O projecto "ÁreaGenéTiCa"

A presente Página Web é o produto final resultante do projecto ÁreaGenética. O projecto foi elaborado individualmente e serviu de objecto de avaliação na área curricular não disciplinar de Área de Projecto.
Este produto tem como principal finalidade ampliar e preconizar conhecimentos sobre genética, como também, contribuir para a formação de uma opinião organizada sobre esta ciência, as suas técnicas, e a sua evolução.

Toda a informação presente foi cuidadosamente tratada, e advém de conhecimentos adquiridos durante o todo o processo de investigação, selecção e da pesquisa criteriosa, que o projecto merecia.
Também a estrutura e organização deste site, foi pensado de modo a se tornar funcional e de acesso fácil aos diferente itens.

Destina-se assim a todos os interessados pelo tema Genética, não importa o motivo, pode ser por gosto ou simples curiosidade. Àqueles que desconhecem esta ciência, pois têm aqui uma boa forma de a aprender! E está também direccionado e adquado para o ensino secundário, alunos e professores, queconsiderem esta página um bom material de apoio!

Aventura-te pelo site! Alimenta o teu saber! E descobre se ...

Saberás tu o que é a Genética?

DNA

Em Abril de 1953, James Watson e Francis Crick, cientistas da Universidade de Cambridge, em Londres, apresentaram uma proposta de um modelo de dupla hélice para a estrutura do DNA, compatível com as suas propriedades. Esta foi indubitavelmente considerada uma das maiores conquistas intelectuais da segunda metade do século XX, e sustenta aplicações que já transformam o século XXI.

O ácido desoxirribonucleico está presente em todas as células vivas. É uma molécula biológica universal que detém toda a informação genética.
Quimicamente, os nucleótidos de DNA são constituídos por um grupo fosfato, uma pentose (a desoxirribose), e uma base azotada.

Ao longo da molécula observamos a existência de quatro tipos de nucleótidos, de acordo com a base azotada que apresentam: adenina (A), timina (T), citosina (C) ou guanina (G).

Esta molécula, com estrutura em dupla hélice, é formada por duas cadeias que se desenvolvem-se em sentidos opostos. Cada uma delas inicia-se por uma extremidade 5' e termina em 3'. À extremidade 3' de uma cadeia corresponde a extremidade 5' da outra – são cadeias antiparalelas.
As cadeias da molécula de DNA estão unidas por ligações de hidrogénio, que se estabelecem entre bases complementares, e são elas:

A adenina (A) liga-se à timina (T) por duas ligações de hidrogénio.
A guanina (G) liga-se à citosina (C) por três ligações de hidrogénio.

O facto de a base azotada adenina (A), só emparelhar com a base azotada timina (T), e a base azotada citosina (C) que só emparelhar com a base azotada guanina (G), confere uma especificidade à molécula, a complementariedade de bases.

Replicação semi-conservativa do DNA

O DNA tem a capacidade de se autoduplicar, assegurando a conservação do património genético de célula para célula ao longo das gerações.
Neste processo de replicação semi-conservativa formam-se simultaneamente duas cadeias novas de DNA de acordo com a regra de complemetariedade de bases. Cada uma das novas cadeias formadas é réplica de uma das cadeias originais. Assim, as novas moléculas formadas são idênticas à molécula original, ou seja, ficam com a mesma sequencia de nucleótidos, sendo portadoras de uma cadeia antiga e de uma recém – formada.

Foram os investigadores Meselsol e Stahl, que em 1985, realizaram uma experiência cujos resultados apoiaram e viabilizaram a hipótese de replicação semi conservativa.

Universalidade e Variabilidade

Duas das características essenciais do ácido desoxirribonucleico são a universalidade e a variabilidade. Universalidade, uma vez que é comum a todos os seres vivos, desde os eucariontes aos procariontes unicelulares. E variabilidade, uma vez que o número e a ordem dos nucleótidosa varia em todos os organismos, o que condiciona a informação genética, logo as diferentes características nos seres vivos, e nos oferece a grande biodiversidade.

Consequentemente ...

Analisada esta estrutura podemos agora falar de genes como segmentos de DNA com uma sequência nucleotídica própria que contém determinada informação.

O conjunto de genes que constitui a informação genética de um indivíduo tem o nome de genoma.

DNA recombinante

DNA recombinante

A tecnologia do DNA recombinante possibilita a obtenção de organismos com características novas ou não encontradas na Natureza, o que permite uma nova alternativa para o melhoramento genético de espécies de valor biotecnológico. Deste modo, células de bactérias, leveduras e mesmo de eucariontes superiores, como plantas, podem ser programadas com genes exógenos (exteriores) abrindo a perspectiva de produção, nestes organismos, de proteínas de interesse, como o interferão, a hormona de crescimento, a insulina, entre outros.

A utilização de microrganismos, capazes de sintetizar proteínas em grande quantidade, apresenta, sob o ponto de vista económico, uma vantagem considerável em relação aos processos clássicos de produção.

Substâncias obtidas pela tecnologia do DNAr e respectivas aplicações:

Hormona do crescimento - Disfunção hipofisária

Factor do crescimento da pele - Processos de cicatrização da pele

Interferão - Cancro

Vacina para a hepatite - Hepatite B

Teste da SIDA - Despiste da SIDA

Eritropoetina - Anemia

Enzimas de restrição

Enzimas de restrição

As enzimas de restrição têm a capacidade de digerir ou cortar o DNA, quando reconhecem uma sequência de bases específicas.

As enzimas são naturalmente produzidas por certas bactérias e funcionam como um mecanismo de defesa da bactéria em relação à entrada de DNA exógeno (DNA que não pertence naturalmente ao organismo em questão), como fagos ou plasmídeos.
A digestão de DNA por enzimas de restrição é um processo simples. Basta colocar o DNA em contacto com a enzima a uma temperatura ideal (geralmente 37ºC), e a enzima inicia o processo de digestão imediatamente, cortando o DNA em diversos pedacinhos. O número de pedacinhos produzido é estabelecido pelo número de sítios de restrição reconhecidos pela enzima utilizada.
As enzimas são específicas e cortam o DNA em locais determinados. A enzima EcoRI, por exemplo, corta o DNA quando encontra a sequência G/AATTC, enquanto a enzima HINDIII corta na sequência A/AGCTT.

Actualmente, já foram identificadas mais de 100 enzimas de restrição.

O que torna as enzimas de restrição tão importantes é o facto de dois fragmentos produzidos pela mesma endonuclease (enzima de restrição) poderem ser unidos, tornando possível a recombinação de DNA laboratorialmente, e abrindo a possibilidade de clonar genes humanos ou isolar proteínas de culturas bacterianas.

Técnica de PCR

Reacção em cadeia da polimerase – PCR

A técnica de PCR é relativamente recente na história da biologia molecular, tendo sido desenvolvida nos anos 80 por Kary Mullis. E foi com ela que em 1994 Mullis ganhou o prémio Nobel.

A ideia básica da técnica de PCR é bastante simples. Trata-se de uma metodologia in vitro que possibilita a reprodução de milhares de cópias de um determinado fragmento de DNA. Através desta técnica, uma sequência particular de interesse pode ser amplificada, tornando-se maioritária na amostra de DNA. Deste modo, dois pequenos fragmentos de DNA, normalmente de 20 pares de bases (primers), são sintetizados in vitro. Estes primers são complementares às extremidades da região de DNA que se pretende amplificar.

A PCR tem tido uma diversidade de aplicações crescente. É uma técnica relativamente rápida, utilizada para amplificar DNA para ser directamente clonado ou sequenciado, para mapeamento de genes, diagnóstico de doenças hereditárias e de doenças infecciosas, estudos forenses e, entre outros, estudos moleculares de evolução. De facto, uma das capacidades interessantes da PCR é a de amplificação de DNA de organismos extintos, alguns há milhões de anos. O DNA desses organismos pode ser obtido para comparar com o de organismos actuais.

DNA fingerprint

Electroforese de DNA em gel de agarose

A separação electroforética é o método mais utilizado para estimar o tamanho de fragmentos de ácidos nucleicos , DNA ou RNA. A electroforese de DNA é feita normalmente em gel de agarose, que se prepara dissolvendo uma suspenção de agarose numa solução tampão e deixando solidificar num recipiente apropriado. Colocando previamente um pente, obtém-se um gel contendo uma fileira de poços numa das extremidades, onde posteriormente serão colocadas as amostras a analisar. O gel é colocado num tanque de electroforese, imerso em tampão, ficando entre dois eléctrodos posicionados paralelamente à fileira de poços do gel. As amostras de DNA são colocadas nos poços do gel e, com a aplicação de um campo eléctrico, vão migrar para o pólo positivo (ânodo), uma vês que os ácidos nucleicos têm uma carga negativa em pH neutro. A agarose actua, deixando passar facilmente as moléculas mais pequenas que, assim, vão migrar mais do que as moléculas maiores. As moléculas do mesmo tamanho migram juntamente e formam bandas, que pode ser visualizadas com auxílio de luz ultravioleta.

São estas bandas que constituem o chamado DNA fingerprint. Uma vez que a sequência nucleotídica do DNA é exclusiva de cada indivíduo, este processo, entre muitas outras aplicações, auxilia a Ciência Forense em cenários de crime, que possuam material biológico, que possa ser utilizado para recolher DNA.

Mutações Genéticas

MUTAÇÕES
(alterações no património genético)

Mutação é uma modificação ou alteração 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.

Os indivíduos cujo património genético sofreu alteração designam-se de mutantes.

Mutações génicas

Afectam um gene em que um dos alelos sofre modificações devido a pequenas alterações no número ou na sequência de nucleótidos. Elas podem ser nomeadamente:

Mutações nonsense – resultam da substituição de um par de bases por outro, que leva à formação de um codão stop (codão de finalização de síntese proteica). Há terminação permatura da cadeia polipeptidica e a respectiva proteína normalmente não é funcional.

Mutações missense - resultam da substituição de um par de bases por outro, levando á formação de um codão que codifica um aminoácido diferente do original; pode obter-se uma proteína com função alterada. Se o codão obtido por mutação, no entanto, codificar um aminoácido quimicamente semelhante ao original, não se vão detectar grandes alterações na função das respectiva proteína, e a este caso particular das mutações missense dá-se o nome de mutações neutras.

Mutações silenciosas – resultam da substituição de um par bases, que leva á formação de um codão diferente, que continua no entanto a codificar o aminoácido original (devido à redundância do código genético); não se verifica qualquer alteração na função da proteína.

Mutações cromossómicas

São mutações que ocorrem ao nível dos cromossomas. Podem ser estruturais ou numéricas.
Existem quatro tipos de mutações cromossómicas estruturais:

Delecção – perda de um segmento cromossómico em que parte do material genético é removido. Tem frequentemente consequências graves.

Duplicação – existência de duas cópias de uma dada região cromossómica.

Inversão – remoção de um segmento de DNA e inserção numa posição invertida num outro local do cromossoma.

Translocação – troca de um segmento de DNA entre cromossomas não homólogos.

Quanto às alterações cromossómicas numéricas, estas tendem a gerar fenótipos com graves anomalias. Ocorrem devido a erros durante a divisão celular, ou seja, devido à não disjunção dos cromossomas homólogos (meiose).

Quando um dos cromossomas está presente num número alterado de cópias, pode acontecer nomeadamente:

Monossomia: ausência de um dos cromossomas homólogos num dado par.

Trissomia: ocorrência de um cromossoma extra num dado par de cromossomas homólogos.

Tetrassomia, pentassomia: consoante existam na célula quatro, cinco cromossomas homólogos respectivamente.

As mutações e o cancro

As mutações podem activar a oncogénese, ou seja, no caso de as mutações ocorrerem em células somáticas, pode surgir uma das diversas formas de cancro.
De um modo geral, há dois tipos de genes que podem causar cancro quando mutados, provocando ou permitindo o crescimento celular descontrolado. O primeiro tipo chama-se proto-oncogene. A maioria das células do nosso organismo cresce e divide-se (mitose) durante toda a nossa vida e os proto-oncogenes tornam esse processo possível. Caso estes sejam mutados, podem estimular excessivamente a divisão celular e a sua proliferação, causando a formação de um tumor. Os proto-oncogenes mutados designam-se de oncogenes.
Os genes supressores de tumor são o segundo grupo de genes que, uma vez mutados, podem causar cancro. A função normal destes genes é prevenir que as células se multipliquem descontroladamente. Assim uma vez mutados, não oferecem prevenção.
O cancro apresenta-se desta forma como uma doença genética.