A engenharia genética vem sendo considerada a grande revolução científica do final do século passado. A técnica do DNA recombinante, isto é, um DNA constituído por genes de dois organismos diferentes, constitui a base da engenharia genética. Essa técnica consiste, basicamente, em cortar, usando enzimas de restrição, pontos específicos do DNA de um organismo e transplantar o pedaço cortado em outro organismo diferente. O pedaço de DNA inoculado é aceito pela célula hospedeira que passa a executar as ordens contidas nesse DNA estranho. Hormônios diversos (insulina e hormônio do crescimento), vacinas, anticorpos e anticoagulantes são alguns dos produtos já obtidos através da engenharia genética aplicada em bactérias. Atualmente discute-se o problema dos transgênicos, alimentos geneticamente modificados, uma vez que ainda não foram determinadas as conseqüências para a saúde humana e o meio ambiente decorrentes do uso desses produtos. Propagação Vegetativa e Clonagem A propagação vegetativa é uma modalidade de reprodução assexuada típica dos vegetais. Na agricultura é comum a reprodução de plantas através de pedaços de caules (estaquia), é assim que propagamos cana-de-açúcar, mandioca, batatas, bananeiras, etc. Esse processo é possível porque o vegetal adulto possui tecidos meristemáticos (embrionários). Nesse tipo de propagação, os descendentes são geneticamente iguais à planta mãe. Outra forma de propagar vegetativamente as plantas é a cultura de tecidos. A planta é reproduzida a partir de células meristemáticas das gemas que, cultivadas em laboratório, originam inúmeros exemplares idênticos à planta mãe. A clonagem é outra técnica desenvolvida no final do século 20. Em 1997, a ovelha Dolly foi desenvolvida a partir do óvulo de uma ovelha adulta, sem o processo de fecundação. Em um óvulo não fecundado, do qual havia sido retirado o DNA, foi introduzido o material genético da ovelha a ser clonada. Dolly é geneticamente igual à ovelha doadora do material genético, pois possuem o mesmo DNA. ESTRUTURA E DUPLICAÇÃO DO DNA Nos seres vivos, existem dois tipos de ácidos nucléicos: o RNA (ácido ribonucléico) e o DNA (ácido desoxirribonucléico). Eles constituem a base química da hereditariedade. Estas duas substâncias são formadas por unidades menores, os nucleotídeos. Cada nucleotídeo é constituído por um fosfato (P), uma pentose (ribose ou desoxirribose) e uma base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina ou uracila). Os nucleotídeos do DNA apresentam as bases adenina, guanina, citosina e timina: A – C – T – G. Todos os seres vivos possuem DNA e RNA; somente os vírus possuem ou DNA ou RNA. Nas células, o DNA é encontrado quase exclusivamente no núcleo, embora exista também nos cloroplastos e nas mitocôndrias. Tem a função de sintetizar as moléculas de RNA e de transmitir as características genéticas. O RNA é encontrado tanto no núcleo como no citoplasma, embora sua função de controle da síntese de proteínas seja exercida exclusivamente no citoplasma. Verificou-se que no DNA a quantidade de adenina é sempre igual à de timina, e a quantidade de guanina é sempre igual à de citosina. Isso porque a adenina está ligada à timina e a guanina se liga à citosina. Essas ligações são feitas por meio de pontes de hidrogênio, duas pontes nas ligações A-T e três pontes nas ligações C-G. A molécula de DNA tem a forma de uma espiral dupla, assemelhando-se a uma escada retorcida, onde os corrimões seriam formados pelos fosfatos e pentoses e cada degrau seria uma dupla de bases ligadas às pentoses. A seqüência das bases nitrogenadas ao longo da cadeia de polinucleotídeos pode variar, mas a outra cadeia terá de ser complementar. Se numa das cadeias tivermos: A T C G C T G T A C A T Na cadeia complementar teremos: T A G C G A C A T G T A A molécula de DNA tem o poder de se autoduplicar (replicação). Pela ação da enzima DNA-polimerase, as pontes de hidrogênio são rompidas e as cadeias de DNA separam-se. Posteriormente, por meio da ação de outra enzima, a DNA-ligase, novas moléculas de nucleotídeos vão-se ligando às moléculas complementares já existentes na cadeia original, seguindo as ligações A-T e C-G. Dessa forma surgem duas moléculas de DNA, cada uma das quais com uma nova espiral proveniente de uma molécula-mãe desse ácido. Cada uma das duas novas moléculas formadas contém metade do material original. Por esse motivo, o processo recebe o nome de síntese semiconservativa. A autoduplicação do DNA ocorre sempre que uma célula vai iniciar os processos de divisão celular (mitose ou meiose). OS CROMOSSOMOS No núcleo da célula, durante a interfase, observa-se uma trama de filamentos delgados formados por uma substância chamada cromatina. As cromatinas são proteínas conjugadas (nucleoproteínas), associação de proteínas e moléculas de DNA. Esses filamentos são chamados de cromonemas. Quando a célula inicia a mitose ou meiose, os cromonemas sofrem um espiralamento semelhante a um fio de telefone ou uma mola, passando a serem vistos como cordões curtos e grossos, que recebem o nome de cromossomos. As moléculas de DNA dos cromossomos encerram, no código de suas bases nitrogenadas, toda uma programação genética. Cada segmento de um DNA, capaz de determinar a síntese de um RNA que irá comandar a síntese de uma proteína, representa um gene e deve responder por um caráter hereditário. Assim, um único cromossomo pode encerrar centenas ou milhares de genes. Um cromossomo apresenta as seguintes regiões: Centrômero: corpúsculo ou grânulo situado em algum ponto ao longo do cromossomo. Constrição primária: estrangulamento ou estreitamento do cromossomo ao nível do centrômero, formando nele uma espécie de cintura. Constrição secundária: outra zona de estreitamento, se caracteriza por não possuir centrômero. Em alguns cromossomos, observa-se uma constrição secundária bem próxima à extremidade que sustenta uma porção arredondada. Essa porção globosa é chamada de satélite. De acordo com a posição do centrômero, os cromossomos são classificados em: Metacêntrico: o centrômero fica no meio, os dois braços são do mesmo tamanho. Submetacêntrico: o centrômero fica um pouco afastado do meio, um dos braços é maior do que o outro. Acrocêntrico: o centrômero é subterminal, quase em uma das extremidades, um dos braços é bem pequeno. Telocêntrico: o centrômero fica numa das extremidades, possuem um único braço. Cariótipo e Genoma Cariótipo é a constante cromossômica diplóide (2n) de uma espécie. Representa o número total de cromossomos de uma célula somática (do corpo). Na espécie humana existem 46 cromossomos nas células somáticas (2n = 46). Genoma é a constante haplóide (n) de uma espécie. Representa

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Formas de Reprodução A reprodução é o fenômeno que permite a conservação natural das espécies. Algumas formas de reprodução são muito simples e não levam à recombinação gênica nos indivíduos. Isso caracteriza a reprodução assexuada. Já a reprodução sexuada, envolvendo maior complexidade, permite a recombinação dos genes, e conseqüentemente, a variabilidade da espécie. Por isso, ela é biologicamente mais vantajosa para os seres que a realizam. Essa vantagem reside no fato de que, não sendo todos os indivíduos de uma mesma espécie rigorosamente iguais entre si, qualquer fator de destruição, como uma praga, por exemplo, nunca afetará todos os integrantes daquele grupamento. Sempre haverá alguns indivíduos mais resistentes que sobreviverão e darão continuidade à vida, com possibilidade de novas gerações. Por isso, costumamos dizer que a reprodução sexuada oferece maior estabilidade ao processo de preservação das espécies e populações que a realizam. A reprodução assexuada ou agâmica é aquela que acontece sem a formação de gametas. Compreende a divisão binária e a divisão múltipla. Na divisão binária ou cissiparidade o organismo se parte ao meio, cada metade se regenera e forma dois descendentes. A divisão múltipla abrange a gemulação e a esporulação. A gemulação, gemiparidade ou brotamento se caracteriza pelo aparecimento de brotos ou gêmulas na superfície do organismo. Esses brotos se desenvolvem e formam novos organismos que se libertam ou permanecem colonialmente ligados uns aos outros. É o caso do Saccharomyces cerevisiae (fungo) e da hidra (cnidário). A esporulação acontece por meio de células reprodutoras assexuadas, chamadas de esporos, que formam novos organismos. É o caso de muitos fungos e algas. A reprodução sexuada ou gâmica é aquela em que acontece a formação de células especiais chamadas de gametas e que são produzidas em glândulas próprias denominadas gônadas. Compreende a conjugação, a fecundação, a partenogênese e a metagênese. A conjugação é uma troca de material genético entre organismos unicelulares ou mesmo entre multicelulares muito simples, de modo que os descendentes passam a apresentar uma recombinação de caracteres hereditários. Isso estimula a variabilidade da espécie. É uma forma intermediária entre a reprodução assexuada e sexuada. Ocorre em bactérias, protozoários e algas. A fecundação ou fertilização é a forma mais comum de reprodução sexuada. Consiste no encontro ou fusão de um gameta masculino com um gameta feminino, formando a célula-ovo ou zigoto. Ela pode ser externa ou interna. A fecundação é externa quando a união dos gametas ocorre no meio ambiente, fora do corpo da fêmea, geralmente na água. Acontece nos poríferos, cnidários, equinodermos, peixes e anfíbios. A fecundação é interna quando a união dos gametas ocorre no interior do corpo da fêmea. Acontece nos vegetais (gimnospermos e angiospermos), répteis, aves, mamíferos, etc. A partenogênese é a reprodução por desenvolvimento embrionário de um óvulo não fecundado que entra em processo de segmentação, originando um novo indivíduo. Nas abelhas, cada óvulo fecundado origina uma fêmea; os machos ou zangões são originados por partenogênese. A metagênese ou alternância de gerações é uma forma de reprodução encontrada nas briófitas, pteridófitas e nos celenterados. Nesses organismos ocorre uma fase assexuada (esporofítica/polipóide) e uma fase sexuada (gametofítica/medusóide).

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Os ácidos nucléicos são as substâncias responsáveis pela transmissão da herança biológica: as moléculas que regem a atividade da matéria viva, tanto no espaço (coordenando e dirigindo a química celular por meio da síntese de proteínas) como no tempo (transmitindo os caracteres biológicos de uma geração a outra, nos processos reprodutivos). Composição e natureza química. Já no segundo quartel do século XIX o cientista suíço Friedrich Miescher isolou uma substância procedente dos núcleos celulares, à qual chamou nucleína, que passou a ser chamada mais tarde de ácido nucléico, por seu forte grau de acidez. Mas só quando já ia avançado o século XX demonstrou-se que essa substância era na realidade o suporte da herança dos caracteres nos seres vivos. Em 1944, as experiências de Oswald Theodore Avery, Colin M. MacLeod e Maclyn McCarty determinaram que um dos ácidos nucléicos, o ADN ou ácido desoxirribonucléico podia transferir uma característica biológica de uma bactéria (no caso, um pneumococo) para outra, característica ausente antes da transmissão. Os ácidos nucléicos são moléculas longas e complexas, de elevados pesos moleculares, constituídos por cadeias de unidades denominadas mononucleotídeos. Estes se compõem de um carboidrato ou açúcar de cinco átomos de carbono (uma pentose), de estrutura cíclica pentagonal, ao qual se une por um de seus extremos uma molécula de ácido fosfórico e, por outro, uma base nitrogenada também de estrutura fechada, seja púrica (que tem dois anéis com vários átomos de nitrogênio unidos ao esqueleto carbonado), seja pirimidínica (que consta de um só anel hexagonal no qual se inserem átomos de nitrogênio, oxigênio e, em alguns casos, um radical metila, -CH3). Os componentes variáveis nos mononucleotídeos são as bases, das quais há cinco tipos possíveis -- duas púricas, a adenina e a guanina, e três pirimidínicas, a citosina, a uracila e a timina --, e nessa variabilidade reside o caráter "informativo" dos ácidos nucléicos e sua funcionalidade como moléculas codificadoras de informação biológica. O açúcar ou pentose pode ser de duas classes: em forma de ribose desoxigenada ou desoxirribose, que é a que constitui o esqueleto do ADN, ou, em sua variedade normal, conhecida simplesmente como ribose, própria do ARN. No primeiro caso, originam-se desoxirribonucleotídeos; no segundo, ribonucleotídeos. Os mononucleotídeos se unem entre si para compor, como já foi dito, longas cadeias de centenas ou milhares de unidades que se dispõem em forma de estruturas filamentosas helicoidais, de dupla hélice no caso de ADN e de hélice simples no ARN. A borda de cada hélice é integrada pelas pentoses, que se engancham umas nas outras através dos restos de ácido fosfórico, enquanto o contato entre uma hélice e outra se efetua pelo estabelecimento de enlaces por parte das bases nitrogenadas, obedecendo a determinadas leis bioquímicas. Cada enlace é, pois, o resultado da interação de um par de bases, cada uma das quais correspondente a uma das hélices. O acoplamento das bases não é arbitrário e atende a exigências espaciais, químicas e estruturais muito precisas. Sempre se emparelham uma base púrica e uma pirimidínica: a adenina sempre com a timina ou uracila, e a guanina com a citosina. Ácido desoxirribonucléico. O ADN, ácido desoxirribonucléico, é formado pela pentose desoxirribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, timina, adenina e guanina. É a substância responsável pela herança biológica de todos os seres vivos, à exceção de muitos vírus, nos quais esse papel é representado pelo ARN. No período denominado interfase, imediatamente anterior à divisão celular, o ADN experimenta o processo de autoduplicação, ou seja: suas moléculas duplicam-se, de modo que mais tarde, ao formarem-se as duas hélices-filhas a partir de uma única célula-mãe, cada uma delas possa receber a totalidade do material genético. Na autoduplicação, a dupla hélice se abre e cada um dos dois filamentos que a compõem se separa e se sintetiza, graças à intervenção de diferentes enzimas, o filamento complementar. Ácido ribonucléico. O ARN é o ácido ribonucléico, constituído pela pentose ribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, uracila (esta ausente do ADN), adenina e guanina. Compõe-se de uma só cadeia helicoidal e apresenta três classes, cada uma das quais cumpre uma função específica na célula: o chamado ARN mensageiro (ARNm), sintetizado pela ação de diversas enzimas a partir de um filamento de ADN que lhe serve de guia, no processo conhecido como transcrição; o ARN ribossômico, componente essencial, junto com as proteínas, dos orgânulos celulares chamados ribossomas; e o ARN de transferência, que translada os diversos aminoácidos (unidades estruturais das proteínas) até onde se está sintetizando uma molécula protéica, sob a direção de um ARNm, e os insere no ponto exato para obter a seqüência exata, no processo denominado tradução. Síntese de proteínas. A síntese de proteínas ou tradução é o processo em função do qual se formam as seqüências de aminoácidos que constituem as proteínas, a partir de uma seqüência correlativa expressa pelo ARN mensageiro, numa linguagem de bases nitrogenadas. Assim, de um fragmento de ADN dado, que contém a informação precisa para que se forme uma proteína concreta, obtém-se uma cópia, a qual é o ARNm que guiará diretamente o processo de tradução. Ao ARNm unem-se vários ribossomas que, ao se deslocarem, efetuarão um autêntico processo de "leitura química". Cada grupo de três bases do ARNm -- por exemplo GCC -- corresponde na linguagem nucleotídica a um aminoácido dado, neste caso a alanina. O ribossoma reconhece por meios químicos o caráter desse trio (designado em genética como códon) e um ARN de transferência leva até ele o aminoácido alanina. Vai-se formando assim, pouco a pouco, a seqüência que dará lugar à proteína. Cada aminoácido tem sua codificação correspondente, em geral de vários códones, também há trios que indicam o sinal de terminação. O código genético representa, pois, na escala molecular, uma autêntica linguagem, da qual a célula se serve para crescer e reproduzir-se, o que é possível graças aos ácidos nucléicos.

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Código genético e síntese de proteínas

Nos núcleos das células (e também nas mitocôndrias e nos cloroplastos) encontramos dois tipos de ácidos nucleicos: o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico). As moléculas de DNA e de RNA são constituídas da união de unidades menores, os nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por um grupo fosfato, um açúcar (desoxirribose no DNA e ribose no RNA) e uma base nitrogenada. Existem cinco tipos diferentes de bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G), citosina (C), e uracila (U). As quatro primeiras são encontradas no DNA. Já no RNA, a timina é substituída pela uracila. Enquanto os nucleotídeos do RNA se agrupam numa cadeia simples, a molécula de DNA apresenta duas cadeias emparelhadas e enroladas uma sobre a outra, formando uma estrutura conhecida como "dupla hélice". As cadeias do DNA emparelham-se através da ligação entre as bases nitrogenadas: adenina com timina e citosina com guanina (A - T; C - G), que são unidas por pontes de hidrogênio. Os cromossomos (estruturas presentes no núcleo das células dos seres vivos em geral e no citoplasma das bactérias) são constituídos por um longo filamento de DNA associado a certas proteínas chamadas histonas. Alguns trechos do DNA presente nos cromossomos dão início a processos de fabricação de proteínas com as mais diversas funções no organismo. Esses trechos de DNA são o que chamamos de genes. Existem três tipos de RNA: mensageiro (mRNA), ribossômico (rRNA) e transportador (tRNA). Todos eles também participam dos processos de síntese proteica, cada um apresentando diferentes funções. Síntese de proteínas O início da síntese de uma proteína se dá quando determinado trecho de DNA, um gene, tem suas duas cadeias separadas pela ação de uma enzima chamada polimerase do RNA. A polimerase do RNA orienta os nucleotídeos livres presentes no núcleo junto a uma dessas cadeias de DNA. Os nucleotídeos de RNA agrupam-se segundo um emparelhamento de bases nitrogenadas parecido com o das duas cadeias do DNA, com a diferença de que a adenina se emparelha com a uracila (A - U). Forma-se então uma nova molécula de RNA, chamada de mRNA, que se desprende da cadeia de DNA e migra para o citoplasma. Este processo é chamado de transcrição. A sequência de bases transcritas a partir do DNA carrega consigo a informação codificada para a construção de uma molécula de proteína. Essa codificação se dá na forma de trincas de bases nitrogenadas, chamadas códons. As proteínas são moléculas formadas por uma sequência de unidades menores chamadas aminoácidos. Os códons do RNA formado nesse processo determinam os aminoácidos que constituirão uma determinada molécula de proteína. Eles contêm, portanto, uma mensagem para a síntese proteica. A etapa seguinte da síntese proteica ocorre no citoplasma das células, onde o mRNA formado durante a transcrição acopla-se a organelas chamadas ribossomos, que são constituídas por rRNA associado a proteínas. É nos ribossomos que ocorre a síntese - e eles podem encontrar-se livres no citoplasma ou associados ao retículo endoplasmático rugoso. Entra em ação, então, o RNA transportador, que recebe esse nome em virtude de transportar com ele os aminoácidos (unidades constituintes das proteínas). No tRNA há uma trinca de bases nitrogenadas denominadas anticódon, por meio das quais ele se liga temporariamente ao mRNA no ribossomo, pelas bases complementares (códon). Os aminoácidos transportados em cada tRNA unem-se entre si por meio de uma ligação química conhecida por ligação peptídica. O ribossomo, que catalisa esse processo, desloca-se então sobre o mRNAe o primeiro tRNA se desliga do conjunto ribossomo-RNAm, sendo que os aminoácidos permanecem ligados. Em seguida, uma nova molécula de tRNA se une ao ribossomo, transportando mais um aminoácido que se junta aos outros dois. O processo continua até que todos os códons do mRNA tenham sido percorridos pelo ribossomo, recebendo os tRNA complementares e formando uma cadeia de aminoácidos, ou seja, uma molécula de proteína. Este processo é chamado de tradução. Todas as proteínas presentes nos mais diferentes seres vivos são compostas por combinações entre 20 aminoácidos. Chamamos de código genético a correspondência entre os códons e os aminoácidos. As quatro bases nitrogenadas do mRNA combinam-se, três a três, formando 64 códons que correspondem a apenas 20 aminoácidos. Dois ou mais códons podem codificar um mesmo aminoácido, por isso costuma-se dizer que o código genético é degenerado. Existem também alguns códons que não correspondem a aminoácido nenhum. Neste último caso, tratam-se de códons que determinam o término do processo de tradução.

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Atividade sexual ocasional eleva risco de ataques cardíacos, diz pesquisa

A atividade sexual ocasional pode provocar uma elevação no risco de ataques cardíacos no curto prazo em pessoas que fazem poucas atividades físicas, segundo indica um estudo de pesquisadores americanos recém-publicado. O estudo, que analisou resultados de 14 estudos prévios sobre o tema, concluiu que há um aumento de 2,7 vezes nas chances de um ataque cardíaco durante ou logo após uma relação sexual em comparação àqueles que não fazem sexo. Apesar disso, os autores do estudo observam que o risco absoluto de um ataque cardíaco durante ou logo após uma relação sexual ainda é muito baixo – de 2,7 para 1 milhão, comparado com 1 em 1 milhão em situações normais. Relação semelhante foi verificada para as pessoas durante outros tipos de atividades físicas, segundo a pesquisa publicada na revista de divulgação científica Journal of American Medical Association (Jama). Segundo os autores, pessoas com atividades físicas mais frequentes são menos suscetíveis aos riscos relacionados à atividade física episódica. A análise indicou que a cada período semanal de atividade física que a pessoa tem por semana, há uma redução de 45% no risco de um ataque cardíaco e de 30% no risco de uma morte cardíaca súbita. “Apesar dos amplamente estabelecidos benefícios da atividade física regular, as evidências relatadas sugerem que a atividade física, assim como outras exposições agudas, como atividade sexual ou estresse psicológico, podem agir como catalisadores de eventos cardíacos agudos”, observam os autores da pesquisa. Os pesquisadores envolvidos na pesquisa são da Escola de Saúde Pública de Harvard, em Boston, do Centro Médico Tufts, também de Boston, e da Tufts University, de Medford, em Masachusetts

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