Biotecnologia e Genética: Guia de Estudo e Melhoramento

Fundamentos de Genética e Biotecnologia Aplicada

1) Compare autopoliploidia e alopoliploidia: O que diferencia a autopoliploidia da alopoliploidia é que a autopoliploidia tem origem a partir de cromossomos de uma mesma espécie, já a alopoliploidia tem origem a partir de cromossomos de espécies diferentes.

2) Ponto de vista cromossômico: Por que híbridos de cruzamento interespecífico são estéreis? O que ocorre é que espécies diferentes possuem cromossomos e genes diferentes. Mesmo que tenham o mesmo número de cromossomos, estes cromossomos não irão se parear, pois não são homólogos. Como estes híbridos poderiam se tornar férteis? É necessário provocar um erro na meiose da espécie pelo método da colchicina; desse modo, não ocorrerá a divisão dos cromossomos e os indivíduos se tornarão férteis. Este fato também pode ocorrer naturalmente e não apenas experimentalmente, como no caso da aplicação de colchicina. A fertilidade agora ocorre porque haverá dois cromossomos de cada tipo e estes poderão, então, se parear.

3) Biotecnologia: A biotecnologia é a área de aplicação de métodos da biologia molecular voltados à produtividade. A biotecnologia para a área da Agropecuária é de grande importância, uma vez que, por meio desta ciência, é possível provocar um melhoramento genético de algumas espécies, seja para aumentar a produtividade, suportar alguma situação climática ou também para o combate de algumas pragas.

4) Duplicação de DNA: A duplicação no processo in vivo ocorre com o rompimento das pontes de hidrogênio que unem os dois filamentos de DNA por meio da enzima helicase; depois são adicionados primers de RNA nos filamentos por meio da enzima primase; a continuação da cadeia é feita pela DNA polimerase III; depois os primers de RNA são retirados da molécula de DNA por meio da DNA polimerase I; e ainda a enzima ligase é necessária nesse processo para unir os fragmentos de Okazaki que se formaram no filamento descontínuo da molécula de DNA. Já no processo in vitro, por meio da PCR, o rompimento das pontes de hidrogênio é provocado com a elevação da temperatura; após o rompimento das ligações de pontes de hidrogênio, os primers adicionados à cadeia são de DNA e sintéticos, o que dispensa o uso da enzima DNA polimerase I para a retirada dos primers de RNA, uma vez que não serão utilizados no processo. A enzima necessária para dar continuidade à cadeia nesse processo é a Taq DNA polimerase, que exerce a mesma função da DNA polimerase III no processo in vivo. Nesse processo não se formam os fragmentos de Okazaki, uma vez que não ocorrerá um filamento descontínuo, pois, com a elevação da temperatura, todas as pontes de hidrogênio se rompem e não é formada a forquilha como no processo natural; consequentemente, a enzima ligase não será usada nesse processo. Além disso, na duplicação in vivo todas as moléculas de DNA são duplicadas e na PCR somente um ou alguns fragmentos de DNA específicos são duplicados.

5) Eletroforese em gel de agarose: Tem como objetivo identificar o tamanho de fragmentos de DNA com a passagem da eletricidade no material. No processo, utiliza-se uma fonte de voltagem, e o polo negativo é ligado próximo de onde os DNAs foram adicionados e o positivo no final da placa de gel de agarose. Como o DNA possui carga negativa, com a passagem da eletricidade as moléculas irão se repelir e tenderão a ir para o lado positivo, ou seja, para o lado oposto da placa. Após desligar a corrente elétrica, coloca-se a placa em um campo fluorescente e, com isso, é possível analisar que DNAs de tamanho menor caminham com mais facilidade do que os maiores; ou seja, os de tamanho menor ficarão mais próximos da outra extremidade.

6) Plasmídeo: É uma estrutura de DNA circular que as bactérias possuem e são capazes de se reproduzir. Eles são usados na clonagem de fragmentos de DNA, de modo que, quando se isola um gene de interesse do DNA por meio de uma enzima de restrição, esse gene é inserido no plasmídeo bacteriano compatível que também foi clivado com essa enzima de restrição; com isso, os plasmídeos replicam gerando uma molécula de DNA com o gene de interesse. Esse método é utilizado na produção de insulina para humanos; antes desta técnica, usava-se insulina de bovinos ou suínos para injetar em humanos.

7) Métodos de Transgenia: Os métodos utilizados para se fazer transgenia são: microinjeção de DNA em zigotos, bombardeamento de partículas (biobalística), eletroporação ou infecção por Agrobacterium tumefaciens. Para se fazer um transgênico vegetal, a técnica mais usada atualmente é a da Agrobacterium, pois este é um sistema natural de inserção de fragmentos de DNA do plasmídeo da bactéria (DNA de transferência ou DNA-T). Sobre o bombardeamento de partículas (biobalística), essa técnica consiste em envolver uma partícula de um metal (tungstênio ou ouro) com um fragmento de DNA e injetar nas células vegetais para que estas se repliquem com o DNA injetado. Essa técnica é a mais utilizada, pois se observa mais eficiência para realizar tal método.

8) Tomate Resistente: Para desenvolver um tomate resistente a uma determinada praga e capaz de crescer rapidamente, deve-se desenvolver um tomate que possua um gene com capacidade inseticida e outro com hormônio de crescimento. Para isso, deve-se desenvolver um DNA que possua esses genes por meio do método da PCR e depois injetar nas células do tomate pelo método do bombardeamento de partículas; dessa forma, as novas células já possuirão as novas características.

9) Clonagem Animal: O primeiro passo para se realizar a clonagem é retirar o núcleo da célula somática que é 2n e injetar esse núcleo em um óvulo não fecundado (n) e anucleado (do qual foi retirado o núcleo) de uma mesma espécie ou de uma espécie semelhante. Posteriormente, deve-se inserir o zigoto em um terceiro animal (que atuará como incubadora em seu útero).

10) Clonagem Vegetal: Tem como objetivo regenerar plantas resistentes à propagação vegetativa e regenerar espécies para conservação. Para se realizar a clonagem de vegetais é necessário pouco espaço, é independente dos fatores ambientais e também há uma maior facilidade de extração dos metabólitos de interesse.

11) Diversidade Genética: São as diferentes características genéticas que os indivíduos possuem, e os cruzamentos desses indivíduos podem gerar uma nova característica que pode ser benéfica ou maléfica ao mesmo. A diversidade genética precisa ser mantida, pois cruzamentos entre indivíduos geneticamente muito semelhantes levam a altos níveis de endogamia. Além disso, qualquer alteração ambiental poderá dizimar todos os indivíduos caso estes não tenham uma informação genética que os torne adaptados a um novo ambiente. Entre indivíduos geneticamente diferentes, a possibilidade de um destes possuir um genótipo favorável a uma nova condição ambiental é maior.

12) Vantagens e Desvantagens dos Clones: A vantagem de se obter clones de uma planta com uma determinada característica é que as plantas usadas nas culturas serão idênticas às plantas que deram origem e, com isso, os benefícios da planta clonada serão mantidos. A desvantagem de se usar a clonagem é a falta da variabilidade genética; no caso de alguma praga atacar a cultura, todas as plantas serão afetadas, eliminando a chance de que alguma planta adquirisse resistência naturalmente à praga em questão.

13) Melhoramento Genético de Eucaliptos: Nesse caso, deve-se isolar o gene responsável pelo crescimento dos eucaliptos e injetar em cada uma das plantas a serem plantadas; dessa forma, apesar do gene do crescimento ter sido injetado nas plantas, as demais características dos eucaliptos não serão afetadas, e isso não afetará a variabilidade genética das plantas, uma vez que sua estrutura não foi clonada.