Genética
A genética é o campo da Biologia que estuda a natureza química do material hereditário, isto é, o
mecanismo de transferência das informações contidas nos genes,
compartilhados de geração em geração (dos pais para os filhos).
Além de auxiliar na identificação de anormalidades cromossômicas, ainda
durante o desenvolvimento embrionário, promove em caráter preventivo e
curativo a utilização de terapias gênicas como medidas corretivas.
A maior colaboração para a genética atual foi dada pelo monge Gregor
Mendel, através de seus experimentos com ervilhas e a proposição de suas
leis (segregação independente), mesmo antes de se conhecer a estrutura
da molécula de DNA.
Célula Mãe
Todo organismo pluricelular é composto por diferentes tipos de
células, derivadas de células precursoras, denominadas células-tronco
(stem cells), ou células-mãe ou, ainda, células estaminais, cujo
processo de diferenciação que gera as células especializadas — da pele,
dos ossos e cartilagens, do sangue, dos músculos, do sistema nervoso e
dos outros órgãos e tecidos humanos — é regulado, em cada caso, pela
expressão de genes específicos. São elas as responsáveis pela formação
do embrião e também pela manutenção dos tecidos na vida adulta.
As células-tronco podem se multiplicar, regenerando tecidos lesionados,
porque têm a capacidade de se transformar em células idênticas às dos
tecidos onde foram implantados. Assim, classificam-se em:
Totipotentes: podem formar todos os tecidos. Formam-se nas primeiras 72 horas após a fecundação do óvulo. Ex: blastômero.
Pluripotentes: podem se especializar em qualquer tecido corporal, mas
não podem por si próprias desenvolverem um ser adulto, pois não
desenvolvem tecido extraembrionário, como a placenta.
Multipotentes: podem dar origem a diversos outros tipos de células, mas
de forma limitada, uma vez que têm capacidade de diferenciarem-se para
produzir o tipo de célula especializada do tecido do qual se origina.
Ex: célula-tronco do sangue.
Unipotentes: capacidade de se desenvolverem ou diferenciarem em somente um tipo de célula. Ex: células da pele.
O uso de células toti e pluripotentes é mais vantajoso em relação às
multi e unipotentes, uma vez que podem fornecer maior número de tipos
celulares e serem mais abundantes: nos tecidos, em quantidade menor; no
cordão umbilical e placenta, em grandes quantidades e, nos embriões, nas
fases iniciais da divisão celular.
Neste aspecto, entra uma gama de questões éticas, uma vez que essas
células podem ser obtidas de embriões recém-fecundados e, assim, os
criados para fertilização in vitro, mas que não serão utilizados
(embriões disponíveis) ou os criados especificamente para pesquisa,
clones, órgãos de fetos abortados, etc., possuem grande potencial para
uso. Para acrescentar: células sanguíneas de cordão umbilical, no
momento do nascimento e alguns tecidos adultos, como da medula óssea
podem também ser utilizadas.
A utilização das células-tronco para fins terapêuticos pode representar
a única esperança para o tratamento de inúmeras doenças ou para
pacientes que sofreram lesões incapacitantes da medula espinhal e que
impedem seus movimentos.
Clonagem
A engenharia genética é a área da biologia responsável pela manipulação
das moléculas de DNA, e foi no ano de 1971 que o biólogo
norte-americano Paul Berg, da Universidade de Stanford,
Califórnia, obteve a primeira molécula de DNA recombinada, resultado da
inserção do DNA de um vírus oncogênico, produtor de tumores em macacos,
no DNA de um bacteriófago, vírus que ataca bactérias. Tais estudos
levaram o biólogo a ganhar, em 1980, o Prêmio Nobel.
A partir daí a engenharia genética se tornou uma promissora, mas também
polêmica, ciência, pois a partir de técnicas, o ser humano seria capaz
de “criar” novas formas de vida e utilizar organismos para obter
produtos de seu interesse.
Em julho de 1996 nasceu o primeiro mamífero
clonado, batizado de Dolly.
Esse projeto gerou inúmeras reações contrárias e favoráveis à sua realização, e
inúmeros países, inclusive o Brasil, estabeleceram medidas jurídicas para
impedir que esse processo fosse utilizado em humanos.
Vários vírus, bacteriófagos, bactérias como a Escherichia
coli e levedos como o Saccharomyces cerevisae receberam genes de
outras espécies e se tornaram organismos geneticamente modificados (OGMs),
também chamados de transgênicos. Esses organismos transgênicos
expressam genes de outra espécie, apresentando características que não possuíam
antes.
A Escherichia coli, por exemplo,
começou, a partir de técnicas de engenharia genética, a ser utilizada na
produção de hormônio do crescimento e de insulina em escala industrial. Antes
dessa descoberta, o hormônio do crescimento era retirado da hipófise de
cadáveres, e a insulina utilizada por diabéticos era retirada do pâncreas de bois
e de porcos. Apesar de a insulina desses animais ser muito semelhante à de
humanos, ela pode provocar reações alérgicas em algumas pessoas que a utilizam.
Por outro lado, a insulina sintetizada pelas bactérias é idêntica à do pâncreas
humano, não causando reações alérgicas e devendo substituir definitivamente a
insulina animal.
A cada dia aumenta o número de organismos
geneticamente modificados que são criados em laboratórios de todo o mundo.
Esses organismos variam desde microrganismos de interesse ecológico, médico,
industrial e agrícola, até plantas que são importantes para o consumo humano,
os famosos transgênicos, como milho, soja, tomate, batata, abóbora e arroz.
Primeira Lei de Mendel
O monge e cientista austríaco Gregor Mendel e suas descobertas, feitas
por meio de experimentos com ervilhas, realizadas no próprio mosteiro
onde vivia, foram extremamente importantes para que hoje conhecêssemos
os genes e alguns dos mecanismos da hereditariedade. Suas experiências
foram, também, muito significantes para a compreensão de algumas lacunas
da Teoria da Evolução, proposta tempos antes.
O sucesso de seus experimentos consiste em um conjunto de fatores. Um
deles foi a própria escolha do objeto de estudo: a ervilha Psim sativum:
planta de fácil cultivo e ciclo de vida curto, com flores hermafroditas
e que reproduzem por autofecundação, além de suas características
contrastantes, sem intermediários: amarelas ou verdes; lisas ou rugosas;
altas ou baixas; flores púrpuras ou brancas, dentre outras.
Além disso, o monge selecionou e fez a análise criteriosa, em separado,
para cada par das sete características que identificou; considerou um
número apreciável de indivíduos de várias gerações; e, para iniciar seus
primeiros cruzamentos, teve o cuidado de escolher exemplares puros,
observando-as por seis gerações resultantes da autofecundação, para
confirmar se realmente só dariam origem a indivíduos semelhantes a ele e
entre si.
Executando a fecundação cruzada da parte masculina de uma planta de
semente amarela com a feminina de uma verde (geração parental, ou P),
observou que os descendentes, que chamou de geração F1, eram somente de
sementes amarelas. Autofecundando esses exemplares, a F2 se apresentou
na proporção de 3 sementes amarelas para 1 verde (3:1).
Com esses dados, Mendel considerou as sementes verdes como recessivas e
as amarelas, dominantes. Fazendo o mesmo tipo de análise para as outras
características dessa planta, concluiu que, em todos os casos, havia a
mesma proporção de 3:1.
Com esse experimento, deduziu que:
• As características hereditárias são determinadas por fatores herdados dos pais e das mães na mesma proporção;
• Tais fatores se separam na formação dos gametas;
• Indivíduos de linhagens puras possuem todos seus gametas iguais, ao
passo que híbridos produzirão dois tipos distintos, também na mesma
proporção.
Assim, a Primeira Lei de Mendel pode ser enunciada desta forma:
Cada caráter é determinado por um par de fatores genéticos
denominados alelos. Estes, na formação dos gametas, são separados e,
desta forma, pai e mãe transmitem apenas um para seu descendente.
Segunda Lei de Mendel
Em suas primeiras experiências, Mendel
verificou apenas uma característica de cada vez (monoibridismo), não se
preocupando com as demais características. Depois de muitas
experiências, Mendel prosseguiu com suas pesquisas e começou a se
preocupar com o comportamento de duas características, analisando dois
caracteres ao mesmo tempo. Ao verificar cruzamentos que envolviam dois
tipos de características (di-hibridismo), Mendel enunciou a sua segunda
lei, também chamada de lei da segregação independente oulei da recombinação.
Para realizar essa experiência, Mendel cruzou plantas puras de ervilha
originadas de sementes amarelas e lisas (traços dominantes), com plantas
puras de ervilha originadas de sementes verdes e rugosas (traços
recessivos). A geração F1 era totalmente constituída por sementes amarelas e lisas. O resultado da geração F1 já era esperado, já que as características eram dominantes e os pais eram puros
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Após o primeiro cruzamento, Mendel realizou uma autofecundação entre as
plantas originadas das sementes da geração F1, e obteve como resultado
quatro tipos de sementes: amarelas-lisas (9/16); amarelas-rugosas
(3/16); verdes-lisas (3/16) e verde-rugosa (1/16)
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“Amarela-lisa” e “verde-rugosa” eram fenótipos já conhecidos, mas
“amarela-rugosa” e “verde-lisa”, não estavam presentes na geração
paterna e nem na geração F1. A partir daí, Mendel concluiu que a
característica de cor da semente (amarela ou verde), não está ligada à
característica formal da semente (lisa ou rugosa), ou seja, a herança da
cor era independente da herança da superfície da semente.
Levando em conta esses cruzamentos, podemos dizer que na segunda lei de
Mendel os genes para um ou mais caracteres são transmitidos aos gametas
de forma independente, recombinando-se ao acaso e formando todas as
combinações possíveis.
Teste de DNA
O DNA (ácido desoxirribonucleico) é um dos ácidos
nucleicos e pode ser encontrado tanto no interior quanto no exterior das
células. Embora o DNA tenha se tornado conhecido
apenas nas últimas décadas devido à popularização dos exames para
identificação de paternidade duvidosa, ele já era conhecido no meio
científico desde o início da década de 1950, quando ficou comprovado que
o DNA é o material que constitui os genes. Através doDNA
é possível identificar pessoas para esclarecer uma possível
participação em um crime e também na realização de testes de
paternidade. É importante lembrar que, com exceção dos gêmeos
univitelinos, o DNA de cada pessoa é único.
O teste de DNA, chamado de DNA figerprint ou impressão digital genética,
fornece um grau de confiabilidade bastante alto, ultrapassando 99,9% de
certeza em seu resultado. Devido a isso, esse teste é muito empregado
na determinação de paternidade e na resolução de crimes.
Para que haja a identificação de uma pessoa através de seu DNA são utilizadas sondas capazes de detectar sequências do DNA humano. Essas sequências de DNA são chamadas de VNTR
(Variable Number of Tandem Repeats - número variável de repetições em
sequência) e são compostas por sequências curtas de nucleotídeos que se
repetem ao longo de trechos da molécula de DNA. Cada pessoa tem um padrão específico de repetição dessas unidades e esse padrão é herdado de seus pais.
Quando amostras de DNA são obtidas através de pelos, sangue, pedaços de pele, esperma etc., é possível o isolamento do DNA utilizando enzimas de restrição. Após o uso das enzimas, o DNA
fica fragmentado, ou seja, separado em pequenos pedacinhos. Em seguida,
esses pequenos pedaços são separados em um processo chamado de eletroforese,
que utiliza corrente elétrica. Após o término da eletroforese, um
equipamento que utiliza luz ultravioleta e corante específico traduz a
imagem do DNA, que então poderá ser estudada pelos pesquisadores.
As faixas observadas são únicas para cada pessoa e por isso ela é chamada de impressão digital de DNA ou impressão digital genética.
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