Um gene, do ponto de vista bioquímico básico, é um segmento de ácido desoxirribonucleico (DNA) dentro de cada célula de um organismo que carrega o código genético para a montagem de um produto proteico específico. Em um nível mais funcional e dinâmico, os genes determinam o que os organismos - animais, plantas, fungos e até bactérias - são e o que eles estão destinados a se desenvolver.

Enquanto o comportamento dos genes é influenciado por fatores ambientais (por exemplo, , nutrição) e até por outros genes, a composição do seu material genético determina quase tudo sobre você, visível e invisível, desde o tamanho do seu corpo até sua resposta a invasores microbianos, alérgenos e outros agentes externos.

A capacidade de alterar, modificar ou projetar genes de maneiras específicas, portanto, introduziria a opção de ser capaz de criar organismos requintadamente adaptados - incluindo humanos - usando determinadas combinações de DNA conhecidas por conter certos genes.

O processo de alterar o genótipo de um organismo (em poucas palavras, a soma de seus genes individuais) e, portanto, seu "modelo" genético é conhecido como modificação genética
. Também chamado de engenharia genética
, esse tipo de manobra bioquímica mudou do reino da ficção científica para a realidade nas últimas décadas.

Desenvolvimentos associados despertaram tanto entusiasmo com a perspectiva de melhorar a saúde humana e qualidade de vida e uma série de questões éticas espinhosas e inevitáveis em várias frentes.
Modificação genética: Definição

Modificação genética é qualquer processo pelo qual os genes são manipulados, alterados, excluídos ou ajustados para amplificar , altere ou ajuste uma determinada característica de um organismo. É a manipulação de características no nível absoluto da raiz - ou celular.

Considere a diferença entre pentear o cabelo rotineiramente de uma certa maneira e ser capaz de controlar a cor, o comprimento e a disposição geral do cabelo (por exemplo, direto versus encaracolado) sem usar produtos para o cabelo, ao invés de dar instruções invisíveis aos componentes do seu corpo sobre como obter e garantir o resultado cosmético desejado, e você percebe o que é a modificação genética.

Como todos os organismos vivos contêm DNA, a engenharia genética pode ser realizada em todo e qualquer organismo, de bactérias a plantas e seres humanos.

Enquanto você lê isso, o campo da engenharia genética está florescendo com novas possibilidades e práticas nas áreas de agricultura, medicina, manufatura e outros domínios.
O que não é modificação genética

É importante entender a diferença entre a mudança literal de genes e o comportamento é que tira proveito de um gene existente.

Muitos genes não operam independentemente do ambiente em que o organismo pai vive. Hábitos alimentares, estresses de vários tipos (por exemplo, doenças crônicas, que podem ou não ter uma base genética própria) e outras coisas que os organismos enfrentam rotineiramente podem afetar a expressão gênica ou o nível em que os genes são usados para produzir os produtos proteicos para os quais eles codificam.

Se você vem de uma família de pessoas geneticamente inclinadas a serem mais altas e pesadas que a média, e aspira a uma carreira atlética em um esporte que favorece força e tamanho, como basquete ou hóquei, você pode levantar pesos e comer uma quantidade robusta de comida para maximizar suas chances de ser o maior e mais forte possível.

Mas isso é diferente de poder inserir novos genes em seu DNA que praticamente garantem uma nível previsível de crescimento muscular e ósseo e, finalmente, um ser humano com todas as características típicas de uma estrela do esporte.
Tipos de modificação genética

Existem muitos tipos de técnicas de engenharia genética, e nem todas "require the manipulation of gene", 3, [[material técnico usando sofisticados equipamentos de laboratório.

De fato, qualquer processo que envolva a manipulação ativa e sistemática do pool genético de um organismo
ou a soma dos genes em qualquer população que se reproduza por meio de reprodução (ou seja, sexualmente), é qualificado como engenharia genética. Alguns desses processos, é claro, estão de fato na vanguarda da tecnologia.

Seleção artificial: também chamada seleção simples ou criação seletiva, seleção artificial é a escolha de organismos-mãe com um genótipo conhecido para produzir descendentes. quantidades que não ocorreriam se a natureza sozinha fosse o engenheiro ou, no mínimo, ocorressem apenas em escalas de tempo muito maiores.

Quando fazendeiros ou criadores de cães selecionam quais plantas ou animais serão reproduzidos para garantir a descendência com certas espécies. características que os humanos consideram desejáveis por algum motivo, eles estão praticando uma forma cotidiana de modificação genética.
Mutagênese induzida: é o uso de raios-x ou produtos químicos para induzir mutações (alterações não planejadas, geralmente espontâneas no DNA). genes específicos ou sequências de DNA de bactérias. Isso pode resultar na descoberta de variantes genéticas com melhor desempenho (ou se necessário, pior) que o gene "normal". Esse processo pode ajudar a criar novas "linhas" de organismos.
As mutações, embora frequentemente prejudiciais, também são a fonte fundamental de variabilidade genética na vida na Terra. Como resultado, induzi-los em grande número, embora certamente crie populações de organismos menos aptos, também aumenta a probabilidade de uma mutação benéfica, que pode ser explorada para fins humanos usando técnicas adicionais.

Virais ou vetores plasmídicos: os cientistas podem introduzir um gene em um fago (um vírus que infecta bactérias ou seus parentes procarióticos, a Archaea) ou um vetor plasmídico e, em seguida, colocar o plasmídeo ou fago modificado em outras células para introduzir o novo gene naqueles células.

As aplicações desses processos incluem aumentar a resistência a doenças, superar a resistência a antibióticos e melhorar a capacidade de um organismo de resistir a estressores ambientais, como temperaturas extremas e toxinas. Como alternativa, o uso de tais vetores pode amplificar uma característica existente em vez de criar uma nova.

Usando a tecnologia de melhoramento de plantas, uma planta pode ser "ordenada" a florescer com mais frequência, ou as bactérias podem ser induzidas a produzir uma proteína ou substâncias químicas que normalmente não usariam.
Vetores retrovirais: Aqui, porções de DNA contendo certos genes são colocadas nesses tipos especiais de vírus, que transportam o material genético para as células de outro organismo. Esse material é incorporado ao genoma do hospedeiro para que ele possa ser expresso junto com o restante do DNA desse organismo.

Em termos simples, isso envolve cortar uma fita do DNA do hospedeiro usando enzimas especiais, inserindo o novo gene na brecha criada pelo corte e pela conexão do DNA nas duas extremidades do gene ao DNA hospedeiro.

Tecnologia "Knock in, knock out": como o próprio nome sugere, esse tipo de tecnologia permite a exclusão completa ou parcial de certas seções do DNA ou de certos genes ("nocaute"). De maneira semelhante, os engenheiros humanos por trás dessa forma de modificação genética podem escolher quando e como ativar ("knock in") uma nova seção de DNA ou um novo gene.

Injeção de genes em organismos nascentes: A injeção de genes ou vetores que contêm genes nos óvulos (oócitos) pode incorporar os novos genes no genoma do embrião em desenvolvimento, que são, portanto, expressos no organismo que eventualmente resulta.
Clonagem de genes

A clonagem de genes é um exemplo do uso de vetores plasmídicos. Os plasmídeos, que são pedaços circulares de DNA, são extraídos de uma célula bacteriana ou de levedura. As enzimas de restrição, que são proteínas que "cortam" o DNA em locais específicos ao longo da molécula, são usadas para cortar o DNA, criando uma cadeia linear a partir da molécula circular. Então, o DNA do gene desejado é "colado" no plasmídeo, que é introduzido em outras células.

Finalmente, essas células começam a ler e codificar o gene que foi adicionado artificialmente ao plasmídeo.

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A clonagem de genes inclui quatro etapas básicas. No exemplo a seguir, seu objetivo é produzir uma cepa de E. coli
bactérias que brilha no escuro. (Normalmente, é claro, essas bactérias não possuem essa propriedade; se elas existissem, lugares como os sistemas de esgoto do mundo e muitas de suas vias navegáveis naturais teriam um caráter distintamente diferente, pois prevalecem E. coli. no trato gastrointestinal humano.)

1. Isole o DNA desejado. Primeiro, você precisa encontrar ou criar um gene que codifique uma proteína com a propriedade necessária - nesse caso, brilhando no escuro. Certas águas-vivas produzem essas proteínas e o gene responsável foi identificado. Esse gene é chamado de DNA-alvo alvo. Ao mesmo tempo, você precisa determinar qual plasmídeo você usará; este é o DNA do vetor .

2. Cliva o DNA usando enzimas de restrição. Essas proteínas acima mencionadas, também chamadas de endonucleases de restrição, são abundantes no mundo bacteriano. Nesta etapa, você usa a mesma endonuclease para cortar o DNA alvo e o DNA vetorial.

Algumas dessas enzimas cortam diretamente as duas cadeias da molécula de DNA, enquanto em outros casos elas produzem um "escalonamento" corte, deixando pequenos pedaços de DNA de fita simples expostos. Os últimos são chamados de extremidades adesivas

3. Combine o DNA alvo e o DNA vetorial. Agora você junta os dois tipos de DNA junto com uma enzima chamada DNA ligase
, que funciona como um tipo elaborado de cola. Essa enzima reverte o trabalho das endonucleases juntando as extremidades das moléculas. O resultado é uma quimera ou uma cadeia de DNA recombinante.