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As ferramentas e técnicas da engenharia genética são todas centradas no conceito de ácido nucleico. Por isso, é importante começar o estudo dessas ferramentas e técnicas pela definição mesma de ácido nucleico. Será assim possível compreender importantes técnicas gênicas, tais como a eletroforese e as vacinas.
ÁCIDOS NUCLEICOS
Os ácidos nucleicos são moléculas complexas que armazenam e transmitem as informações genéticas, além de garantir sua tradução. O DNA é a principal molécula responsável pelo armazenamento e transmissão dessas informações. A extração dos ácidos nucleicos, DNA e RNA, é o primeiro passo para a maioria das metodologias de biologia molecular, podendo eles ser obtidos a partir de diversos tipos de tecidos e células através de uma variedade de protocolos.
A extração de DNA envolve dois procedimentos principais: a lise das células presentes na amostra e a purificação do DNA. Após a lise, o DNA deve ser separado dos resíduos celulares e das proteínas, precipitado e suspenso em um volume adequado de água ultrapura ou soluções-tampão apropriadas.
Os ácidos nucleicos são de dois tipos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). Ambos são fundamentais para o controle metabólico celular e a transmissão de características hereditárias. A importância dos ácidos nucleicos reside em controlar a síntese proteica e em armazenar e transportar as informações genéticas, funções essenciais para o funcionamento e a reprodução das células.
ELETROFOreSE
A eletroforese desempenha um papel crucial na análise laboratorial e na pesquisa científica devido à sua ampla aplicação, benefícios notáveis, facilidade de execução, custo acessível e precisão nos resultados. Esse processo envolve a migração de moléculas sob a influência de um campo elétrico. Inicialmente, a amostra é aplicada em um gel, e a fonte de eletroforese gera a corrente elétrica necessária para induzir a migração das moléculas. Moléculas de diferentes tamanhos percorrem o trajeto de um polo a outro em tempos e velocidades distintas, com moléculas maiores se movendo mais lentamente. Para facilitar a visualização, um corante é utilizado e, sob a luz UV de um transiluminado, emite fluorescência, permitindo a leitura dos resultados.
A eletroforese tem diversas aplicações: na ciência forense, é usada para comparar o DNA encontrado em cenas de crime com o de possíveis suspeitos; na genética, é empregada em testes de paternidade, diferenciação de espécies ou linhagens, e engenharia genética; na microbiologia, é aplicada na detecção da expressão de proteínas e na detecção de diferentes patógenos, como vírus, bactérias e fungos.
Para realizar a eletroforese, são necessários alguns equipamentos e reagentes específicos, como agarose, cuba e fonte de eletroforese, tampão de eletroforese, marcador de peso molecular, corante fluorescente e um transiluminado UV ou LED. Na área de biologia molecular e bioquímica, a eletroforese permite a separação de moléculas complexas, como proteínas ou ácidos nucleicos, com base em sua carga elétrica, possibilitando a análise detalhada de suas propriedades.
POLIMERASE
A reação em cadeia da polimerase, conhecida pelo termo em inglês polymerase chain reaction (PCR), é uma técnica de biologia molecular empregada para amplificar uma única ou poucas cópias de DNA. Essa técnica é fundamental no processo de replicação do DNA. O método de replicação envolve o aumento das temperaturas para separar o DNA em duas cadeias simples, permitindo a ligação de oligonucleotídeos iniciadores, que são sequências curtas de quinze a trinta nucleotídeos sintetizados quimicamente, também na forma de cadeia simples.
A PCR é especialmente útil quando a quantidade de DNA disponível é limitada. Uma de suas principais aplicações reside na medicina forense, área em que pequenas amostras de DNA coletadas de cenas de crime são amplificadas para análise posterior. Além disso, a PCR é utilizada na detecção de micro-organismos infecciosos, em testes de paternidade e em diversos procedimentos que envolvem o estudo de fragmentos genéticos.
TRANSFORMAÇÃO CELULAR
TRANSFORMAÇÃO CELULAR
O processo da transformação celular consiste na introdução de um DNA exógeno (DNA estranho àquela célula ou organismo) em células hospedeiras, tais como bactérias, leveduras, fungos filamentosos e células de vegetais ou de mamíferos.
A bactéria mais utilizada é a Escherichia coli, que habita o intestino de animais endotérmicos e cuja presença pode indicar aspectos relativos à qualidade da água e de alimentos. A introdução dessa bactéria é realizada in vitro em biologia molecular, que pode ser afetada pelo tamanho e aparência da molécula de DNA a ser inserida na célula.
São ainda utilizados plasmídeos pequenos (moléculas de DNA extracromossomal capazes de se reproduzir independentemente do DNA cromossômico) que se agrupam mais facilmente às células bacterianas competentes (células que têm a capacidade de facilmente gerar esse DNA).
CHOQUE TÉRMICO
Consiste na preparação das células, para torná-las competentes, através de seu tratamento com o cloreto de cálcio ou outro íon bivalente (cloreto de lítio ou magnésio). Esses íons atuam neutralizando as cargas negativas da membrana e do DNA. Após um choque térmico na temperatura 37ºC a 42ºC, criam-se poros na membrana, deixando-a mais permeável e facilitando, assim, o acesso do DNA ao interior da célula.
BIOBALÍSTICA
Essa técnica permite a inserção de genes em um um organismo para a transformação genética através de disparos que propulsionam o DNA para o interior das células. Esse procedimento é muito utilizado na transformação de plantas e fungos.
ELETROPORAÇÃO
Esse método consiste, inicialmente, na preparação das células em uma solução aquosa para torná-las competentes e adequadas a receber o DNA.
As células são, em seguida, submetidas a um choque elétrico, que, por sua vez, provocam uma desestabilização da membrana externa, ocasionando a formação de poros, deixando-a mais fluida, possibilitando a entrada do DNA no interior da célula.
Esse tipo de transformação requer um equipamento denominado eletroporador, que deve ser ajustado para cada tipo de célula, considerando-se os seguintes fatores: capacitância e intensidade.
VACINAS
VACINAS
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FUNÇÃO DAS VACINAS
FUNÇÃO DAS VACINAS
As vacinas têm como função, a partir da imunização da população contra vírus e bactérias, controlar o avanço dos patógenos dentro da sociedade, beneficiando toda a população, em especial os grupos de risco (crianças, idosos, imunossuprimidos e portadores de doenças autoimunes).
PROCESSO DE FORMAÇÃO
PROCESSO DE FORMAÇÃO
1. Identificação do patógeno: os cientistas identificam o agente infeccioso responsável por uma doença específica, como vírus, bactérias ou outros organismos, para a criação da vacina.
2. Isolamento e cultivo do patógeno: o patógeno é isolado e cultivado em laboratório para que uma quantidade suficiente dele seja obtida para o desenvolvimento da vacina.
3. Inativação ou atenuação do patógeno: os cientistas tornam o antígeno menos perigoso, mas ainda capaz de ajudar o corpo a se proteger. Isso é fundamental para que a vacina, sem provocar nenhuma doença, ensine o organismo a se defender.
4. Formulação da vacina: o patógeno inativado ou atenuado é combinado com outros ingredientes, como adjuvantes, que potencializam a resposta imunológica, e estabilizadores, que impedem a ocorrência de reações químicas na vacina e a adesão dos componentes nas paredes do frasco.
4. Criação de células de memória: além de produzir anticorpos, o corpo cria células de memória. Essas células lembram-se do patógeno para que, se o corpo encontrar o mesmo patógeno no futuro, possa reagir mais rapidamente.
5. Imunidade: graças a essa memória, se a pessoa for exposta ao patógeno real depois de ser vacinada, o sistema imunológico pode reconhecer e combater o patógeno de forma eficaz, prevenindo a doença ou tornando-a muito mais leve.
Algumas vacinas requerem várias doses, separadas por semanas ou meses. Isso, por vezes, é necessário para permitir a produção de anticorpos de longa vida e o desenvolvimento de células de memória.
REAÇÃO DAS VACINAS NO CORPO
REAÇÃO DAS VACINAS NO CORPO
Quando uma vacina é administrada no corpo, ela funciona como um treinamento para o sistema imunológico, ensinando-o a reconhecer e combater patógenos específicos (como vírus ou bactérias) sem causar a doença.
Essa reação ocorre em diferentes etapas que compõem o processo da vacina no nosso corpo:
Recebendo a vacina: a vacina é dada através de uma injeção, gotas orais ou spray nasal e contém partes do patógeno, ou uma versão enfraquecida ou inativa do próprio patógeno.
Reconhecimento pelo sistema imunológico: o sistema imunológico identifica as partes do patógeno na vacina como algo estranho e potencialmente perigoso.
Produção de anticorpos: o sistema imunológico responde produzindo anticorpos, que são proteínas especializadas capazes de reconhecer e neutralizar o patógeno.
IMPORTÂNCIA DAS VACINAS
As vacinas têm diversas funções tanto no corpo de um indivíduo isolado quanto em um grupo de pessoas. Sua importância reside em:
Gerar imunidade:
As vacinas previnem diversas doenças infecciosas potencialmente fatais, como sarampo, paralisia infantil, difteria e coqueluche. Ao imunizar o corpo, as vacinas reduzem significativamente a incidência dessas doenças, salvando milhões de vidas a cada ano. Além de prevenir a infecção, as vacinas diminuem a gravidade dos sintomas em caso de doença, reduzindo as complicações e casos de hospitalização.
Eliminação de doenças:
Campanhas de vacinação bem-sucedidas têm levado à eliminação de doenças, como a varíola, por exemplo. A eliminação de uma doença significa que ela não circula mais na população, eliminando a necessidade de vacinação contínua e os custos associados ao tratamento. A eliminação de doenças através da vacinação melhora significativamente a saúde pública global, reduzindo a carga de doenças infecciosas e permitindo o direcionamento de recursos de saúde para outras áreas críticas.
Saúde pública:
A vacinação em massa contribui para a criação de imunidade de rebanho, o que significa que uma alta porcentagem da população imunizada impede a disseminação da doença. Isso protege aqueles que não podem ser vacinados, como bebês, idosos e pessoas com condições de saúde que comprometem o sistema imunológico. A imunidade coletiva é crucial para controlar e até eliminar surtos de doenças, evitando epidemias e pandemias.
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