GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA
Sumário:
Na actualidade a ciência encontra-se no limiar de uma nova era. Uma era que irá mudar o mundo.
Está a iniciar-se uma nova revolução no conhecimento humano. O uso de novos instrumentos e métodos permitem o diagnóstico e cura de doenças, permitem também o desenvolvimento de novos alimentos e até o aproveitamento de desperdícios.
Este espantoso ramo da ciência da vida denomina-se Biotecnologia.
Os cientistas desta nova ciência, aprenderam já, a manipular a essência da vida.
Um dos instrumentos que estes investigadores usam é o microscópio electrónico. Este aparelho consegue ampliar um objecto 200 mil vezes, ou até mais.
A grelha contendo o material a observar é inserida cuidadosamente no microscópio. E assim se inicia um processo que poderá levar a novas descobertas ou, talvez, a novas questões.
Durante décadas os cientistas procuraram respostas para uma pergunta chave: como é possível que toda a informação necessária à formação de um organismo vivo se encontre numa única célula ? Se a pele, olhos, cérebro e sangue, se diferenciam a partir de uma única célula, como é possível guardar tanta informação num espaço tão reduzido ?
A resposta reside nos finos e longos filamentos. Os cromossomas são compostos essencialmente por ácido desoxirribonucleico ou, simplesmente, ADN (DNA na língua inglesa). Cada molécula de DNA é constituída por dois segmentos enrolados ao redor de um mesmo eixo.
O Dr. Linus Pauling, um dos pioneiros no estudo de estruturas moleculares e vencedor de um prémio Nobel da Química, descreve a estrutura básica do DNA:
"A molécula de DNA é constituída por dois polinucleótidos ligados entre si por complementaridade, e que formam uma dupla hélice."
Se examinarmos mais de perto a molécula de DNA podemos observar que os dois filamentos se encontram ligados entre si por pontes químicas. Tal como degraus de uma escada, as quatro diferentes bases ligam-se entre si por complementaridade, formando uma dupla hélice.
As moléculas de DNA, que fazem parte do conjunto de genes, contêm toda a informação necessária para o desenvolvimento de um ser humano.
Toda essa informação foi herdada dos seus pais através dos gâmetas, que se fundiram e deram origem à célula primordial: o ovo ou zigoto.
A codificação de toda essa informação está codificada numa linguagem de 4 letras:
A de Adenina; T de Timina; G de Guanina e C de Citosina.
Esta é a linguagem básica da vida. É a chave daquilo que procurávamos. estas 4 letras representam o código genético da vida.
Decifrar este código é o objectivo primordial da Biologia Molecular.
Todos os organismos vivos usam o mesmo código básico. Mas apesar disso cada célula sabe se vai dar origem a uma árvore ou a uma criança.
Para melhor compreender a natureza da vida, os cientistas desenvolveram métodos laboratoriais que permitem visualizar indirectamente a estrutura da cadeia de DNA.
O uso de gráficos de computador em estudos de Biologia Molecular, permite visualizar as moléculas e os seus componentes de uma forma tridimensional.
É possível, com o auxílio do computador, o desenvolvimento de novas moléculas para a síntese de novos medicamentos. É possível também, simular a manipulação da molécula de DNA.
Outros cientistas conseguem isolar o próprio DNA, adicionando etanol a uma suspensão de células, provocando a sua precipitação. Os filamentos de DNA podem então, ser retirados com o auxílio de uma vareta de vidro.
Este DNA pode agora ser cortado, em pequenos segmentos, com o auxílio de tesouras químicas chamadas "enzimas de restrição". Os fragmentos são depois colocados em pequenos orifícios feitos numa placa de gelatina, e separados por correntes eléctricas de baixa voltagem. Os fragmentos de DNA vão-se movimentando através da gelatina consoante a sua estrutura. Sob luz ultravioleta os diferentes segmentos de DNA surgem com o aspecto de pequenas bandas brilhantes.
O investigador pode agora localizar o pedaço de DNA que deseja isolar e corta-o cuidadosamente.
Estes segmentos seleccionados de DNA podem agora ser transferidos para outras plantas ou animais. É possível assim combinar as melhores características de duas espécies diferentes.
Manipulação Genética e Molecular
Cada célula possui um conjunto de cromossomas. Cada cromossoma é constituído por diversos genes. O cientista pretende isolar um desses genes. Coloca-se então, a célula numa solução apropriada. A sua membrana rompe-se e os cromossomas são libertados para o exterior. O investigador usa então as enzimas restritivas adequadas e corta o gene pretendido. O gene é depois transferido para outro organismo.
Um dos organismos usados com maior frequência neste tipo de experiência é a bactéria E. coli. esta bactéria possui um pequeno anel de DNA denominado plasmídeo. Este plasmídeo pode ser facilmente removido da célula bacteriana. Em seguida é retirada uma pequena porção. No local deixado livre é reposta a porção do gene seleccionado e
o plasmídeo é recolocado na bactéria. A bactéria ao dividir-se vai originar bactérias-filhas contendo a informação do novo gene. Esta nova geração de bactérias está apta, a produzir, por exemplo, uma nova proteína.
Esta técnica de engenharia genética tem inúmeras aplicações. Alguns laboratórios farmacêuticos usam-na na produção de medicamentos.
Este investigador procede ao isolamento da parcela da informação genética humana, responsável pela síntese da proteína reguladora do nível de açúcares no sangue.
Selecciona-se o gene pretendido, corta-se, insere-se no plasmídeo da E. coli e usa-se a bactéria para produzir a insulina.
O número de bactérias vai aumentando gradualmente até que seja possível produzir uma quantidade industrial de insulina.
Quando a produção se completa, a insulina é separada quimicamente das bactérias produtoras, em seguida é purificada, testada e finalmente embalada.
A insulina está então pronta para ser vendida.
A insulina é usada para tratar a diabetes, doença que pode, quando não tratada, levar à morte do paciente.
Existem em todo o mundo inúmeras pessoas que sofrem de diabetes. O seu tratamento é feito normalmente com insulina extraída do porco. No entanto existem doentes que não toleram a hormona sintetizada por estes animais. Para eles, a única alternativa reside no uso de insulina sintetizada via engenharia genética. Visto que o uso da insulina extraída do porco provoca reacções negativas ao organismo, a solução do problema passa pela adopção de insulina sintetizada por bactérias.
Outros medicamentos são também produzidos produzidos de forma idêntica.
Os ataques cardíacos são a principal causa de morte. Estes acidentes são produzidos, normalmente, pelo bloqueio do fornecimento de sangue ao coração. Se o vaso que alimenta o coração não for desobstruído rapidamente, este para de bater e o doente morre.
Num futuro breve será possível usar, em emergência médica, durante o transporte do paciente, uma proteína sintetizada por bactérias, cuja função é a de desobstruir os vasos que alimentam o coração.
Vamos então recordar algumas características da molécula de DNA:
O elemento básico da estrutura do DNA é o nucleótido.
O nucleótido é constituído por uma base..., que se encontra associada ao açúcar chamado desoxirribose..., que por sua vez se encontra ligado a um grupo fosfato.
O grupo fosfato encontra-se ligado ao açúcar do nucleótido seguinte.
Cada uma das bases liga-se a outra base do filamento oposto.
Os pares de bases ligam-se perpendicularmente em relação ao eixo da molécula.
A sua estrutura pode ser melhor estudada quando observanda por debaixo do eixo.
Temos então a molécula de Adenina e a molécula de Timina.
Duas pontes de hidrogénio ligam a Adenina com a Timina.
Temos agora a molécula de Guanina e a molécula de Citosina.
Três pontes de hidrogénio ligam a Guanina com a Citosina.
A estrutura de cada uma das bases não permite outras combinações.
os pares de bases são então: a Adenina/Timina e a Guanina/Citosina.
As potencialidades da engenharia genética estende-se para além da medicina. Uma das áreas onde os benefícios para a sociedade podem ser especialmente grandes, é a da Agricultura.
A ideia de selecção genética na agricultura não é nova. No entanto a genética moderna consegue hoje introduzir, com grande precisão, características particulares em determinadas plantas. Os cientistas conseguem assim, obter novas variedades de plantas, que produzem mais alimento e que melhor resistem às doenças.
Com estas novas variedades de plantas, o agricultor, para além de poupar dinheiro na aquisição de fertilizantes e outros produtos químicos, vê aumentar a produtividade da sua exploração agrícola.
Neste laboratório as plantas crescem em simbiose com bactérias nitrificantes, que vivem no interior de nódulos das suas raízes. estas bactérias transformam o azoto atmosférico em nitratos, para que a planta possa crescer rápida e saudavelmente.
Os investigadores julgam que é possível, através da engenharia genética, introduzir esta característica noutras plantas de interesse alimentar.
Para introduzir novos genes nas plantas é necessário usar uma técnica chamada "cultura de tecidos", técnica que permite regenerar uma planta completa a partir de uma única célula.
Para que se possa incorporar o novo gene na planta é necessário cortar, uma das suas folhas, em pequenos pedaços. O gene pretendido é inserido no plasmídeo de uma bactéria especial denominada agrobactéria.
A agrobactéria é então misturada com as células da planta. A bactéria consegue introduzir nos cromossomas das células vegetais o gene escolhido.
Estas células, quando submetidas a condições cuidadosamente controladas, vão regenerar e dar origem a novas plantas portadoras do novo gene.
Vamos relembrar agora alguns aspectos da estrutura da molécula de DNA.
Temos então o açúcar denominado desoxirribose
e também, um grupo fosfato.
Cada molécula de desoxirribose encontra-se ligado a dois grupos fosfato.
O potencial da engenharia genética é tremendo. Podemos esperar muitos benefícios desta ciência. No entanto existe o certo receio de que estas técnicas sejam contra a própria natureza, pelo que é necessário controlar devidamente todas as experiências para evitar possíveis acidentes genéticos. Hoje, grande parte dos cientistas considera que este tipo de investigações são completa seguras.
A humanidade tem agora a chave do código da vida. É um grande desafio, mas também uma grande responsabilidade.
Texto baseado na Videocassete Biologia Molecular e Biotecnologia
Uma Edição da
