transformação genética
em plantas vem sendo utilizada com a finalidade de aprimorar
características biológicas e/ou possibilitar a criação de novas
variedades.
A transformação genética pode ocorrer por meio da inserção de genes
isolados de outras plantas, microrganismos ou animais, gerando trocas
de material genético entre diferentes espécies, com a finalidade de
determinar diferentes características.
Para a transformação genética de plantas, é necessária a utilização de
vetores (geralmente plasmídeos) e o conhecimento sobre três partes
específicas do gene em questão (região promotora, região codificadora
e região terminal).
Na prática, existem diferentes métodos possíveis, que são agrupados
em:
Diretos
A transformação
genética feita por
método direto é
baseada em ações
Indiretos
A transformação
genética feita por
método indireto, envolve
as bactérias
Exemplo
A produção de sementes mais resistentes a
alterações climáticas e que necessitam de
menos nutrientes no solo para germinar e
crescer, como solução para a fome que
assola certas regiões de solos pobres em
nutrientes. E a produção de plantas
resistentes a pragas, diminuindo o uso de
agrotóxicos e contribuindo para melhores
condições de saúde dos consumidores.

físicas e químicas, nas
quais a passagem do
DNA para dentro da
célula vegetal é feita por
eletroporação, que
permite a travessia por
meio de choques, em
campo elétrico que
apresente eletricidade
controlada. Esse
processo é a
biobalística, já descrita
acima.
Agrobacterium
tumefaciens, que
também já foram
mencionadas, ou outras,
como Agrobacterium
rhizogenes, como
vetores para a inserção
do DNA de interesse.
Transformação em animais
Animais transgênicos são aqueles que tiveram seu material genético
modificado, por meio de intervenção humana, por processo chamado
transformação genética, transgenia ou transgênese.
Transformação genética em animais.
Desenvolvida na década de 1970 em camundongos (mamífero que até
os dias atuais possui o genoma mais facilmente manipulável), a
transformação genética de animais atualmente é realizada de duas
formas:
Microinjeção pronuclear
É feita a transferência de um DNA exógeno para o genoma de
um indivíduo.

Células-tronco
É feita a alteração de DNA já existente no animal por
bi õ h ól él l b i á i
Vamos conhecer melhor cada caso.
Manipulação do genoma por microinjeção pronuclear
Técnica realizada por meio de microinjeções, contendo uma solução
com transgene de interesse em sua composição, no pronúcleo de um
óvulo recém-fertilizado.
Dessa forma, cópias dos genes injetados se integram ao DNA do
indivíduo hospedeiro e se distribuem de forma mendeliana, em sítios
aleatórios no genoma. Por isso, o transgene deve conter todos os
elementos de um gene natural, ou seja, a região promotora, a região
codificante e o sítio de adição de poli-A, que são constituídos pela
técnica de DNA recombinante, programados para responderem a
estímulos biológicos.
Inserção de DNA exógeno no núcleo de um óvulo recém-fertilizado.
Sendo assim, esse gene inserido, uma vez integrado ao DNA do
indivíduo hospedeiro, passa a se expressar, desempenhando sua
função.
Atenção!
Essa técnica é amplamente utilizada como
ferramenta de pesquisa, sobretudo em
estudos de doenças genéticas dominantes,
mas apresenta algumas limitações. Devido a
sua inserção ocorrer em sítio aleatório no

Manipulação do genoma por meio de células-tronco
Esta metodologia foi criada a partir da combinação de duas técnicas:
Cultivo de células-
tronco
Técnica do DNA
recombinante
Gerou uma nova forma de transformação genética, mais precisa e
consistente na manipulação do genoma do indivíduo alvo.
Consiste em algumas etapas, a saber:
Mudanças que a
biotecnologia trouxe para a
sociedade
Confira agora o vídeo sobre biotecnologia, sua origem e aplicabilidade.
momento de integração do gene, pode
acarretar erro e gerar consequências críticas.

Modificação genética de células-tronco 
Criação do quimera 
Nocaute do gene 

Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 4 - Vem que eu te explico!
Transformação genética e transgênicos
Módulo 4 - Vem que eu te explico!
Transformação genética em plantas e animais

Questão 1
(UFAL − 2011) A tecnologia do DNA recombinante tem produzido
uma série de avanços no setor agropecuário brasileiro. A inserção
de um gene da bactéria Bacillus thuringiensis em algumas
variedades de plantas, por exemplo, faz com que elas se tornem
resistentes a certas pragas. Sobre essas tecnologias, é correto
afirmar:

Vamos praticar alguns
conceitos?
Falta pouco
para atingir
seus
objetivos.
A
A transferência de qualquer gene de um organismo
para outro produz variabilidade genética; daí, os
transgênicos serem resistentes a pragas.
Questão 2
(CESMAC − 2016) A tecnologia do DNA recombinante permitiu a
criação do milho Bt, resistente ao ataque de determinados tipos de
insetos. Considerando que foi introduzido um gene da bactéria
Bacillus thuringiensis, que promove na planta a produção de uma
proteína tóxica aos insetos, mas inofensiva aos mamíferos, é
correto afirmar que o milho Bt é resultado de técnica de:
B
Plasmídeos virais são utilizados como vetores de
genes de interesse que serão transferidos para um
organismo.
C
A resistênciade uma planta transgênica a uma praga
se deve à ação do produto do gene inserido na planta,
e não à presença do gene em si.
D
Plantas naturalmente resistentes a pragas não
passam necessariamente essa característica à prole;
daí, a necessidade das técnicas de engenharia
genética.
E
A clonagem de plantas com características de
resistência a pragas as torna menos susceptíveis à
extinção ao longo da evolução, segundo as leis da
seleção natural.
Responder
A Clonagem gênica.
B Transgênese.
C Terapia gênica.
D Eletroforese.
E Cruzamento interespecífico.
Considerações �nais
Neste conteúdo, estudamos conceitos da biologia molecular voltada
para a genética – genética molecular – e conceituamos o dogma central
da biologia molecular. O dogma central da biologia molecular evidencia
a forma como a informação genética de um indivíduo é replicada,
transcrita e traduzida em proteínas, as quais são essenciais para manter
o funcionamento dos organismos e sua sobrevivência.
Aprendemos, ainda, sobre as tecnologias de análise de DNA, suas
diversas aplicações e relevância para o desenvolvimento da
biotecnologia. Em específico, abordamos a tecnologia do DNA
recombinante, a clonagem e os transgênicos. Finalizamos estudando
sobre a transformação genética em plantas e animais, práticas que
podem trazer benefícios para a vida humana e o meio ambiente.
Podcast
Confira agora o podcast sobre os principais conceitos em
genética molecular e sobre as tecnologias para análise de DNA
e suas aplicações.
00:00 09:51
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
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Clonagem de DNA e DNA recombinante, do canal Khan Academy
Brasil.
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00711/index.html?brand=estacio
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/00711/index.html?brand=estacio
Os organismos geneticamente modificados, do canal AFP
Português.
Referências
ALBERTS, B. et. al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre:
Artmed, 2017.
BRASIL. Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e
Comunicações. Comissão Técnica Nacional de Biossegurança.
Consultado na internet em: 4. nov. 2020.
CARNEIRO, A. A.; CARNEIRO, N. P.; PAIVA, E. Transformação genética de
milho utilizando o bombardeamento de partículas. Sete Lagoas:
Embrapa milho e sorgo, nº 32, 42 p., 2004.
JUNQUEIRA L. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8. ed.
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SANTOS, R. R. dos; MYSZCZUK, A. P.; GLITZ, F. E. Z. Meio ambiente,
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SCHAPIRO, S. J.; EVERITT, J. I. Preparation of animals for use in the
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SNUSTAD, D. P.; SIMMONS, M. J. Fundamentos de genética. 4. ed. Rio de
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VEGA, J. M. et al. Improvement of Agrobacterium-mediated
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Plant Cell, New York, v. 27, p. 297-305, 2008.
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