SIDAsignifica Síndrome de ImunoDeficiência Adquirida, ou seja,
é um síndrome porque é constituído por um grupo de sinais e de sintomas
é de imunodeficiência porque o que acontece é que o sistema imunitário fica cada vez mais deficiente, com menos capacidade de resposta ao longo da evolução da doença
e é adquirida porque ao contrário de algumas doenças de imunodeficiência que são congénitas, ou seja, os indivíduos já as têm à nascença, esta doença surge depois de uma infecção por um vírus, o vírus VIH.
O que é o VIH?
O VIH é o Vírus da Imunodeficiência Humana. É um vírus da família dos retrovírus, o que significa que dos dois tipos de ácidos nucleicos que podem constituir o código genético de um vírus: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico) este vírus é constituído por RNA.
Existem 2 tipos de VIH: VIH-1 e VIH-2. O VIH-1 é o mais frequente em todo o mundo e o VIH-2 foi inicialmente descoberto em África.
Como é que se fica com SIDA?
Para um indivíduo desenvolver SIDA tem de ser primeiro infectado pelo VIH. Nessa altura o sistema imunitário responde e faz baixar a virémia, ou seja, a concentração de vírus que se encontra no sangue. Aqui o indivíduo pode não sentir nada e chama-se assintomático ou pode ter um episódio de sintomas de infecção aguda que são normalmente sintomas parecidos com uma gripe (Primo-infecção).
Passada esta altura a virémia baixou devido a esta resposta do sistema imunitário mas ainda há vírus suficientes para continuar a replicar. Esses vírus vão infectando as células do sistema imunitário, especialmente um tipo particular: linfócitos T auxiliares , afectando também outros linfócitos, macrófagos e células do sistem nervoso. Essas células infectadas vão sendo destruídas. Enquanto o indivíduo tem linfócitos T auxiliares suficientes não sente nada, está assintomático (Fase de latência). Este período pode durar cerca de 10 anos.
Quando o indivíduo já tem tão poucos linfócitos T auxiliares que não consegue responder a uma infecção surgem as infecções oportunistas. É a existência destas infecções e de outras doenças associadas ao efeito do vírus sobre o oganismo que se chama SIDA. Assim sendo, o indivíduo com SIDA pode ter inúmeras doenças das quais algumas são infecções que não são comuns nas pessoas com imunidade normal!
Ou seja, a SIDA não mata por si, mas o vírus que a provoca - VIH - debilita de tal forma o Sistema Imunitário Humano que qualquer doença curável se torna o veredito final.
Não há cura nem vacinas para esta doença, mas a sua progressão pode ser retardada por drogas inibidoras da transcriptase reversa e de proteases e inibidores da ligação do vírus às células hospedeiras.
Não te deixes levar, VIVE e não queiras que a SIDA viva contigo!
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009
O primeiro contacto do organismo com um antigene provoca a resposta imunitária primária, durante a qual são activados linfócitos B e T e se diferenciam em células efectoras e células de memória.
Eliminado o antigene, as células efectoras desaparecem e as células de memória permanecem no organismo (no baço e nos gânglios linfáticos), tornndo-o imune ao agente patogénico em causa. Aquando de um segundo contacto com o mesmo antigene o organismo, graças a estas células de memória, responde de forma mais rápida, mais intensa e de maior duração - resposta imunitária secundária.
Esta situação designa-se imunidade activa, pois o organismo esteve em contacto com os antigenes para conseguir a imunidade.
Este facto é utilizado pela medicina para proteger contra doenças, antes da infecção, com a ajuda de vacinas. Certas vacinas conferem protecção duradoura, outras devem ser administradas regularmente.
As vacinas são soluções, preparadas em laboratório, de agentes patogénicos mortos ou inactivados, de modo a que não se reproduzam. Pode, inclusivé, utilizar-se apenas os determinntes antigénicos do agente infeccioso. Assim, o risco da vacina provocar a doença é baixo mas não nulo.
A vacina provoca uma reacção imunitária primária e a produção de células-memória, que defenderão o organismo posteriormente.
A imunidade passiva resulta da transferência de anticorpos para o organismo (sem exposição ao antigene), seja de mãe para filho através da placenta, transfusões sanguíneas ou injecções de imunoglobulinas.
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009.
Sistema Imunitário é o conjunto de células e órgãos que protegem o organismo dos animais de potenciais agentes agressores biológicos (microorganismos) ou químicos (toxinas).
Este sistema é também o responsável pelo controle e destruição das células anormais ou envelhecidas do próprio organismo
Quando um organismo é invadido por um agente patogénico, são activados mecanismos de defesa.
É disto que consta a imunidade: dos processos fisiológicos que permitem ao organismo reconhecer e detectar os corpos estranhos ou anormais - agentes patogénicos - e posteriormente neutralizá-los ou eliminá-los.
E afinal o que são estes agentes patogénicos??
São agentes biológicos capazes de causar doenças, como por exemplo: vírus, bactérias, fungos, protozoários ou animais parasitas.
Estes entram nos organismos através do ar, da água, dos alimentos, de lesões na pele ou das mucosas.
Aprofundemos então, melhor, os conhecimentos acreca de dois destes agentes: os vírus e as bactérias.
Vírus:
ser acelular;
considerado um ser não vivo uma vez que não é capaz de se reproduzir ou de desenvolver metabolismo de forma independente;
possui ou DNA (vírus da hepatite B p.e.) ou RNA (vírus da SIDA p.e.);
é rodeado por um invólucro protector de natureza proteíca - cápside;
Bactéria:
célula procariótica;
possui um nucleóide - molécula circular de DNA;
geralmente possui plasmídeos;
reproduz-se autonomamente.
É variada a contituição do Sistema Imunitário:
vários tipos de leucócitos;
macrófagos - célula efectoras;
medula vermelha dos ossos e timo : órgãos linfóides primários - onde maturam os leucócitos;
baço, gânglios linfáticos, amígdalas e adenóides : órgãos linfóides secundáros - onde se armazenam os leucócitos.
São considerados dois tipos de imunidade: a imunidade inata e a imunidade adaptativa.
A imunidade inata consiste nos meios de defesa não específica do organismo, ou seja, aqueles meios que estão presentes em todos os indivíduos multicelulares e que actuam de forma semelhante sobre todos os diferentes agentes invasores.
A imunidade adaptativa possui mecanismos de defesa específicos, que apenas os vertebrados adquiriram no decorrer da história evolutiva das espécies, e que constam de diferentes processos de actuação para cada agente estranho que invade o organismo.
Imunidade Inata - Mecanismos de Defesa Não Específica
Como já foi referido estes mecanismos actuam sempre do mesmo modo independentemente do tipo de agente estranho.
Incluem uma primeira linha de defesa - barreiras físicas e químicas que têm como função impedir o agente estranho de entrar no organismo, e uma segunda linha de defesa, que actua quando estes agentes conseguem entrar no organismo.
A primeira linha de defesa impede a entrada de agentes patogénicos e pode ser de dois tipos:
Barreiras físicas – formadas pelas superfícies de contacto com o meio: Pele – barreira mecânica e química para microorganismos e partículas, devido á sua camada córnea; Pêlos – localizados nas narinas e em volta dos olhos; Mucosas – forram as cavidades que abrem para o exterior, segregando muco que dificulta a fixação e proliferação de microorganismos. O muco é expelido para o exterior ou fagocitado posteriormente;
Barreiras químicas - Secreções e enzimas – numerosas glândulas (sebáceas, sudoríparas, lacrimais, salivares, etc.) segregam substâncias antibióticas, enquanto outras obtêm o mesmo resultado com ácidos e enzimas, como no estômago ou nos olhos.
Se o agente patogénico conseguir ultrapssar a primeira linha de defesa e penetrar realmente no corpo, os mecanismos da segunda linha de defesa tentarão destruí-los:
Resposta inflamatória - acontece quando uma quebra nas barreiras mecânicas permite o desenvolvimento de microrganismos patogénicos no interior do corpo. Quando essa proliferação é detectada, os vasos sanguíneos próximos dilatam-se e as redes de capilares relaxam, devido à produção de histaminas por mastócitos e basófilos, bem como pelas próprias células lesionadas. Este facto aumenta a permeabilidade e a taxa de trocas entre a lesão e o sangue, dando origem ao tom avermelhado do local e a um aumento moderado da temperatura (febre). A febre moderada é benéfica para o processo imunitário, favorecendo a fagocitose e inibindo a multiplicação de muitas espécies de microorganismos. Surge um edema (inchaço devido á saída de plasma e consequente acumulação de linfa. Atraídos pelos mediadores químicos (quimiotaxia), os neutrófilos e os monócitos vão atravessar as paredes dos vasos sanguíneos (diapedese), transformando-se os últimos em macrófagos, e fagocitar os agentes alérgicos, bem como os tecidos danificados, destruindo-os.
Resposta Sistémica - Geralmente as infecções são localizadas e os agentes patogénicos destruídos. Mas em alguns casos, podem progredir pela linfa e originar respostas inflamatórias nos gânglios linfáticos, que ficam inchados, e isto é a resposta sistémica. Estas infecções são geralmente assinaladas pelo aumento brutal de glóbulos brancos em circulação num período de tempo muito curto.
Interferão – mecanismo não específico de defesa contra vírus, no qual células atacadas produzem proteínas chamadas interferões. Estas proteínas não salvam a célula atacada mas entram na circulação, ligando-se á membrana de outras células e estimulando-as a produzir proteínas antivirais, que bloquearão a multiplicação do vírus, salvando assim essas células.
Sistema Complemento – formado por cerca de vinte proteínas do plasma, produzidas no fígado, baço, etc. Estas proteínas estão no plasma inactivas e representam cerca de 10% da componente proteíca deste líquido. Se a primeira proteína da série é activada, seguem-se reacções em cadeia de activação predeterminada. Estas proteínas podem causar vasodilatação (facilita a saída de neutrófilos), ajudar a fagocitose (sinalizam células estranhas aos fagócitos), formar poros nas membranas bacterianas, etc.
Imunidade Adaptativa - Mecanismos de Defesa Específica
Enquanto os mecanismos de defesa não específica actuam, destruindo os agentes patogénicos e impedindo uma infecção generalizada, os mecanismos de defesa específica são mobilizados ao longo de, por vezes, vários dias. No entanto, apesar de mais demorada a surgir, esta resposta é extremamente eficaz pois é muito específica.
Todos os agentes estranhos ao corpo são designados antigenes, podendo ser moléculas livres ou localizadas sobre elementos figurados.
Uma importante característica do sistema imunitário é a “memória” bioquímica em relação a antigenes que anteriormente invadiram o organismo, o que permite uma reacção muito mais rápida em caso de nova infecção. Igualmente importante é a sua diversidade, tendo os vertebrados desenvolvido uma resposta por medida para cada tipo de agente invasor.
Em situações normais, o sistema imunitário é tolerante para com as suas próprias moléculas.
A resposta imunitária específica realizada pelo sistema imunitário, tem três funções importantes:
Reconhecimento– o antigene é reconhecido como um corpo estranho por linfócitos B ou T; Reacção – sistema imunitário reage, formando e preparando os agentes específicos (células e imunoglobulinas) que intervirão no processo; Acção – agentes específicos do sistema imunitário neutralizam ou destroem os antigenes (células ou imunoglobulinas).
A resposta imunitária específica pode ser de dois tipos: imunidade mediada por anticorpos ou imunidade humoral e imunidade mediada por células ou imunidade celular.
Imunidade humoral ou mediada por anticorpos
Já foi referido que a primeira função do sistema imunitário é reconhecer os antigenes. Esta função é realizada pelos linfócitos B, capazes de reconhecer uma enorme variedade de antigenes específicos, nomeadamente bactérias, toxinas bacterianas, vírus e moléculas solúveis.
Quando o antigénio penetra no organismo e atinge um órgão linfóide secundário, estimula os linfócitos B que contêm receptores (determinados geneticamente) específicos para esse antigene. Esses linfócitos B activados dividem-se rapidamente, formando plasmócitos, que produzem anticorpos específicos para o antigene (por vezes chegam a 2000 anticorpos/s) e células-memória, que não são mais que outros linfócitos B.
As células-memória permanecem inactivas, não participando na defesa contra o antigene mas prontas a responder rapidamente, caso o antigénio reapareça posteriormente no organismo.
Os anticorpos, portanto, apenas são produzidos após um primeiro contacto com o antigene. Estas moléculas são libertados no sangue e na linfa, circulando até ao local da infecção. Os anticorpos não reconhecem o antigene como um todo, identificam apenas determinadas regiões da superfície do antigene designadas determinantes antigénicos. Por esse motivo, um único antigene pode estimular a produção de diversos anticorpos, cada um específico para uma certa zona da sua superfície.
Os anticorpos são glicoproteínas específicas com a designação geral de imunoglobulinas (Ig), que se combinam quimicamente com o antigene específico que estimulou a sua produção.
Tipicamente os anticorpos apresentam uma estrutura em Y e são formados por quatro cadeias polipeptídicas interligadas, duas mais longas ao centro – cadeias pesadas – e duas mais curtas lateralmente – cadeias leves. Na sua estrutura existe sempre uma zona variável, que é específica para o antigene, e uma zona constante, que permite a interacção com os restantes elementos do sistema imunitário do indivíduo. As zonas variáveis são em número de duas e localizam-se nas extremidades do Y, formando os locais de ligação do antigene.
No entanto, os anticorpos não destroem directamente os antigenes, apenas os marcam como estranhos ao organismo formando o complexo anticorpo/antigene. A formação deste complexo anticorpo/antigene desencadeia acontecimentos que amplificam a resposta inflamatória (aumenta a vasodilatação, fagocitose é mais dirigida), tornando mais eficiente a eliminação celular não específica que já decorria.
Assim, os anticorpos podem actuar de diversas maneiras na defesa imunitária:
Aglutinação – anticorpos designados aglutininas causam a formação de complexos insolúveis de complexos anticorpo/antigénio, tornando os antigenes inofensivos e facilitando a sua remoção ou destruição por células imunitárias;
Intensificação directa da fagocitose – o complexo anticorpo/antigene aumenta a actividade de células fagocíticas, facilitando a invaginação e a endocitose;
Neutralização directa de vírus e toxinas bacterianas – certas moléculas em solução funcionam como antigenes, e a formação do complexo antigene/anticorpo neutraliza-os, designando-se o anticorpo antitoxina;
Activação do sistema complemento – a ligação do complexo antigene/anticorpo à membrana de uma bactéria permite a ligação de proteínas do sistema complemento à parte constante do anticorpo e o desencadear das reacções que culminarão com a formação de poros na membrana e lise celular.
Imunidade mediada por células ou celular
A invasão do organismo por células estranhas (parasitas multicelulares, fungos, células infectadas por bactérias ou vírus, células cancerosas, tecidos ou órgãos transplantados) leva à intervenção dos linfócitos T, que por vezes se designam células assassinas.
O reconhecimento é possível porque os linfócitos T apresentam na sua membrana receptores específicos, mas estes apenas reconhecem antigenes ligados a marcadores superficiais de outras células imunitárias, nomeadamente fagócitos, que resultaram da destruição de bactérias ou outros microorganismos. A exposição e ligação do linfócito T ao antigene específico provoca a sua divisão.
Existem diversos tipos de linfócitos T, com funções específicas: Linfócitos T auxiliares – também designados linfócitos TH de helper, reconhecem antigenes específicos associados a marcadores de superfície de macrófagos e segregam mensageiros químicos que estimulam a capacidade defensiva de outras células (fagócitos, linfócitos B – aumentando a produção de anticorpos específicos - e linfócitos T); Linfócitos T citolíticos – também designados linfócitos TC ou linfócitos citotóxicos ou células assassinas, reconhecem e destroem células com antigenes estranhos (células infectadas ou cancerosas). Depois de activados migram para o local da infecção ou para o timo, segregando produtos tóxicos lisogéneos que matam as células anormais, nunca as fagocitando; Linfócitos T supressores – também designados linfócitos TS, produzem mensageiros químicos que ajudam a moderar ou suprimir a resposta imunitária, tornando mais lenta a divisão celular e limitando a produção de anticorpos, quando a infecção já está debelada; Linfócitos T memória – também designados linfócitos TM, permanecem num estado inactivo durante muito tempo, respondendo prontamente (entrando em multiplicação) se o organismo for novamente invadido pelo mesmo antigene.
Pode-se, portanto, notar que existe uma enorme interacção entre a imunidade humoral e a mediada por células.
Uma das principais funções da imunidade mediada por células é reconhecer e destruir células cancerosas, que apresentam marcadores superficiais diferentes das células normais, pelo que são reconhecidas como estranhas. Considera-se que as células cancerosas são o resultado de mutações em células normais. De acordo com alguns investigadores, apenas quando o sistema imunitário não reconhece ou não destrói estas células elas se multiplicam e originam o cancro. É igualmente este sistema de defesa o responsável pela rejeição de tecidos ou órgãos, devido às diferenças bioquímicas entre o dador e o receptor. Para impedir a rejeição, escolhem-se estruturas o mais próximas possível da composição bioquímica do receptor e administram-se drogas imunosupressoras. Estas drogas, no entanto, por pouco selectivas, podem comprometer a capacidade do sistema imunitário de responder a outro tipo de infecções.
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009.
Como resposta ao desafio lançado pela professora Fátima Martins, professora de Biologia 12º ano, o grupo que coordena este blog - Paula Pereira e Suzi Pinto - teve que dar largas à imaginação e "criar" um Organismo Geneticamente Modificado.
Ora, esta não foi uma tarefa fácil, visto que abordar o assunto dos OGM's, dar exemplos ou explicar em que consistem é uma tarefa rapidamente executável, mas conceber um????
Bem, inicialmente tinham-se dois objectivos:
utilizar um caso real e exequível;
introduzir num indivíduo uma característica que lhe fosse mais favorável à sobrevivência ou mais favorável aos produtores dessa espécie, do ponto de vista produtivo ou económico.
Mas, devido a falta de formação nesta área, naturalmente não nos foi possível executar tal tarefa.
Resolveu-se então criar um caso totalmente imaginário mas assente nos conceitos e conhecimentos já adquiridos acerca da matéria.
Imagine-se então
" Uma espécie de flores que tinha como habitat zonas húmidas, contantemente abastecidas por água, como pântanos ou margens de ribeiros, sobrevivia e proliferava na margem do Ribeiro X. Devido às alterações climáticas e às constantes secas naquela zona, ao longo dos anos, o Ribeiro X secou. As plantas sobreviveram a esta grande mudança.
Ali continuavam a embelezar a paisagem, inicialmente em muito menor quantidade, mas depois proliferando e mostrando a sua adptação às terras secas.
O que ocorrera, ao longo dos tempos, tinha sido o favorecimento, no processo evolutivo, de um gene mutado que conferia à espécie a capacidade de sobreviver em zonas secas.
O que é certo é que passados muitos e muitos anos pensou-se que seria benéfico para a população da região a construção de uma barragem próxima deste local, e a alteração dos cursos de água implicados trariam de volta o ribeiro! Não se queria a morte da espécie de flores no local, no entanto sabia-se que com o genótipo que apresentavam a sobreviência lhes seria impossível!
Surgiu, então, a solução: em outros pontos do país existiam ainda plantas daquela espécie cujo processo evolutivo não as tinha levado pelo mesmo caminho, ou seja, continuavam a habitar locais húmidos, isolou-se então o gene responsável por tal fenótipo e introduziu-se de novo na espécie que com o tempo, o tinha eliminado de forma natural."
É este o nosso exemplo, não real, mas adaptado aos nossos conhecimentos!!
A Biotecnologia consiste num conjunto de aplicações tecnológicas que utilizam sistemas biológicos, sejam eles plantas, animais, microrganismos, ou os seus derivados, para fabricar ou modificar produtos para um fim específico. Por vezes, a informação genética dos organismos utilizados é previamente manipulada, recorrendo a um conjunto de técnicas de Engenharia Genética que visam modificar os genes existentes, ou adicionar genes provenientes de um outro organismo.
Estes organismos sujeitos à manipulação genética são designados Organismos Geneticamente Modificados (OGM) e podem eles próprios constituir um alimento, ou ser utilizados para produzir aditivos (por exº vitaminas), ou auxiliares tecnológicos (por exº uma enzima).
Já agora faz-se a distinção entre o que é um OGM ( Organismo Geneticamente Modificado ) e um organismo transgénico.
Por transgénico entende-se um organismo em que ocorre a introdução de um gene que é estranho a essa espécie, isto é, por exemplo, o caso do milho, em que é introduzido um gene de uma resistência a um antibiótico q se retirou, por exemplo duma bactéria , isso é um organismo transgénico.
Num OGM, pode fazer-se essa modificação, mas com um gene dessa própria espécie, doutra variedade, por exemplo. Cite-se o caso do castanheiro, em que o seu cultivo tinha como base apenas a elevada produtividade, ou seja, seleccionavam-se os indivíduos mais produtivos e cruzavam-se. No entanto, e com o decorrer dos tempos, há perda de material genético, por vezes muito importante! Por exemplo, um gene que conferia à espécie resistência e uma determinada doença perdeu-se ao longo deste processo evolutivo rumo à produtividade; pode agora recorrer-se a um indivíduo no estado selvagem, clonar o gene em causa e voltar a inseri-lo nos indivíduos da cultura. Isto é um Organismo Geneticamente Modificado.
OGM's no mundo e por cá...
A investigação sobre Organismos Geneticamente Modificados (OGM) na agricultura começou nos anos 80, mas a sua comercialização só teve início nos anos 90, exclusivamente nos EUA. Desde 1996, verificou-se um rápido crescimento destas culturas a nível mundial e, em 2006, a área cultivada com culturas Geneticamente Modificadas (CGM) atingiu os 100 milhões de hectares para 10 milhões de agricultores em 22 países.
Em 2005, a soja representou cerca de 62% da área com CGM e cerca de 60% da área mundial de soja é transgénica. O milho representa a segunda mais importante cultura transgénica (22%) e cerca de 14% da área mundial de milho é transgénico. Apesar do desenvolvimento das CGM a nível mundial, o desenvolvimento na UE é relativamente diminuto. Em 21 de Abril de 2005, Portugal transpôs a legislação europeia sobre a libertação em meio ambiente de CGM. A regulamentação então aprovada permite a coexistência dos diferentes modos de produção, implicando a manutenção de uma distância mínima de 200 m entre culturas GM e Não-GM, a monitorização das culturas e acções de controlo de todo o processo. Para além das medidas acima referidas, os agricultores que desejem introduzir culturas GM devem informar os vizinhos dessa intenção e prosseguir cursos de formação para a produção de culturas geneticamente modificadas. Importa saber se o desenvolvimento das culturas transgénicas é uma oportunidade para o desenvolvimento da agricultura nacional ou se, pelo contrário, será um tipo de cultura que aportará problemas e dificultará a competitividade da agricultura portuguesa num contexto europeu e mundial. Permanecem as questões da segurança alimentar, da protecção ambiental, da produtividade e dos novos usos para os produtos com origem em CGM... Discute-se o "Geneticamente Modificado".
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009.
A Reacção de Polimerização em Cadeia (PCR) é uma técnica de Biologia Molecular que permite replicação in vitro do DNA de forma extremamente rápida. Com a PCR, quantidades mínimas de material genético podem ser amplificadas milhões de vezes em poucas horas, permitindo a detecção rápida e fiável dos marcadores genéticos de doenças infecciosas, cancro ou doenças genéticas.
O uso da tecnologia de Reacção de Polimerização em Cadeia aumentou enormemente a capacidade dos cientistas para estudar o material genético. Desde a sua invenção por cientistas da Cetus Corporation em 1983, a PCR mudou a forma como se realiza investigação e diagnóstico médico. A capacidade de produzir rapidamente grandes quantidades de material genético permitiu avanços científicos significativos em todas as áreas de investigação genómica. A tecnologia de PCR influenciou ainda significativamente as áreas de diagnóstico e seguimento de doentes, em particular nas áreas de HIV/SIDA e Hepatite C.
Para que este processo de amplificação ocorra respeitam-se essencialmente 3 fases, que em conjunto se designam como um ciclo que se repete um número específico de vezes:
1ª fase -> Aquece-se o DNA para separar as duas cadeias de DNA (95ºC).Os dois filamentos ou cadeias de DNA são mantidos juntos por ligações de hidrogénio que, por serem relativamente fracas, quebram-se a altas temperaturas, ao passo que as ligações entre as moléculas de fosfato e desoxirribose, por serem ligações covalentes mais fortes, permanecem intactas. -> DESNATURAÇÃO
2ª fase -> O objectivo da PCR não é replicar a cadeia inteira de DNA, mas apenas replicar a sequência de interesse (normalmente com tamanhos entre 100 e 600 pares de bases) que é única no organismo. Os iniciadores (ou primers) marcam as extremidades da sequência alvo: estes iniciadores são curtas sequências sintéticas de nucleótidos, entre 20 e 30 bases. Numa reacção de PCR são incluídos dois primers, um para cada cadeia simples de DNA que foi produzida durante o passo de desnaturação. O início da sequência de DNA alvo é marcada pelos primers que se ligam (hibridizam) com a sequência complementar. Temperatura a que ocorre: normalmente entre 40 ºC e 65 ºC, dependendo do comprimento dos primers e da sua sequência. A escolha criteriosa desta temperatura permite que estas sequências iniciadores se liguem à sequência alvo com elevada especificidade. -> HIBRIDIZAÇÃO
3ª fase -> Após a ligação dos primers ou iniciadores às sequências complementares de DNA, a temperatura eleva-se a aproximadamente 72 ºC e a DNA polimerase* replica a cadeia de DNA. O processo de síntese é iniciado numa zona com cadeia dupla (onde estão ligados os primers), incorporando os nucleótidos complementares à sequência alvo. A extensão inicia-se sempre no extremo 3’ do primer, criando uma cadeia dupla a partir de cada uma das cadeias simples. -> EXTENÇÃO
Este processo tem lugar num termociclador, um equipamento que automaticamente controla e alterna as temperaturas durante períodos programados de tempo para o número apropriado de ciclos de PCR (geralmente entre 30 e 40 ciclos).
* É de salientar que a DNA polimerase que se utiliza nesta técnica é retirada de bactérias que vivem em locais muito quentes, pois de outra forma, a sensibilidade desta enzima à temperatura poderia pôr em causa todo o processo. A Taq polimerase, por exemplo, é uma polimerase de DNA termo-estável recombinante do organismo Thermus aquaticus, que, ao contrário de outras polimerases, se mantém activa a temperaturas elevadas.
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009.
A técnica do DNA fingerprinté muito utilizada na investigação criminal e forense, pois permite não só a identificação de material biológico, mas também de cadáveres, e possibilita ainda a comparação de "impressões digitais genéticas" de progenitores e descendentes, a fim de confirmar, ou não, a paternidade.
No que consiste esta técnica?
A técnica DNA Fingerprint consiste em identificar porções de DNA.
Cada indivíduo possui o seu próprio DNA, que é único. No seio do DNA encontram-se zonas de restrição - sequências que se repetem ao longo da molécula - cujo número, tamanho e localização variam de indivíduo para indivíduo.
O DNA, quando sujeito a enzimas de restrição, fragmenta-se em diferentes porções, que se agrupam de acordo com o seu tamanho. Estas porções, como são sensíveis aos raios-X, são marcadas com um mecanismo radioactivo que permite que estas sejam detectadas. Depois, os pedaços de DNA são sujeitos a electroforese e revelam um "código de barras genético" que é característico de cada indivíduo.
Que resultado se obtém?
A partir desta técnica obtém-se, então, um padrão de bandas pretas que representam sequências de DNA, diferente de pessoa para pessoa. Comparando as bandas pertencentes a vários indivíduos é possível, por exemplo, confirmar a paternidade de uma criança.
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009.
A Engenharia Genética é um conjunto de técnicas que permite aos cientistas identificar, isolar e multiplicar genes de quaisquer organismos. Estas técnicas incluem a cultura de células, o uso de isótopos radioactivos, a clonagem molecular, a tecnologia do DNA recombinante e o aperfeiçoamento de várias técnicas com enzimas. O objectivo é introduzir novas características em indivíduos, para seu próprio proveito ou para servir outros organismos. São exemplos disso:
a modificação do genoma de uma planta tornando-a resistente a um herbicida;
o isolamento, extração e o enxerto de gene humano para a produção de insulina em bactérias da espécie Escherichia coli, que, contendo o gene humano, multiplicam-se quando cultivadas em laboratórios, produzindo insulina, o que actualmente é realizado em grande escala
Falando de Enzimas...
A descoberta das enzimas de restrição foi um dos contributos de maior importância para o desenvolvimento da Engenharia Genética. Estas são consideradas a primeira "ferramenta" da Engenharia Genética.
A função destas enzimas, e perceber-se-á a sua elevada importância, é cortar a cadeia dupla de DNA em zonas específicas, cada vez que as encontram.
Os vírus invadem frequentemente as bactérias e afectam o seu DNA. Algumas bactérias têm como mecanismo de defesa as endonucleses de restrição, ou seja, as enzimas que cindem a cadeia dupla de DNA (no sentido 5'-3') sempre que encontram uma determinada sequência de pares de bases - zonas de restrição. ( Portanto, cada tipo de enzima de restrição corta uma região específica do DNA.) Estas enzimas procedem, assim, à fragmentação do DNA viral, desactivando-o.
Estas enzimas, como já foi dito, cortam o DNA sob a forma de hélice dupla, com uma extensão em cada uma das extremidades de DNA em cadeia simples - extremidades coesivas.
Estas extremidades coesivas podem ligar-se, por complementaridade, a outro DNA. Neste processo intervêm as DNA ligases que catalizam o processo de ligação de DNA.
Com a descoberta das enzimas de restrição e das DNA ligases os cientistas tinham ao seu dispor todo o material necessário para transferir genes de uma molécula de DNA para outra, e consequentemente de um organismo para outro.
Necessitavam apenas de um elemento de transferência do material genético de um genoma para outro - vector.
Vetores utilizados em Engenharia Genética
Plasmídeo bacteriano
As bactérias, em particular a Escherichia coli, constituem um dos principais materiais biológicos empregados nas técnicas da Engenharia Genética. Isto deve-se a vários fatores: - ciclo de vida rápido em relação aos organismos superiores; -cultivo de um grande número de indivíduos num espaço pequeno; - apresenta menor número de genes em relação aos organismos superiores; - divisão celular por bipartição. Além do DNA cromossómico, a célula bacteriana contém pequenas moléculas de DNA circular denominadas plasmídeos. Estes mantêm uma existência independente do DNA essencial à vida da bactéria; no entanto, a sua duplicação é sincronizada com a da bactéria, garantindo assim sua transmissão para as bactérias-filhas. Em Engenharia Genética, genes "estranhos" na bactéria podem ser incorporados nos seus plasmídeos, e assim, tais bactérias passam a produzir as proteínas que esses genes codificam. Certos plasmídeos possuem genes responsáveis pela síntese de enzimas que destroem um antibiótico antes mesmo que ele faça mal a bactéria. Os plasmídios portadores de genes que conferem resistência a drogas são chamados PLASMÍDEOS R (R Resistência). Eles possuem também, genes que permitem a sua passagem de uma bactéria para outra (RTF ou Fator de Transferência de Resistência). Quando dois ou mais tipos de plasmídios R estão presentes numa mesma bactéria, os genes de um deles podem passar para o outro. Esse mecanismo faz com que surjam plasmídios R muito complexos, portadores de diversos genes para resistência a diferentes antibióticos.
Vírus
Os vírus, principalmente o bacteriófago, são de grande utilidade na Tecnologia do DNA Recombinante. O bacteriófago possui genes essenciais que são indispensáveis à reprodução, e também genes não essenciais, cuja presença é dispensável à multiplicação viral. Os genes essenciais produzem as proteínas da cápsula e as enzimas que actuam na duplicação do DNA viral. Esses genes estão localizados nas extremidades do cromossoma do vírus. Entretanto, os genes não essenciais estão relacionados com os processos de recombinação entre moléculas de DNA, e localizam-se na região mediana do cromossoma viral, sem interferir na reprodução do vírus, sendo portanto dispensáveis.
A região mediana do cromossoma, onde se localizam os genes dispensáveis, pode ser retirada e substituída por um pedaço de DNA de outro organismo. Sendo assim, quando o cromossoma viral se multiplica, o DNA estranho incorporado a ele também será multiplicado. Os cientistas têm utilizado essa técnica para conseguir a multiplicação de genes importantes a fim de obter grande número de cópias, o que é necessário ao estudo de genes.
Lipossomos
São essencialmente esferas de membrana sintética formadas por camadas bilipídicas preenchidas com DNA. Eles fundem-se espontaneamente com a membrana celular, liberando o seu conteúdo no citoplasma. Apresentam a vantagem de nunca causar doença alguma, porém apresentam pouca eficiência.
Técnica do DNA Recombinante
Em Engenharia Genética a expressão DNA Recombinante designa o resultado obtido a partir de pedaços de DNA de fontes diferentes ligados entre si. Às vezes, o DNA provém de dois organismo diferentes, como é o caso do gene para insulina ligado ao DNA da bactéria. Outras vezes, um pedaço de DNA de um organismo pode ser ligado a um DNA sintético produzido em laboratório pela junção de nucleótidos na sequência desejada. Para se conseguir DNA recombinante é preciso cortar as moléculas de DNA que se quer recombinar e em seguida, "colar" as suas extremidades. Para isso, os pesquisadores contam com ferramentas extremamente úteis: enzimas de restrição. Essas enzimas são obtidas de bactérias que as produzem naturalmente para se defenderem da invasão de alguns vírus.
1º passo: obter genes para o enxerto pretendido, para isso pode-se:
criar uma biblioteca de genes, que consiste no armazenamento de um grande número de fragmentos de DNA do genoma que são armazenados em vectores;
fabricar o gene em laboratório a partir de RNA mensageiro (técnica do DNA complementar*);
sintetizar o gene, nucleótido por nucleótido. Isso é feito normalmente para genes que codificam polipeptídeos ou proteínas de pequeno tamanho. Suponha-se que se conhece a sequência de aminoácidos de um pequeno polipeptídeo. Cada aminoácido é codificado por uma sequência de três nucleótidos de DNA - codão. Basta utilizar a tabela do código genético já conhecida para ser possível construir uma sequência de nucleótidos que corresponda exactamente à sequência de aminoácidos da proteína.
2º passo: acção das enzimas de restrição, isolando o gene que se pretende manipular.
3º passo: incorporação do gene num vector, utilizando-se o mesmo tipo de enzima de restrição utilizado no passo anterior, ma agora no vector.
4º passo: inserção do vector numa célula bacteriana.
5º passo: verificação do resultado. No caso da bactéria absorver o DNA recombinante poderão obter-se imensas cópias - clones - desta.
*Técnica do DNA complementar (cDNA)
Consiste na produção de uma molécula de DNA (cadeia simples) tendo como molde uma molécula de mRNA matura, por complementaridade de bases.
A produção do cDNA é possível por acção da enzima transcriptase reversa. O mRNA é molde para a síntese de uma cadeia de DNA, o processo inverso do que ocorre habitualmente na transcrição.
Após a formação da primeira cadeia de cDNA, a DNA polimerase forma a cadeia complementar, constituindo-se uma cadeia de DNA em dupla hélice, estável.
Curiosidade:
A comparação entre o cDNA (sem intrões) e o DNA original permite localizar as regiões codificantes (exões) e as não codificantes (intrões) de um determinado gene.
O cDNA facilita a produção de proteínas de seres eucariontes em bactérias, uma vez que estas não posuem mecanismos de processamento do mRNA, isto é, em presença de um DNA original transcreveriam todo o gene, incluindo os intrões, obtendo-se proteínas diferentes das que se pretendiam.
Ao ser inserido um clone decDNA garante-se a produção da proteína normal.
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida; Porto: PortoEditora, 2009.
A palavra assusta, é dura. Facto explicável apenas pela carga emocional, pelo peso do medo, pelo horror da proximidade que cada um de nós associa a esta pequena palavra - cancro.
Aqui não se pretendem abordar os sentimentos ou as viências de alguém que conviva com um cancro, pretende-se sim explicar, na teoria, o porquê de estas "pedras no caminho" de tanta gente aparecerem assim, tanto e sem aviso.
Proto-oncogenes -> genes que estimulam a divisão celular e participam activamente na regulação da proliferação e diferenciação das células.
Oncogenes -> genes que foram alterados por acção de agentes mutagénicos (de origem química, física ou biológica) - mutados - e que por passarem a estimular continuamente a divisão celular podem conduzir à formação de um tumor.
Genes supressores tumorais -> comparativamente aos proto-oncogenes são genes intimamente ligados à divisão celular, no entanto com função contrária - inibindo a divisão celular. Estes genes podem sofrer mutações e perder a sua função, descontrolando-se assim a divisão das células.
Mas afinal como aparecem?
Todos os cancros são genéticos, pois todos resultam de alterações no material genético do indivíduo, no entanto, cancros hereditários são muito poucos.
A acumulação de mutações leva à formação do tumor, que se estende aos tecidos circundantes devido ao descontrole da divisão celular - metastase.
A maioria dos cancros são cancros esporádicos, que surgem como resultado de mutações somáticas (devidas a agentes mutagénicos externos).
Fontes: SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida, Porto: PortoEditora, 2009
A Trissomia 21, ou Síndrome de Down, é uma alteração genética, que ocorre durante a divisão das células do embrião.
O indivíduo com Trissomia 21 possui 47 cromossomas (e não 46), sendo o cromossoma extra ligado ao par 21.
Intimamente ligada a um excesso de material cromossómico, este distúrbio no cariótipo do embrião tem nítida relação com a idade dos pais.
As estatísticas dizem-nos que um em cada 800 a 1000 recém-nascidos são portadores de trissomia 21, um distúrbio genético causado pela presença de três cópias do cromossoma 21 em vez do habitual par de homólogos.
A Síndrome de Down está normalmente associada a dificuldades no âmbito do desenvolvimento físico e das capacidades cognitivas, assim como a diferenças na aparência facial e corporal.
Enquanto no início da década de trinta, a esperança de vida para uma pessoa com trissomia 21 era de nove anos, hoje pode ter uma vida longa e saudável.
Algumas das características dos portadores de Síndrome de Down são: a prega palmar transversa (uma única prega, em vez de duas), olhos com formas diferenciadas devido às pregas nas pálpebras, membros pequenos, pescoço curto e largo e língua exposta.
Os afectados pela síndrome de Down possuem maior risco de sofrer defeitos cardíacos congénitos, otites recorrentes, apneia de sono obstrutiva e disfunções da glândula tiróide, entre outras.
Como é possível que depois de todas estas "condicionantes genéticas" ainda existam o preconceito e a vergonha por parte da sociedade a atormentar a vida destas pessoas? Afinal, têm apenas mais um cromossoma que o comum, o cromossoma do AMOR como tantas vezes é descrito... Sejamos pessoas.
Fontes:
SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida, Porto: PortoEditora, 2009
O fenótipo dos indivíduos é o resultado da interacção genoma - ambiente.
A célula tem capacidade para reparar anomalias que afectam o DNA mas algumas presistem e alteram o genoma.
Então, devido a variados factores, o genoma dos individuos sofre alterações, que se denominam mutações.
Muitas vezes estas mutações ocorrem de forma espontânea como resultado de agentes mutagéncos internos ou externos ao organismo.
Tendo em conta que os milhões de células que constituem o nosso organismo estão em constante divisão, admite-se que a possibilidade de erro durante algum dos processos decorrentes da vida celular é elevadíssimo. Este facto seria uma fatalidade não tivessem as células, como já referido, uma extraordinária capacidade para reparar estas anomalias (aliada ainda às mutações silenciosas).
Mutações Génicas -> envolvem uma alteração pontual ao nível dos nucleótidos de um gene.
Existem três tipos de mutações génicas, estas são ilustradas pelas seguintes imagens:
Mutações Cromossómicas -> envolvem a estrutura ou o número de cromossomas de um indivíduo.
As mutações cromossómicas dividem-se em dois tipo: estruturais e numéricas. Nas mutações cromossómicas estruturais têm-se:
Nas mutações cromossómicas numéricas constam da alteração do número normal de cromossomas no indivíduo.
Euploidia: o cariótipo apresenta o número de cromossomas característico.
Aneuploidia: o cariótipo, num determinado par de homólogos apresenta irregularidades, por excesso ou defeito, no número de cromossomas.
Poliplodia: todo o conjunto de cromossomas é multiplicado.
Fontes: SILVA, Amparo Dias da; SANTOS, Maria Ermelinda; MESQUITA, Almira Fernandes; BALDAIA, Ludovina; FÉLIX, José Mário; Terra, Universo de Vida, Porto: PortoEditora, 2009
