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Fundamentos da Engenharia Genética- 1ª parte

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by

Joana Freitas

on 24 December 2014

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Transcript of Fundamentos da Engenharia Genética- 1ª parte

GENÉTICA
ENGENHARIA
FUNDAMENTOS
DA
bioética
enzimas
restrição
DNA
Mendel
biologia
investigação
genes
nucleótidos
mutação
experiências
células
organismo
OGM
biotecnologia
cortar
riscos
hereditariedade
complementar
recombinante
PCR
manipulação
clones
terapia
genética
vetor
plasmídeo
bacteriófago
biodiversidade
tradução
transcrição
bases
seleção
genoma
tecnologia
técnicas
fingerprint
doenças
RNA
código
vírus
plantas
células
vida
saúde
bases
ciência
transcrição
tradução
clonagem
transcrição
tradução
ciência
bases
biodiversidade
endonucleases
investigação
biologia
bioética
de
endonucleases
mutação
mutação
genoma
genoma
clonagem
tradução
transcrição
técnicas
fingerprint
ESCT . 2013/2014 . BIOLOGIA 12ºB
Estrutura do trabalho
Fundamentos da Engenharia Genética
definição e objetivos
caraterização
evolução
técnicas
aplicações
conclusão e biblio/webgrafia
bioética
etapas
(intervenientes)
(manipulação do DNA)
(rDNA, cDNA, PCR,
fingerprint
)
(medicina, biotecnologia, investigação criminal)
conjunto de técnicas da biologia molecular capazes de manipular o DNA
OBJETIVOS
manipulação direta de genes
incremento da qualidade de vida das pessoas
Caracteriza-se
por manipular o
DNA
ENGENHARIA
GENÉTICA

cisão
adição
Técnica do DNA recombinante
produzir moléculas de DNA a partir da combinação de genes com origens diferentes
1866
1909
1944
1953
1970
1983
1973
Descrição das leis básicas da hereditariedade por Alfred Mendel
Thomas Morgan demonstra que os genes estão ligados em série nos cromossomas e que são responsáveis pelas características hereditárias.
Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty demonstram que o DNA é hereditário, abolindo de vez a tese de que a informação genética estaria preservada nas proteínas.
Watson e Crick apresentam o modelo de
dupla hélice para a molécula de DNA.

Stanley Cohen e Herbert Boyer constroem um DNA recombinante com fragmentos de moléculas e o introduzem numa bactéria.
Kary Mullis inventa a Reação de polimerização em cadeia, ou PCR.
Estudos genéticos realizados em bactérias e vírus que as invadem
enzimas de restrição
vetores
ligases do DNA
bactérias produzem enzimas para se defenderem

Necessita de "ferramentas":
Descoberta das enzimas de restrição.

des
bri
co
ram
que
clivam o DNA viral
Esta descoberta permitiu o inicio da manipulação do material genético
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
Como se processa esta técnica
G A A T T C
C T T A A G
Enzima de restrição
Com enzimas de restrição do mesmo tipo abre-se outra molécula de DNA, que funciona como dadora, e isola-se o gene que se quer inserir no plasmídeo;
A enzima de restrição abre a molécula de DNA do plasmídeo num ponto específico;
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
Enzima de restrição
O gene a inserir é colocado em contacto com o plasmídeo, juntamente com um outro tipo de enzimas, as ligases de DNA;
Pertencem a um grupo de enzimas
quebram as ligações fosfodiéster que unem os nucleótidos
Nucleases
Cortam o DNA
zonas que possuem uma determinada sequência de pares de bases
em
Zona de Restrição
(caracteristica da enzima)
5' ...A AGCTT... 3'
3' ...TTCGA A... 5'
G
A A T T C
C T T A A
G
G
A A T T C
C T T A A
G
Enzima Hind III
DNA ligase
O gene passa a fazer parte do plasmídeo, que possui agora, para além dos seus genes, o gene estranho que lhe foi inserido, isto é, possui um DNA recombinante;
O plasmídeo recombinante introduz-se nas bactérias, que funcionam como células hospedeiras
A partir do DNA recombinante, o gene inserido passa a comandar a síntese da proteína desejada
ATIVIDADE:
Produção de insulina humana utilizando a tecnologia do DNA recombinante.

Insulina
em falta
Diabetes
À anos atrás
Insulina
Dispendioso
4,5 Kg
250 mil
obter
Matar

ori
gi
na
dois fragmentos com
extremidades coesivas
sequência de bases reconhecida pela enzima
que
con
têm
Ex.:
A
A
P
L
I
C
Ç
Õ
E
S
Técnica do DNA recombinante
Análise de cromossomas
Isolamento de genes
Investigação forense
Diagnóstico de doenças genéticas
mapas de restrição
Isola-se o vetor de DNA da bactéria e o gene de insulina do DNA humano, utilizando enzimas de restrição
Insere-se o gene da insulina no vetor (plasmídeo), com ajuda do DNA ligase, utilizando enzimas de restrição
Introduz-se o vetor recombinate na células hospedeira (bactéria), que copia o vetor e divide-se, originando mais células
Pâncreas
pro
duz
LIGASES DE DNA
fragmentos de DNA
En
zi
ma
de
tri
res
ção
separados
Ligases
Efetuam ligação entre:
nucleótidos das duas moléculas de DNA
bases azotadas complementares das extremidades coesivas
Rápida reprodução das bactérias
clonagem do gene de insulina
curto espaço
microrganismos capazes de produzir insulina humana
DNA POLIMERASE
Técnica do Dna rercombinante
Cadeia complementar de DNA
for
ma
TRANSCRIPTASE REVERSA
Existente em alguns
vírus
efetua
processo inverso ao da
Transcrição
formação de mRNA apartir de DNA
formação de DNA apartir de mRNA
mRNA
DNA funcional
VANTAGEM
(fase de processamento desnecessária)
retrovírus
ex.:
HIV
Técnica PCR e cDNA
utilizada
Molécula de DNA com genes dispensáveis para a sobrevivência da bactéria
podem ser retirados
pe
lo
que
Transporta segmentos de DNA
onde foram retirados
Genoma
do
de
para
o que os vai receber
CARACTERÍSTICAS
podem replicar-se independentemente do DNA principal
possuem um único local de reconhecimento de uma determinada enzima de restrição
possuem genes que conferem resistência a antibióticos
baixar o custo de produção de insulina e, torna-la mais segura, evitando-se reações alérgicas
permite localizar bactérias com DNA recombinante
TIPOS
DE VETORES
Bacteriófago
vírus que ataca as bactérias
Plasmídeo
molécula circular de DNA
O
G
M
Separada do DNA cromossómico
Possui uma sequência que serve como origem de replicação
DNA do
plasmídeo
replicar-se independetemente
permite
Substância
Hormona do crescimento
Fator de crescimento da epiderme
genes estranhos introduzidos
Interferão
Fatores de coagulação VII, VIII e IX
Plasmídeo
Vacina para a hepatite
produzir as proteínas que esses genes codificam
Teste da SIDA
com
pasa a
Superóxido dismutase
Eritropoetina
Aplicação
Disfunção hipofisária
Processos de cicatrização de feridas
Cancro
Hemofilia
Hepatite B
Despiste da SIDA
Evita a extensão de danos após enfarte do miocárdio
Anemia
Bibliotecas Genómicas
O
G
M
é uma" colecção" de genes clonados obtidos no DNA recombianate ou na produção DNA complementar
composição
em
Plantas geneticamente modificadas
permite
Outras substâncias produzidas pelo rDNA...
Processo repetido muitas vezes
obtêm-se milhões de cópias do DNA original
poucas horas e sem intervenção manual
Diagnóstico de doenças hereditárias
Testes de paternidade
Requer 4 etapas
Seleção da sequência de DNA desejada
Síntese de fragmentos de DNA
Transferência de fragmentos
Introdução dos fragmentos na célula hospedeira
(Vetores)
(DNA polimerase / Transciptase reversa)
(Enzimas de restrição)
DEZEMBRO 2013
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