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DNA recombinante

Última atualização em 20 de agosto de 2022

Definição

O DNA recombinante é uma molécula de DNA que foi modificada para incluir genes de múltiplas fontes, seja através de recombinação genética ou por meio de técnicas de laboratório. No laboratório, as bactérias podem ser transformadas com DNA recombinante. A recombinação genética ocorre durante a meiose em um processo conhecido como cruzamento.

Visão geral

O DNA recombinante nos eucariotos é responsável por aumentar a diversidade genética. Os alelos de genes anteriormente vinculados a um cromossomo podem ser completamente redistribuídos para criar novas combinações de características. Esse processo ocorre regularmente durante a meiose para misturar e combinar genes de fontes paternas e maternas.

Na engenharia genética, os cientistas usam o DNA recombinante criado em laboratório ou extraído de um organismo para adicionar ao genoma de outro organismo. Devido ao design universal do DNA, o DNA recombinante não precisa permanecer na mesma espécie. Isso significa que os cientistas podem facilmente adicionar genes de uma espécie em bactérias para produzir um produto.

Por exemplo, a insulina é produzida regularmente por meio de DNA recombinante nas bactérias. Um gene de insulina humana é introduzido em um plasmídeo, que é então introduzido em uma célula bacteriana. As bactérias usarão sua maquinaria celular para produzir a insulina de proteína, que pode ser coletada e distribuída aos pacientes.

Exemplos de DNA recombinantes

Meiose em eucariotos

Os organismos eucarióticos que passam pela reprodução sexual também devem passar pelo processo de meiose, o que reduz o material genético que leva à fertilização. Durante a meiose, os cromossomos dos eucariotos são condensados e combinam com seu cromossomo homólogo. Cada par de cromossomos homólogos representa a mesma sequência de DNA, de diferentes origens dos pais. Quando os homólogos são conectados durante a meiose, eles podem trocar sequências semelhantes de DNA é o processo de cruzamento.

Embora cada organismo tenha dezenas de milhares de genes, o número de cromossomos é muito menor. Isso exige que haja mais de um gene por cromossomo, centenas geralmente. Se a recombinação genética não ocorreu, a variedade entre esses genes seria limitada.

Por exemplo, finja que existem apenas dois alelos para a cor do casaco em uma população, em preto e branco. Existem também dois alelos para a cor dos olhos, marrom e azul. Se o gene da cor dos olhos e o gene da cor do revestimento existirem no mesmo cromossomo, eles são chamados de genes vinculados. Sem o DNA recombinante, um organismo só poderia passar a combinação de alelos que foram passados de seus pais.

Culturas resistentes a insetos

Engenharia genética e DNA recombinante são amplamente utilizados na agricultura moderna. Durante séculos, os agricultores tentam tornar suas culturas resistentes a ambos os insetos e os herbicidas usados em ervas daninhas. Com o advento da engenharia genética, os cientistas são capazes de identificar e segregar genes de interesse e colocá -los em espécies de culturas.

Para aumentar a resistência a insetos, por exemplo, os cientistas colocaram genes de bactérias no DNA de milho, algodão e outras culturas. Os genes que eles selecionaram produzem a proteína bt. Esta proteína é letal para larvas de insetos que a comem. Os cientistas criam DNA recombinante a partir dos genomas dessas bactérias. O novo DNA é então inserido no genoma da colheita sendo protegida. Quando as novas plantas começam a crescer, suas células expressam o DNA bacteriano e a proteína Bt é produzida.

Os agricultores que não cultivam culturas geneticamente modificadas devem pulverizar suas colheitas com pesticidas, que são muito caros. As culturas que produzem BT se protegem à medida que crescem. Isso é importante, considerando que os insetos que comem culturas causam mais de um bilhão de dólares em danos anualmente. Com a engenharia genética, essa perda pode ser evitada.

Terapia de genes

A doença das células falciformes é um distúrbio sanguíneo herdado que afeta muitos milhões de pessoas em todo o mundo. A condição realmente aumentou na prevalência, porque, nela, formas mais suaves, confere resistência à malária. Como muitos distúrbios genéticos, atualmente não há cura. Pacientes com doença das células falciformes devem passar por uma variedade de procedimentos perigosos para prolongar sua vida.

No entanto, a terapia genética é uma técnica médica emergente que usa DNA recombinante para restaurar a função das células atingidas por distúrbios genéticos. A anemia das células falciformes foi uma das primeiras doenças a serem revertidas pela terapia genética. Os ratos com as características das células falciformes foram tratados pelos pesquisadores de Harvard, fornecendo o DNA para a formação adequada de células sanguíneas através de um vírus HIV alterado. Como o HIV tem uma tendência para o sistema imunológico, ele prontamente depositou o DNA recombinante em células -tronco retiradas do hospedeiro.

O mesmo conceito foi usado em humanos desde 1990, embora o tratamento em massa ainda não esteja disponível. O uso de vírus com DNA recombinante é um assunto controverso, pois um vírus pode se reproduzir no ambiente com consequências não intencionais. Embora as consequências completas dessas ações sejam desconhecidas, seus muitos benefícios continuam pressionando os formuladores de políticas e o público a aceitá-los. Com as diretrizes adequadas, a tecnologia de DNA recombinante certamente revolucionará o mundo de maneira positiva.

Processo de DNA recombinante

Os cientistas usam regularmente o DNA recombinante para adicionar características a certas espécies de bactérias ou produzir organismos que possuem características adicionais. Existe um processo básico para colocar o DNA recombinante nas células, embora o método exato varie dependendo do organismo específico.

Em geral, a primeira parte do processo inclui a criação de um plasmídeo que contém a sequência de DNA que será adicionada a um organismo. O organismo mais simples para adicionar o DNA recombinante é bactéria. As células bacterianas se reproduzem rapidamente, o que permite muitas chances de o DNA recombinante entrar em uma célula e proliferar.

Depois de criar um plasmídeo contendo o DNA recombinante, ele deve ser adicionado às células. Para fazer isso, as células são comumente aquecidas a ponto de suas membranas celulares se tornarem mais permeáveis. Algumas células morrem, mas o plasmídeo entrará com sucesso em algumas das células bacterianas presentes.

O processo final de criação de organismos com DNA recombinante é permitir que as células esfriem e cresçam. Freqüentemente, o plasmídeo introduzido também possui um gene que permite que as bactérias sobrevivam aos tratamentos antibióticos. Ao cultivar as bactérias transformadas, é introduzido um antibiótico. Quaisquer bactérias que sobrevivem são aquelas que foram transformadas com DNA recombinante. Eles agora têm o plasmídeo, que inclui o DNA recombinante e um gene para resistência a antibióticos.

Usos do DNA recombinante

Os cientistas podem usar esse recurso do DNA para muitos propósitos. Primeiro, qualquer gene de interesse pode ser facilmente replicado inserindo o gene em um plasmídeo bacteriano e deixando as bactérias se reproduzirem normalmente. Plasmídeos são pequenos anéis de DNA. Se a sequência exata do plasmídeo for conhecida, um cientista poderá cortar o anel usando proteínas especiais chamadas enzimas de restrição.

Depois que o plasmídeo é aberto, o gene da escolha pode ser inserido. Se todas as seqüências certas estiverem presentes, as bactérias que absorverem o plasmídeo produzirão a proteína codificada pelo DNA recombinante. Além disso, quando as bactérias se reproduzem, o gene também se reproduzirá. As bactérias podem dobrar sua população em menos de uma hora, o que pode levar a grandes populações bacterianas, produzindo grandes quantidades de um produto para fins científicos, médicos ou industriais.

Questionário

1. Uma bactéria está se dividindo através da fissão binária. Ao duplicar seu genoma, um erro é cometido. Enquanto a primeira célula filha é idêntica à célula original, a segunda contém uma mutação. A mutação faz com que uma proteína específica funcione mais rapidamente e produza mais produto. Curiosamente, isso dá resistência às bactérias a um certo vírus bacteriano. A segunda célula contém DNA recombinante?

2. Um pesquisador extrai o gene que produz insulina e o coloca dentro de um plasmídeo. O pesquisador insere o plasmídeo em uma célula bacteriana. A célula se reproduz muitas vezes, criando muitas bactérias. Todas essas bactérias têm DNA recombinante?

3. Qual das alternativas a seguir não é um exemplo de DNA recombinante?

4. Qual dos seguintes usos são os usos do DNA recombinante?

5. Um gene de uma água -viva que produz uma proteína fluorescente é colocada dentro dos genomas de um porco e de um peixe. O peixe expressa a proteína em todos os seus tecidos e brilha intensamente sob luz UV. O porco expressa apenas a proteína fluorescente em seus olhos. Por que esses organismos expressariam o DNA recombinante de maneira diferente?

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