Conjuntivite

O que é conjuntivite?

A conjuntivite é uma doença ocular que causa inflamação da conjuntiva e na esclera (parte branca do olho), uma membrana transparente e fina que reveste a parte da frente do globo ocular e a parte interna das pálpebras.

A inflamação pode afetar um ou os dois olhos, mas é comum que os dois olhos sejam afetados, por conta da proximidade um do outro. Costuma durar entre 1 e 2 semanas, geralmente não causa sequelas e é bem frequente no verão. A conjuntivite pode ser caracterizada como aguda ou crônica. .

Distinção de conjuntivite alérgica, viral e bacteriana

Como muitas pessoas tem essa dúvida, abaixo você consegue distinguir as 3 principais (alérgica, viral e bacteriana):

• Os três tipos de conjuntivite costumam causar secreção nos olhos. Enquanto na bacteriana a secreção é purulenta, na viral e alérgica a secreção costuma ser mais aquosa.
• Na forma viral, outros sintomas de virose costumam estar presentes, como dor de garganta, espirros, tosse e mal estar.
• A forma alérgica costuma afetar os dois olhos ao mesmo tempo, enquanto a bacteriana e a viral primeiro afeta um dos olhos e, dias depois, o outro.
• Linfonodos palpáveis na região posterior das orelhas costumam estar presentes nas formas bacterianas e virais, diferente da alérgica, que não costuma apresentá-los.

O diagnóstico não é fácil de fazer e, muitas vezes, os oftalmologistas erram, dando diversos colírios que possuem antibióticos para conjuntivites que não necessitam, como a viral e a alérgica.

Sintomas da conjuntivite

Os principais sintomas da conjuntivite são:

• Olhos vermelhos;
• Coceira;
• Pálpebras inchadas;
• Secreção purulenta, no caso de conjuntivite bacteriana;
• Secreção esbranquiçada, no caso de conjuntivite viral;
• Visão borrada;
• Ao acordar, o paciente tem dificuldade em abrir os olhos;
• Sentir dor nos olhos ao olhar para lugares com claridade;
• Sensação de areia nos olhos.

Mitose e Meiose

Sistema reprodutor Masculino

Anatomia do Sistema Reprodutor Masculino

Os órgãos que compõem o sistema reprodutor masculino são: testículos, epidídimos, canais deferentes, vesículas seminais, próstata, uretra e pênis.

Testículos

Os testículos são duas glândulas de forma oval, que estão situadas na bolsa escrotal. Na estrutura de cada testículo encontram-se tubos finos e enovelados chamados "tubos seminíferos".

Nos testículos são produzidos os espermatozoides, as células reprodutoras (gametas) masculinas, durante o processo chamado espermatogênese, além de diversos hormônios.

O principal hormônio é a testosterona, responsável pelo aparecimento das características sexuais secundárias masculinas, como os pelos, modificações da voz, etc.

Epidídimos

Os epidídimos são canais alongados que se enrolam e recobrem posteriormente a superfície de cada testículo. Corresponde ao local onde os espermatozoides, produzidos no testículo, são armazenados.

Canal Deferente

O canal deferente é um tubo fino e longo que sai de cada epidídimo. Passa pelas pregas ínguas (virilha) através dos canais inguinais, segue sua trajetória pela cavidade abdominal, circunda a base da bexiga, alarga-se formando uma ampola.

Recebe o líquido seminal (proveniente da vesícula seminal), atravessa a próstata, que nele descarrega o líquido prostático, e vai desaguar na uretra.

O conjunto dos espermatozoides, do líquido seminal e do líquido prostático, constitui o “esperma” ou “sêmen”.

Vesícula Seminal

A vesícula seminal é formada por duas pequenas bolsas localizadas atrás da bexiga. Sua função é produzir o "líquido seminal", uma secreção espessa e leitosa, que neutraliza a ação da urina e protege os espermatozoides, além de ajudar seu movimento até a uretra.

O líquido seminal também ajuda a neutralizar a acidez da vagina, evitando que os espermatozoides morram no caminho até os óvulos.

Próstata

A próstata é uma glândula, localizada sob a bexiga, que produz o "líquido prostático", uma secreção clara e fluida que integra a composição do esperma.

Uretra

A uretra é um canal que, nos homens, serve ao sistema urinário e ao sistema reprodutor. Começa na bexiga, atravessa a próstata e o pênis (sua maior porção) até a ponta da glande, onde há uma abertura pela qual são eliminados o sêmen a a urina.

Importante ressaltar que urina e esperma nunca são eliminados ao mesmo tempo graças à musculatura da bexiga, na entrada da uretra, que impede que isso ocorra.

Pênis

O pênis é um órgão cilíndrico externo, que possui dois tipos de tecidos: cavernoso e esponjoso. Através do pênis são eliminados a urina (função excretora) e o sêmen (função reprodutora).

O tecido esponjoso envolve a uretra e a protege, enquanto o tecido cavernoso se enche de sangue, fazendo com que o pênis fique maior e duro (ereção), pronto para o ato sexual, geralmente levando à ejaculação (processo de expulsão do sêmen).

A ereção, no entanto, não ocorre apenas como preparação para uma atividade sexual, pode acontecer por diversos estímulos fisiológicos, por exemplo, quando a bexiga está cheia ou quando o homem tem um sonho à noite.

Doenças do Sistema Reprodutor Masculino

O.câncer de próstata é um dos tipos mais diagnosticados em homens a partir dos 40 anos. Os sintomas são: ardência ao urinar, levantar-se várias vezes à noite para urinar, diminuição do jato urinário, sensação de não ter esvaziado completamente a bexiga após urinar, presença de sangue na urina, entre outros

Por outro lado, o câncer de testículo representa 1% dos cânceres masculinos sendo que o aparecimento de nódulos (caroços) é indolor. Dessa maneira, se notar alguma anormalidade, deve-se procurar um urologista (médico especialista nos sistemas urinário e renal e nos problemas sexuais masculinos.

SISTEMA GENITAL MASCULINO

O sistema reprodutor humano - tema de questões do Enem - é formado por órgãos que constituem o aparelho genital masculino e feminino. O aparelho genital masculino é constituído por dois testículos, bolsa escrotal, epidídimo, canal deferente, pênis e glândulas anexas (próstata, vesículas seminais e glândulas bulbouretrais).

Os testículos são as glândulas sexuais masculinas, também denominadas gônadas, localizadas no interior da bolsa escrotal. Os testículos apresentam duas funções básicas: a produção do hormônio testosterona, responsável pelas características masculinas, que ocorre nas células de Leydig e a produção de espermatozoides (espermatogênese) que ocorre no interior de tubos que se enovelam no testículo, os túbulos seminíferos. 

Os espermatozoides saem desses túbulos e são transportados para os vasos eferentes e, a seguir, para o epidídimo, onde adquirem mobilidade. Cada epidídimo conecta-se com a vesícula seminal pelo canal deferente, formando o ducto ejaculatório, que atinge a uretra, por onde saem os espermatozoides que são liberados juntamente com as secreções produzidas pelas glândulas anexas, formando o sêmen ou esperma. 

Durante o ato sexual, os músculos do epidídimo, canal deferente, uretra e glândulas anexas se contraem liberando o sêmen para o exterior, processo denominado ejaculação.

A uretra passa por dentro do pênis. O pênis é formado por tecidos vascularizados, os corpos cavernosos e o corpo esponjoso, o bulbo, o prepúcio e a glande. Tais tecidos são responsáveis pela ereção do pênis, pois em resposta a um estímulo nervoso parassimpático, as artérias do pênis se dilatam, provocando um acúmulo de sangue nos corpos cavernosos e corpo esponjoso, impedindo o retorno do sangue e, consequentemente, o enrijecimento do pênis.

Reprodução

O que é reprodução?

É o processo pelo qual se torna possível a continuidade das espécies. Esta pode ser sexuada ou assexuada.  

A reprodução assexuada ou vegetativa é aquela em que organismos vivos são capazes de se reproduzirem por si só, ou seja, não precisam do auxílio de outro indivíduo da mesma espécie.

Este processo pode ocorrer por divisão celular, por fragmentação ou por brotamento. A divisão celular ocorre nos seres unicelulares, quando uma célula deixa de existir, cedendo lugar a duas ou mais células. 

Na fragmentação o organismo vivo divide-se em pedaços, e estas partes originam novos seres; isto ocorre em animais multicelulares (anêmonas-do-mar) e também com alguns vegetais, como, por exemplo, as algas. Já no brotamento são formados botões ou brotos em várias áreas do organismo, estes são capazes de se desenvolver dando origem a outros indivíduos completos.

Reprodução Sexuada

Na espécie humana, a reprodução é sexuada, dependendo para tanto, da união de duas células: óvulo (feminino) e espermatozoide (masculino). Esse tipo de reprodução é o mais importante sob o ponto de vista evolutivo, pois reúne em um mesmo descendente (filho), fatores originários de dois indivíduos (pai e mãe).

O aparelho reprodutor masculino é constituído por: Testículos, Epidídimo, Canal deferente, Uretra, Pênis, Escroto, Vesícula seminal e Próstata. O sistema reprodutor feminino é formado por: ovários, trompas de falópio, útero, vagina e vulva.

Reprodução sexual indiferenciada

Nas bactérias e, em geral, em muitos seres unicelulares de sexo indiferenciado, duas células aparentemente iguais conjugam-se e combinam o seu material genético, continuando as duas células a viver independentemente.

Em muitas espécies de fungos, geralmente haploides, as hifas de dois "indivíduos" conjugam-se para formar uma estrutura onde, em células especiais, se dá a conjugação dos núcleos e, posteriormente, a meiose, para produzir esporos novamente haploides que vão dar origem a novos "indivíduos". Noutros casos, são libertadas células sexuais iguais e móveis, os isogâmetas, que se conjugam.

Reprodução sexual nos animais

Nos animais, a reprodução envolve geralmente a união de dois seres de sexos diferentes, o macho e a fêmea. As células sexuais produzidas pelo macho e pela fêmea são designadas por gâmetas, e são produzidas em órgãos sexuais chamados gónadas. Os gâmetas masculinos, ou espermatozóides, fecundam o gâmeta feminino, ou óvulo, da fêmea, dando origem ao ovo, que se desenvolverá num embrião e, posteriormente, no novo filho.

Em muitos casos, como nos mamíferos, aves e répteis, a fecundação é interna. Neste caso, o óvulo encontra-se dentro do corpo da fêmea. O macho tem que introduzir aí os espermatozóides, durante a cópula. Em muitos animais, o macho possui para esse fim um órgão copulador que, nos mamíferos, se chama pênis.

Na maioria dos animais aquáticos, no entanto, a fertilização é externa: a fêmea liberta os óvulos na água (desova), onde o macho também liberta os espermatozóides.

Reprodução sexual nas plantas

As plantas (incluindo as algas) têm igualmente órgãos sexuais que produzem gâmetas, tal como acontece com os animais: o gâmeta feminino chama-se oosfera (mas também vulgarmente designado de óvulo) e é igualmente imóvel. O gâmeta masculino chama-se anterozóide. Nas plantas que produzem flores, as angiospermas, a gónada feminina chama-se ovário (tal como nos animais) e a masculina antera. Noutros grupos de plantas, os nomes variam. Por exemplo, arquegónio nos musgos e megasporófilo nas coníferas.

O anterozóide só se liberta do grão de pólen (ou da estrutura correspondente, por exemplo, o anterídeo dos musgos) num ambiente úmido, como o estigma das angiospérmicas ou o ovário aberto das gimnospérmicas.

Teste de DNA

Teste de DNA

Os testes de DNA são atualmente o método mais seguro para a identificação de pessoas.

A eletroforese é a técnica aplicada para a identificação dos fragmentos do DNA.

O DNA (ácido desoxirribonucleico) é um dos ácidos nucleicos e pode ser encontrado tanto no interior quanto no exterior das células. Embora o DNA tenha se tornado conhecido apenas nas últimas décadas devido à popularização dos exames para identificação de paternidade duvidosa, ele já era conhecido no meio científico desde o início da década de 1950, quando ficou comprovado que o DNA é o material que constitui os genes. Através doDNA é possível identificar pessoas para esclarecer uma possível participação em um crime e também na realização de testes de paternidade. É importante lembrar que, com exceção dos gêmeos univitelinos, o DNA de cada pessoa é único.

O teste de DNA, chamado de DNA figerprint ou impressão digital genética, fornece um grau de confiabilidade bastante alto, ultrapassando 99,9% de certeza em seu resultado. Devido a isso, esse teste é muito empregado na determinação de paternidade e na resolução de crimes.

Para que haja a identificação de uma pessoa através de seu DNA são utilizadas sondas capazes de detectar sequências do DNA humano. Essas sequências de DNA são chamadas de VNTR (Variable Number of Tandem Repeats - número variável de repetições em sequência) e são compostas por sequências curtas de nucleotídeos que se repetem ao longo de trechos da molécula de DNA. Cada pessoa tem um padrão específico de repetição dessas unidades e esse padrão é herdado de seus pais.

Quando amostras de DNA são obtidas através de pelos, sangue, pedaços de pele, esperma etc., é possível o isolamento do DNA utilizando enzimas de restrição. Após o uso das enzimas, o DNA fica fragmentado, ou seja, separado em pequenos pedacinhos. Em seguida, esses pequenos pedaços são separados em um processo chamado de eletroforese, que utiliza corrente elétrica.  Após o término da eletroforese, um equipamento que utiliza luz ultravioleta e corante específico traduz a imagem do DNA, que então poderá ser estudada pelos pesquisadores.

As faixas observadas são únicas para cada pessoa e por isso ela é chamada de impressão digital de DNA ou impressão digital genética.

Células-tronco

O que são Células-tronco:

Células-tronco são células indiferenciadas capazes de autorrenovação e diferenciação, ou seja, podem duplicar-se e transformar-se em outros tipos de células.

As células-tronco podem ser induzidas ou programadas para desenvolverem funções específicas, uma vez que ainda não têm uma especialização, podendo originar tecidos em laboratório ou ainda substituir órgãos e células para tratar uma grande variedade de patologias e distúrbios humanos.

A classificação das células-tronco baseia-se nos seus respectivos potenciais de desenvolvimento. Quanto mais primitiva for a sua linha de desenvolvimento embrionário, maior é o potencial de diferenciação da célula-tronco.

Células-Tronco Embrionárias ou Totipotentes 
São as células-tronco presentes nos embriões, resultantes das primeiras divisões celulares que ocorreram após a fecundação. São capazes de se diferenciarem em qualquer tecido do organismo humano.

Células-Tronco Adultas ou Multipotentes
São células-tronco capazes de se diferenciarem em quase todos os tipos de tecidos humanos, com exceção da placenta e dos anexos embrionários.

Encontram-se, sobretudo, na medula óssea e no sangue do cordão umbilical, embora cada órgão do corpo possua um pouco de células-tronco para poder renovar as suas células ao longo da vida​.

Células-Tronco Oligopotentes
São células-tronco capazes de diferenciarem-se em poucos tecidos, sendo encontradas em diversos tecidos, como no trato intestinal, por exemplo.

Células-Tronco Unipotentes
São células-tronco que conseguem apenas diferenciarem-se num único tecido, ou seja, o tecido ao qual pertencem.

Transgênicos:

O que são os Transgênicos:

Transgênicos são organismos vivos (normalmente plantas e animais) geneticamente modificados.

Com o avanço da engenharia genética, surgiu a possibilidade de alterar o DNA de alguns seres vivos com o intuito de potencializar ou criar determinadas características que seriam inviáveis de serem produzidas pela natureza.

A modificação genética pode incluir diferentes tipos de técnicas, como a manipulação do DNA recombinante de diferentes espécies, fusão celular, hibridizações e etc.

Transgene e Trangênico

Muitas pessoas confundem estes dois termos e consideram sinônimos. Mas, mesmo estando relacionados, ambos possuem significados distintos.

Transgene se refere ao material genético extraído de determinado ser vivo e que é introduzido em outro.

Transgênico, por sua vez, se refere ao organismo que foi geneticamente modificado.

Alimentos transgênicos

O termo “transgênico” é popularmente associado aos alimentos produzidos a partir da agricultura, como vegetais, frutas e etc.

A principal finalidade da criação de alimentos transgênicos é desenvolver produtos com melhor qualidade e resistência, visando principalmente o lucro dos produtores.

Inúmeras são as possibilidades de manipulação genética na agricultura, criando desde plantas mais resistentes às pragas até alimentos mais ricos em determinados tipos de vitaminas.

Vantagens e desvantagens

A produção de produtos transgênicos, principalmente para o consumo humano, é alvo de intenso debate entre os defensores da manipulação genética e aqueles que criticam esta prática (como o Greenpeace, por exemplo), acusando-a de ser nociva à saúde.

Confira quais são os principais prós e contras dos alimentos transgênicos:

Vantagens

• Podem evitar ou prevenir o risco de pragas e doenças nas plantações;
• Aumento da produtividade e rendimentos das colheitas;
• Podem ser mais resistentes aos agrotóxicos;
• Produção de alimentos enriquecidos com mais proteínas e vitaminas específicas;
• Retirar características que podem ser nocivas para as pessoas (por exemplo: retirar a lactose presente no leite, para as pessoas que são alérgicas a este componente).

Desvantagens

• Desencadeamento de novos tipos de alergias, devido as diferentes proteínas criadas a partir da manipulação genética;
• Podem criar efeitos inesperados no produto, ou seja, os efeitos podem ser imprevisíveis;
• Podem ser produzidas substâncias tóxicas, quando há uma perda no controle da manipulação dos transgênicos;
• As alterações genéticas podem provocar sérios desequilíbrios ecológicos, afetando a cadeia alimentar de determinado ecossistema;
• Diminuição da biodiversidade.

Transgênicos no Brasil

No Brasil, de acordo com a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), todos os produtos transgênicos devem ser identificados, para que os consumidores saibam que o alimento que estão a consumir é geneticamente modificado.

Outra regra é a aprovação da Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) antes da produção e comercialização de determinado produto transgênico para a população.

Curiosidades:

https://g1.globo.com/natureza/noticia/peixe-femea-da-amazonia-se-reproduz-sem-sexo-e-desafia-teoria-de-extincao-da-especie.ghtml

Projeto Genoma

PROJETO GENOMA

No dia 14 de abril de 2003, os cientistas anunciaram a conclusão do Projeto Genoma, com a “leitura” de 99,99% do sequenciamento genético humano, ou seja, foram compiladas 3 bilhões de letras químicas do nosso DNA. Era o final de uma pesquisa que levou sete anos, envolveu milhares de pesquisadores no mundo todo e custou bilhões de dólares.

O Projeto Genoma Humano foi um trabalho internacional de pesquisa científica com o objetivo de determinar a sequência de pares de bases químicas que compõem o DNA humano e de identificar e mapear todos os genes do genoma humano a partir de um ponto de vista físico e funcional. É o maior projeto colaborativo do tipo no mundo. Suas principais aplicações estão na pesquisa do câncer e doenças genéticas raras, além de determinar quais remédios poderão ser mais eficazes de acordo com cada pessoa. Segundo pesquisadores envolvidos, os humanos possuem uma “base” idêntica de genes de 99,9%.

 O projeto Genoma Humano começou como uma iniciativa do setor público, tendo a liderança de James Watson, na época chefe dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH). Numerosas escolas, universidades e laboratórios participam do projeto.

O genoma traz codificado no DNA dos seus 46 cromossomos as instruções que irão afetar, não apenas sua estrutura, seu tamanho, sua cor e outros atributos físicos, como também sua inteligência, sua suscetibilidade a doenças, seu tempo de vida e até alguns aspectos de seu comportamento.

O padrão genético do ser humano contém aproximadamente 3 bilhões de pares de bases químicas. Decifrar o código genético é compreender as dezenas de milhares de genes que compõem o DNA humano, tarefa que necessita de muitos pesquisadores empenhados, auxiliados por máquinas de última geração – o que implica, também, recursos financeiros.

A grande meta do Projeto Genoma Humano é compreender esses mecanismos, inclusive o de doenças, para que se possa aplicar tecnologia para alterar certas instruções com vistas a garantir uma melhoria na qualidade de vida do organismo.

O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, com o objetivo de identificar e fazer o mapeamento dos genes existentes no DNA das células do corpo humano, determinar as sequências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNA humano e armazenar essas informações em bancos de dados acessíveis.

Paralelamente, são feitos estudos acerca do genoma de outros seres, principalmente micro-organismos (recentemente foi publicado estudos acerca do genoma do ornitorrinco). Essa linha de pesquisa é uma forma de descobrir semelhanças e facilitar o estudo em questão, considerando aspectos e mecanismos evolutivos – além de integrar outros pesquisadores e estudos que, juntos, podem ser esclarecedores.

Para o mapeamento, são feitos diagramas descritivos de cada cromossomo humano, dividindo-os em fragmentos menores, ordenando em suas respectivas posições nos cromossomos. O passo seguinte é determinar a sequência das bases de cada um dos fragmentos ordenados, a fim de descobrir todos os genes na sequência do DNA e desenvolver meios de usar esta informação para estudo da biologia e da medicina. Um mapa genômico descreve, ainda, a ordem dos marcadores e o espaçamento entre eles, em cada cromossomo.

As informações detalhadas sobre o DNA e o mapeamento genético dos organismos devem revolucionar as explorações biológicas que serão feitas em seguida, podendo causar muitas surpresas!

O Projeto Genoma Humano (PGH) foi uma pesquisa científica que contou com a participação de cientistas de 18 países.

Clonagem de DNA

Pontos Principais:

• Clonagem de DNA é uma técnica da biologia molecular para fazer muitas cópias idênticas de um pedaço de DNA, tal como um gene.
• Num experimento típico de clonagem, um gene alvo é inserido num pedaço circular de DNA chamado do plasmídeo.
• O plasmídeo é introduzido em bactérias através de um processo chamado transformação, e bactérias portadoras do plasmídeo são selecionadas utilizando-se antibióticos.
• As bactérias com o plasmídeo correto são utilizadas para produzirem mais DNA do plasmídeo ou, em alguns casos, induzidas a expressar o gene e produzir proteína.

Introdução

Quando você ouve a palavra “clonagem,” você pode pensar na clonagem de um organismo inteiro, como a ovelha Dolly. Porém, o significado de clonaralguma coisa é fazer uma cópia geneticamente exata dela. Num laboratório de genética molecular, o que é clonado com maior frequência é um gene ou um pequeno pedaço de DNA.

Visão geral da clonagem de DNA

Clonagem de DNA é o processo de fazer várias cópias idênticas de um pedaço específico de DNA. Num procedimento típico de clonagem de DNA, o gene ou outro fragmento de DNA de interesse (talvez um gene para uma proteína humana de interesse médico) é primeiramente inserido numa peça circular de DNA chamada plasmídeo. A inserção é feita utilizando-se enzimas que “cortam e colam” DNA, e produz uma molécula de DNA recombinante, ou seja, DNA montado a partir de fragmentos de várias fontes.

Diagrama mostrando a construção de uma molécula de DNA recombinante. Um pedaço circular de DNA plasmidial tem saliências em suas extremidades, que coincidem com os de um fragmento do gene. Plasmídeo e fragmento de gene são unidos para produzir um plasmídeo que contém o gene. Esse plasmídeo com o gene é um exemplo de DNA recombinante, ou de uma molécula de DNA montada a partir de DNA de várias fontes.

Em seguida o plasmídeo recombinante é introduzido em bactérias. As bactérias contendo plasmídeo são selecionadas e cultivadas. Conforme elas se reproduzem, replicam o plasmídeo e o transmitem para seus descendentes, produzindo cópias do DNA que ele contém.

Qual a finalidade de produzir várias cópias de uma seqüência de DNA num plasmídeo? Em alguns casos, precisamos de muitas cópias de DNA para realizar experimentos ou construir novos plasmídeos. Em outros, o pedaço de DNA codifica uma proteína útil, e as bactérias são usadas como "fábricas" para produção dessa proteína. Por exemplo, o gene da insulina humana é expresso em bactérias E. coli para produzir a insulina usada pelos diabéticos.

Etapas da clonagem do DNA

A clonagem do DNA é utilizada para várias finalidades.Como exemplo, vejamos como a clonagem do DNA pode ser utilizada para sintetizar uma proteína (como a insulina humana) nas bactérias. As etapas básicas são:

1. Cortar e abrir o plasmídeo e "inserir" o gene. Esse processo baseia-se em enzimas de restrição (que cortam o DNA) e na DNA ligase (que une/cola o DNA).
2. Transformar o plasmídeo em bactéria. Utilizar a seleção por antibiótico para identificar as bactérias que pegaram o plasmídeo.
3. Cultivar lotes de bactérias portadoras de plasmídeo e usá-las como "fábricas" para fazer a proteína. Colher a proteína das bactérias e purificá-la.

1. Cortando e colando DNA

Como pedaços de DNA de diferentes fontes podem ser unidos? Um método comum utiliza dois tipos de enzimas: enzimas de restrição e DNA ligase.

Um enzima de restrição é uma enzima cortadora de DNA que reconhece uma sequência alvo específica e corta o DNA em dois pedaços neste sítio ou próximo a ele. Muitas enzimas de restrição produzem extremidades cortadas com saliências curtas de fita simples. Se duas moléculas tiverem saliências correspondentes, elas podem parear bases e permanecer juntas. Contudo, elas não irão se combinar para formar uma molécula de DNA intacta até que sejam unidas pelo DNA ligase, que sela as lacunas do eixo do DNA.

[Veja o diagrama das enzimas de restrição e da DNA ligase]

Nossa meta na clonagem é inserir um gene alvo (p.e., para insulina humana) num plasmídeo. Usando uma enzima de restrição cuidadosamente escolhida, digerimos:

O plasmídeo, que tem um único local de corte

O fragmento do gene alvo, que tem um sítio de restrição (de corte) próximo a cada extremidade

Então, combinamos os fragmentos com DNA ligase, que os une para fazer um plasmídeo recombinante contendo o gene.

2. Transformação e seleção bacteriana

Os plasmídeos e outros DNA podem ser introduzidos nas bactérias, como as inofensivas E. coli utilizadas em laboratório, num processo chamado transformação. Durante a transformação, é dado um choque (por exposição a alta temperatura, por exemplo) a células bacterianas especialmente preparadas que as encoraja a incorporar DNA estranho.

O DNA produzido por ligação (que pode ser de uma mistura dos plasmídeos desejados, de plasmídeos secundários e de pedaços lineares de DNA) é adicionado às bactérias. As bactérias são submetidas a um choque térmico, que as torna mais aptas a incorporar o DNA por transformação. No entanto, apenas uma pequena minoria das bactérias vai ter sucesso em pegar um plasmídeo.

Um plasmídeo geralmente tem um gene de resistência aos antibióticos, que permite que as bactérias sobrevivam na presença de um antibiótico específico. Assim, as bactérias portadoras de plasmídeo podem ser selecionadas em placas com nutrientes contendo o antibiótico. As bactérias sem plasmídeo morrerão, enquanto bactérias portadoras de plasmídeo podem viver e reproduzir-se. Cada bactéria sobrevivente dará origem a um grupo pequeno, como um ponto, ou colônia, de bactérias idênticas em que todas carregam o mesmo plasmídeo.

Painel esquerdo: Diagrama do plasmídeo, mostrando que ele contém um gene de resistência aos antibióticos.

Painel direito: todas as bactérias da transformação são colocadas numa placa de antibiótico. As bactérias sem plasmídeo morrerão devido o antibiótico. Cada bactéria com um plasmídeo forma uma colônia, ou um grupo de bactérias clonais em que todas contêm o mesmo plasmídeo. Uma colônia típica se parece com um pequeno ponto esbranquiçado do tamanho de uma cabeça de alfinete.

Nem todas as colônias irão necessariamente conter o plasmídeo certo. Isso acontece porque, durante uma ligação, fragmentos de DNA nem sempre ficam "colados" exatamente da maneira que queremos. Em vez disso, devemos coletar o DNA de várias colonias e ver se cada uma contém o plasmídeo certo. Métodos como digestão por enzima de restrição e PCR/RCP são comumente usados para checar os plasmídeos.

3. Produção de proteína

Uma vez que encontramos uma colonia de bactérias com o plasmídeo certo, podemos cultivar uma grande cultura de bactérias portadoras do plasmídeo. Nesse momento, damos às bactérias um sinal químico que as instrui a produzir a proteína alvo.

As bactérias servem como mini "fábricas," produzindo grandes quantidades de proteína. Por exemplo, se nosso plasmídeo continha o gene da insulina humana, as bactérias começariam a transcrição do gene e a tradução do RNAm para produzir muitas moléculas da proteína insulina humana.

Uma colônia selecionada é cultivada em uma cultura grande (por exemplo, um frasco de 1 litro). As bactérias na cultura grande são induzidas a expressar o gene contido no plasmídeo, fazendo com que o gene seja transcrito em RNAm e o RNmA seja traduzido em proteínas. A proteína codificada pelo gene acumula-se dentro das bactérias.

Uma vez que a proteína tenha sido produzida, as células bacterianas podem ser abertas para liberá-la. Existem muitas outras proteínas e macromoléculas flutuando nas bactérias além da proteína alvo (por exemplo, a insulina). Devido a isso, a proteína alvo deve ser purificada, ou separada dos outros conteúdos das células por técnicas bioquímicas. A proteína purificada pode ser usada para experimentos ou, no caso de insulina, administrada aos pacientes.

Usos da clonagem de DNA

As moléculas de DNA construídas a partir de técnicas de clonagem são utilizadas para vários propósitos em biologia molecular. Uma curta lista de exemplos inclui:

Biofarmacêuticos. A clonagem do DNA pode ser usada para produzir proteínas humanas com aplicações biomédicas, como a insulina mencionada acima. Outros exemplos de proteínas recombinantes incluem o hormônio do crescimento humano, que é ministrado a pacientes incapazes de sintetizá-lo, e o ativador de plasminogênio tecidual (tPA/ APt), que é usado para tratar derrames e prevenir coágulos sanguíneos. Proteínas recombinantes como estas. frequentemente são produzidas em bactérias.

Terapia genética. Em algumas desordens genéticas, os pacientes não possuem a forma funcional de um gene particular. A terapia genética tenta fornecer uma cópia normal do gene para as células do corpo do paciente. Por exemplo, a clonagem do DNA foi usada para construir plasmídeos com uma versão normal do gene que é não funcional na fibrose cística. Quando os plasmídeos foram liberados nos pulmões dos pacientes com fibrose cística, a função pulmonar deteriorou menos rapidamente 

Análise genética. Em laboratórios de pesquisa básica , os biólogos geralmente usam a clonagem de DNA para construir versões artificiais, recombinantes dos genes que os ajudam a compreender como é a função normal dos genes num organismo. 

Estes são apenas alguns exemplos de como a clonagem de DNA é usada atualmente na biologia. A clonagem de DNA é uma técnica muito comum usada numa enorme variedade de aplicações de biologia molecular.