A engenharia genética permite manipular directamente os genes de determinados organismos com objectivos práticos. São várias as aplicações da Engenharia Genética e as técnicas utilizadas.
O objectivo da engenharia genética consiste em isolar e transferir genes, responsáveis pela produção de certas substâncias (por exemplo, as proteínas), para outros seres vivos que não produziam estas substâncias, de modo a serem funcionais nestes seres.
Um dos grandes problemas com que se depararam os investigadores que tentavam manipular o DNA era o isolamento dos genes. Ao longo da década de 60 do mesmo século, diversas investigações com microrganismos tinham permitido descobrir enzimas capazes de seleccionar o DNA em locais específicos. Estas enzimas denominadas enzimas de restrição, começaram, então, a ser utilizadas em técnicas de manipulação in vitro. Podemos afirmar que as enzimas de restrição estão na base da engenharia genética, cujo objectivo é a manipulação directa de genes com um fim prático.
Enzimas de restrição:
Estas enzimas actuam em pontos específicos, as chamadas zonas de restrição, catalisando o desdobramento da DNA em fragmentos menores. Estes fragmentos contêm nas suas extremidades a sequência que foi reconhecida pela enzima de restrição. Estas porções terminais designam-se por extremidades coesivas.
As extremidades coesivas podem então ligar-se, por complementaridade, a outro DNA. Neste processo intervêm outras enzimas, chamadas ligases do DNA, que catalisam o processo que permite que fragmentos de DNA se voltem a ligar.
Acção das enzimas de restrição e da DNA ligase:
Endonucleases de restrição:
- Mecanismo natural de defesa de algumas bactérias contra os vírus que as infectam.
- Actuam em pontos específicos, promovendo o corte da cadeia de DNA viral.
As técnicas de Engenharia Genética são:
As técnicas de Engenharia Genética são:
- DNA recombinante (rDNA)
- DNA complementar (cDNA)
- PCR (Reacções de Polimerização em Cadeia)
- Biblioteca de genes
DNA Recombinante (rDNA):
A tecnologia do DNA recombinado permite criar novas combinações de material genético, capaz de ser herdado, a partir de moléculas de DNA que podem ser de origem diferente. A criação destas combinações (moléculas quiméricas) recorre a uma estratégia denominada clonagem de genes, que utiliza como ferramentas biológicas principais as enzimas de restrição, que actuam como umas “tesouras”, muito precisas, para cortar o DNA, a DNA ligase, que liga esse DNA fragmentado e os vectores de clonagem.
Os fragmentos obtidos são, então, incorporados num vector.
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> bacteriófagos (vírus que atacam bactérias)
> plasmídeos (pequenos fragmentos livres de DNA com forma circular que estão presentes em bactérias)
Formação de rDNA:
Obtenção de um rDNA:
Exemplo onde se utiliza esta tecnica: Produção de insulina humana
DNA complementar (cDNA):
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> bacteriófagos (vírus que atacam bactérias)
> plasmídeos (pequenos fragmentos livres de DNA com forma circular que estão presentes em bactérias)
Formação de rDNA:
Obtenção de um rDNA:
Para que fragmento de DNA estranho seja incorporado no vector, é necessário que a mesma enzima de restrição que actuo sobre esse DNA actue sobre o vector, de forma a expor uma sequência nucleotídica complementar. Os dois segmentos de DNA são ligados por acção da enzima DNA ligase, produzindo uma nova molécula estável - rDNA.
Exemplo onde se utiliza esta tecnica: Produção de insulina humana
DNA complementar (cDNA):
A técnica cDNA permite obter DNA a partir de de um mRNA maduro e facilita a obtenção de DNA no seu estado mais puro (sem intrões).
PCR (Reacções de Polimerização em Cadeia):
O PCR é um método que permite, de forma rápida, ampliar uma determinada porção de DNA.
Biblioteca de genes:
Investigadores conservam cópias de genes, constituindo bibliotecas de genes.
Vantagens: permitem acelerar os processos laboratoriais porque evita as primeiras etapas do processo de isolamento de genes.
DNA fingerprint:
Terapia Génica:
