Genética, Biotecnologia e Sistemas Ambientais

1. Os cromossomos

Os genes estão localizados em estruturas dentro do núcleo celular. Todas as células possuem um número de cromossomos característico e constante para cada espécie. As células humanas possuem 46 cromossomos. Esse número permanece constante devido à redução pela metade durante a formação das células sexuais. Tanto espermatozoides quanto óvulos humanos possuem 23 cromossomos, mas o zigoto formado na fecundação possui 23 pares (46 cromossomos), assim como todas as células que dele se originam. Os gametas são células haploides (n = 23), enquanto as células somáticas são diploides (2n = 46). Dos 46 cromossomos, 44 são autossomos e o último par são os cromossomos sexuais X e Y.

O conjunto ordenado de cromossomos é chamado de cariótipo. Os cromossomos variam em tamanho e número de genes. Metade dos nossos cromossomos é de origem materna e a outra metade, paterna. Alterações no número de cromossomos podem causar doenças, deformidades ou o desenvolvimento de tumores.

2. Os genes

São fragmentos de DNA que carregam a informação para a síntese proteica. O fenótipo (F) é o resultado da interação entre o genótipo (G) e o ambiente (MA): F = G + MA.

Os genes expressam-se para permitir a adaptação ao ambiente. Por exemplo, a pele escurece ao sol para sintetizar mais melanina. Embora todas as células do corpo possuam os mesmos genes, a expressão gênica varia conforme a especialização celular (coração, fígado, músculo).

A descoberta da estrutura do DNA, em 1953, contou com o trabalho fundamental de Rosalind Franklin, cujas imagens de difração de raios X revelaram a estrutura helicoidal, embora o Prêmio Nobel de 1962 tenha sido concedido apenas a Watson, Crick e Wilkins.

3. DNA

A molécula de DNA consiste em duas cadeias paralelas torcidas em uma dupla hélice. Uma célula humana contém cerca de dois metros de DNA, totalizando 6 bilhões de pares de bases. Cada fita é formada por grupos de fosfato, açúcares e bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G), que se ligam de forma específica (A-T e C-G).

• Replicação: Ocorre a separação das fitas, servindo cada uma como molde para a síntese de uma nova fita complementar.
• Evolução: A diferença genética mede a distância evolutiva; humanos compartilham 98,4% dos genes com chimpanzés.

4. O código genético

O código genético refere-se à correspondência entre as bases nitrogenadas e os aminoácidos. Cada trinca de bases codifica um aminoácido. Proteínas essenciais incluem:

• Anticorpos: Defesa do organismo.
• Hemoglobina: Transporte de oxigênio.
• Insulina: Regulação da glicose.
• Queratina: Componente de cabelos e unhas.

Mutações são alterações na ordem das bases do DNA, podendo causar doenças ou originar novas características biológicas.

5. Engenharia genética

Conjunto de técnicas para o transplante de genes entre espécies. O uso de enzimas de restrição permite isolar genes específicos. Na década de 70, surgiu o DNA recombinante. Aplicações atuais incluem bactérias que degradam óleo, plantas que produzem inseticidas e pesquisas sobre biocombustíveis e vida artificial.

6. Transgênicos

Organismos geneticamente modificados (OGM) possuem genes de outras espécies. O uso de plasmídeos como vetores é comum. O cultivo de transgênicos gera debates sobre segurança alimentar e ética. Animais transgênicos, como cabras que produzem seda de aranha no leite, são desenvolvidos para fins médicos.

7. Terapia gênica e aplicações

A terapia gênica utiliza vetores (como retrovírus) para integrar genes saudáveis em células. O diagnóstico pré-natal e a análise de DNA são cruciais para identificar doenças hereditárias, resolver casos de paternidade e investigações criminais. Contudo, surgem preocupações éticas sobre discriminação genética e doping esportivo.

8. O Projeto Genoma Humano

a) O Genoma: Apresentado em 2000, revelou que humanos possuem cerca de 30 mil genes. 99,9% do genoma é idêntico entre as pessoas; os 0,1% restantes definem nossa individualidade. A farmacogenética busca desenvolver medicamentos personalizados.

b) Impressão digital genética: Técnica que analisa minissatélites no DNA para criar um "código de barras" único para cada indivíduo.

c) Células-tronco e clonagem: Células-tronco são indiferenciadas e podem se tornar diversos tipos celulares. A clonagem (ex: ovelha Dolly) levanta questões éticas, especialmente sobre o uso de embriões humanos.

d) Reprodução assistida: Técnicas como a fertilização in vitro permitem que casais inférteis tenham filhos, possibilitando também a seleção de embriões para evitar doenças hereditárias.

9. Sistemas não-lineares e meio ambiente

Sistemas como o clima são caóticos e não-lineares. A atmosfera é composta por troposfera, estratosfera e ionosfera. O ciclo da água e a composição do ar (nitrogênio e oxigênio) são fundamentais para a vida. A emissão de CO2 e outros poluentes intensifica o efeito estufa, o aquecimento global e a chuva ácida, enquanto os CFCs impactam a camada de ozônio.