QUÍMICA ORGÂNICA

Ligações entre carbonos sempre são tetravalentes - 4 ligações
                                            |
                                        --C--
                                            |
 Se liga em cadeias

Também formam ciclos

Cadeias normais

Cadeias ramificadas

                     

                 
Carbonos primários\secundários\terciários\quartenários

Cadeias saturadas

     


Cadeias Insaturadas

Cadeias Abertas ou acíclicas

   

Cadeias Fechadas ou cíclicas

Homocíclica

       

Heterocíclica

         |     |
     --C--S
         |     |
     --C--C--
         |     |

Cadeias homogêneas

   
Cadeias heterogêneas

Cadeias aromáticas

Núcleo Isolado


Núcleo Condensado

TERAPIA GÊNICA

Entende-se como terapia gênica a transferência de material genético para as células de um indivíduo, resultando em substituição ou mesmo na complementação dos genes defeituosos. Este conceito atualmente é mais amplo e abrange o tratamento de doenças degenerativas, infecciosas e do câncer.

A terapia gênica constitui uma esperança para o tratamento de diversas doenças que atualmente não apresentam um tratamento adequado. Cerca de quatro mil doenças genéticas são conhecidas, sendo, portanto, alvos potenciais da terapia gênica. Outras aplicações sugeridas para esta tecnologia também incluem a liberação de proteínas que permitam controlar os níveis hormonais ou estimular o sistema imunológico.

O primeiro exemplo de aplicação gênica foi realizado, em uma criança de 4 anos que sofria de uma desordem no sistema imunológico, nos Estados Unidos. Desde então, aproximadamente dez anos de pesquisa têm sido conduzidos na área. Um deles apresentou um resultado significativo, que foi a reversão dos efeitos da doença hereditária da Imunodeficiência ligada ao cromossomo X. Apesar deste resultado promissor, a maioria deste tipo de terapia não tem apresentado tanto sucesso. Novas pesquisas devem ser concluídas de forma a aperfeiçoar este tipo de tratamento.
A terapia gênica constitui uma estratégia promissora para o tratamento de diversas doenças infecciosas. Entretanto, frente a tratamentos ainda ineficazes, a biotecnologia também revolucionou a área da medicina preventiva, com o desenvolvimento de novas vacinas.

NOVAS VACINAS

Diversos tipos de vacinas estão disponíveis ou em desenvolvimento, cada qual apresentando diferentes vantagens e desvantagens. As que utilizam microorganismos vivos,, atenuados ou morto, têm a vantagem de apresentarem múltiplos epítopos para reconhecimento pelo sistema imunológico, sendo que seu custo e produção dependem basicamente do fornecimento de material contendo os microorganismos em questão. Contudo, sua segurança é questionável. A instabilidade da vacina atenuada torna difícil a sua distribuição, particularmente em países em desenvolvimento. Além disso, as vacinas que utilizam todo o microorganismo podem apresentar reações cruzadas com outros antígenos, o que interfere com os testes sorológicos. No caso de vacinas mortas, apesar de serem mais seguras, frequentemente necessitam de múltiplas inoculações associadas a adjuvantes, o que pode induzir efeitos colaterais indesejados. Dentro destes aspectos, percebe-se a necessidade do desenvolvimento de vacinas mais seguras e eficazes.

A TECNOLOGIA DNA RECOMBINANTE tem sido utilizada no aprimoramento de vacinas. Na era do "omas", as análises de genomas, transcriptomas e proteomas permitem um melhor atendimento das vias moleculares relacionadas à biologia do patógeno e das interações parasita-hospedeiro. A partir destas informações, proteínas alvos têm sido obtidas a partir da expressão em vetores de expressão procariotas e eucariotas, constituindo as VACINAS DE SUBUNIDADES PROTÉICAS.


AS VACINAS DE SUBUNIDADE têm sido muito utilizadas para a prevenção de doenças. Mesmo que sejam necessários vários antígenos para a estimulação da resposta imunológica adequada, ela ainda possui vantagens sobre a utilização de drogas como tratamento ou como método preventivo de doenças. Por exemplo, o controle de parasitas geralmente utiliza drogas em um sistema de rotação, o que pode induzir a resistência aos medicamentos utilizados. Além disso, outro ponto atualmente muito discutido se refere à contaminação ambiental pelo uso excessivo e descontrolado destas drogas.

Outras apresentações vacinais estão sob contínuo aprimoramento. Uma das mais recentes é a VACINA DE DNA. O antígeno destas vacinas é expresso pela própria célula do hospedeiro, sendo capazes de induzir uma potente resposta imunológica, principalmente em nível de linfócitos citotóxicos. Esta característica a torna uma estratégia promissora no controle de parasitas intracelulares.

A tecnologia do DNA recombinante ainda auxilia no desenvolvimento de novas formas para a apresentação de antígenos, como o uso de lipossomas, nanopartículas, ou mesmo o uso de vírus e bactérias carreadoras. Esta última opção tem grande interesse, principalmente no desenvolvimento de vacinas veterinárias, pois apresenta a oportunidade de induzir a imunidade de mucosa. A maioria das doenças infecciosas de animais é adquirida por via oral ou por inalação, o que é facilitado pelas condições de criação a que os animais estão submetidas. Assim, vias que gerem a imunidade de mucosa poderiam ser a via de imunização mais eficaz para determinadas doenças em animais.

A biotecnologia ainda pode ser utilizada para resolver um problema decorrente da vacinação: a distinção entre indivíduos vacinados e infectados.
Para que isto seja possível, uma estratégia é a identificação de antígenos que induzam uma intensa resposta humoral(por anticorpos) durante a infecção e que não sejam essenciais para a imunidade induzida ou para a sobrevivência da bactéria. Esta informação pode ser utilizada na construção de uma linhagem mutante para o gene em questão.

Assim, animais infectados podem ser identificados pela resposta humoral contra o antígeno que foi deletado da linhagem vacinal; por outro lado, os animais vacinados e não infectados não reagirão no mesmo teste. Estudos nessa área estão recebendo intensos investimentos e os resultados experimentais já obtidos demonstram-se promissores.

A biotecnologia tem um profundo aproveitamento na área da saúde. Além do desenvolvimento de terapias e de vacinas, ela ainda pode ser utilizada na geração de novos produtos e kits de diagnóstico.

BIOTECNOLOGIA

DEFINIÇÃO E HISTÓRIA DA BIOTECNOLOGIA

O termo BIOTECNOLOGIA pode ser definido como a aplicação de princípios científicos e tecnológicos no processamento de materiais por agentes biológicos visando a produção de serviços e mercadorias. Dentro desta visão, a biotecnologia é uma tecnologia usada desde os primeiros profissionais que utilizaram microorganismos em processos fermentativos para a geração de iogurtes e cervejas, por exemplo.

INÍCIO DA DÉCADA DE 70 - era uma disciplina confinada a departamentos de engenharia química e programas de microbiologia. Em 1971, o termo "BIOTECNOLOGIA" foi criado pelo engenho húngaro KARL EREKY. Ele utilizou o termo para descrever seu experimento que visava a produção em larga escala de suínos alimentados com beterrabas cultivadas com microorganismos.

- Karl então definiu biotecnologia como: todas as linhas de pesquisa que envolve a geração de produtos a partir de MP que receberam a adição de materiais vivos.

Contudo essa terminologia permaneceu bastante ambígua entre os cientistas e somente em 1961, graças ao microbiologista sueco CARL HÉDEN, o termo foi associado com o estudo da produção industrial de bens e serviços por procedimentos que utilizam organismos, sistemas ou processos biológicos.

A BIOTECNOLOGIA TRADICIONAL FOCA EM 3 ASPECTOS PRINCIPAIS.

1-) Preparação da MP a ser utilizada como fonte para microorganismos;

2-) O processo de fermentação do material em biorreatores, obtendo-se a biotransformação e produção do material desejado;

3-) A purificação do produto final.

A obtenção de um determinado produto em escalas industriais é o objetivo principal da biotecnologia.

Para isso, vários estudos foram realizados para aperfeiçoar os 3 aspectos envolvidos no desenvolvimento.

Desenvolveu-se muito a tecnologia dos fermentadores, com consequente aumento da produção. Mas a biotransformação estava aquém do desejado.

FERMENTADORES INDUSTRIAIS

As linhagens de microorganismos capazes de sintetizar os produtos de interesse o faziam em 

níveis subótimos para uma escala industrial.

O aprimoramento da biotecnologia molecular se deve aos avanços de:

- Engenharia química;

- Bioquímica;

- Biologia molecular;

- Genética;

- Microbiologia; 

- Biologia Celular.


A biotecnologia molecular abriu a perspectiva de mudanças rápidas, novas técnicas, alta produção, criação de novas fábricas biológicas em menor tempo, eficientes e menor custo


APLICAÇÕES DA BIOTECNOLOGIA


A TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE forneceu as ferramentas  que permitiram desvendar a molécula do DNA. A principal aplicação desta descoberta foi o sequenciamento de genomas. Com estas sequências, o passo seguinte consiste em revelar a função de cada uma, o que tem aplicações diretas em diversas áreas do conhecimento, como a de saúde e a ambiental.


1-) PROJETOS GENOMA


- Biotecnologia e genoma são termos inter relacionados. Enquanto o primeiro significa a aplicação dos conhecimentos, o segundo representa a descoberta e o entendimento necessários para implantar os benefícios. A sequência e a ordenação dos nucleotídios que compõem o genoma contêm a diversidade de informações necessárias para gerar todas as formas de vida existentes no planeta. Deste modo, o sequenciamento dos genes permite a leitura, a compreensão e a utilização destes dados, características que impulsionam, então, o desenvolvimento de projetos genoma.
O primeiro genoma sequenciado de um organismo vivo diferente de vírus, foi o da bactéria HANOPHILUS INFLUENZAE.

HAEMOPHILUS INFLUENZAE

Este tipo de projeto também prosseguiu para outros organismos e espécies. Em 1990, uma associação internacional entre pesquisadores de diferentes países iniciou o PROJETO GENOMA HUMANO. Em 2000, o Brasil finalizou o sequenciamento do genoma da bactéria XYLELLA FASTIDIOSA, o que foi realizado por pesquisadores do estado de São Paulo. 

XYLELLA FASTIDIOSA

Atualmente, diversos grupos de pesquisa investem no sequenciamento de todo o material genético de diferentes microorganismos, principalmente. Só no Brasil, estão em andamento mais de 10 projetos para desvendar a sequência de nucleotídeos de bactérias e fungos.

Estas tecnologias estão avançadas de tal maneira que este tipo de estudo pode ser finalizado em apenas poucos dias.

O grande interesse manifestado por pesquisadores quanto ao desenvolvimento de projetos genoma se deve às grandes aplicações que suas informações podem proporcionar. O pleno conhecimento das informações genéticas de diferentes organismos possibilitará um melhor entendimento da diversidade genética, o que permitirá desvendar muitas questões, como a relação parasito-hospedeiro. O desenvolvimento de vacinas e de testes diagnósticos e, finalmente, guiará a produção de novas drogas e terapias efetivas para o tratamento de diversas doenças.

As pesquisas sobre o genoma constituem o ponto de partida para a era pós-genômica. Os cientista que, por exemplo, compreendendo a fundo o que acontece de errado quando uma doença aparece, a medicina entrará em uma nova era, como o estabelecimento de terapias mais eficientes.

Uma delas é a TERAPIA GÊNICA.

NÚCLEO, CROMATINA, NUCLÉOLO

Uma das principais característica da célula eucarionte é a presença de um núcleo de forma variável, porém bem individualizado e separado do restante da célula por duas membranas.  Essa membrana dupla é chamada de ENVOLTÓRIO NUCLEAR, possui poros que regulam o intenso trânsito de macromoléculas do núcleo para o citoplasma e deste para o núcleo. Todas as moléculas de RNA do citoplasma são sintetizadas no núcleo, e todas as moléculas protéicas do núcleo são sintetizadas no citoplasma. A membrana externa do envoltório nuclear contém POLIRRIBOSSOMOS, fazendo parte do retículo endoplasmático rugoso.

O interior do núcleo é composto por uma matriz chamada de NUCLEOPLASMA.

CROMATINA

Observando microscópicamente mostra que o núcleo celular contém grânulos de tamanho variável e forma irregular, que se coram intensamente por corantes básicos. O material que constitui esses grânulos é chamado de CROMATINA. É constituída por ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO (DNA) associado a proteínas. As células eucariontes contêm uma quantidade muito maior de DNA, que apresenta grande complexidade, estando associado a diversas proteínas como as HISTONAS. As proteínas têm importante papel nas funções e na organização do DNA, tanto no núcleo interfásico, isto é, que não está em mitose, como na condensação dos cromossomos na divisão celular.

NÚCLEO CELULAR

NÚCLEO CELULAR

NUCLÉOLO

Os nucléolos são corpúsculos em geral esféricos, geralmente visíveis nas células vivas, examinadas ao microscópio sem qualquer coloração.

Os nucléolos contêm grande quantidade de ÁCIDO RIBONUCLÉICO (RNA) e de proteínas básicas, ao lado de pequena quantidade de DNA. Geralmente, os nucléolos são basófilos devido ao RNA, que se cora por corantes básicos. Contudo, os que apresentam elevado teor de proteínas básicas, que têm afinidade pelos corantes ácidos, são acidófilos.

SUA PRINCIPAL FUNÇÃO É A ORGANIZAÇÃO DOS RIBOSSOMOS.

NUCLÉOLO

NUCLÉOLO

CITOESQUELETO

Muitas células têm forma irregular, existindo algumas, como os neurônios ou células nervosas, com prolongamentos muitos longos. Além disso, o núcleo, organelas, vesículas de secreção e outros componentes celulares têm localização definida, quase sempre constante, conforme o tipo celular. Essas observações levaram os pesquisadores a admitirem a existência de um CITOESQUELETO que desempenharia apenas um papel mecânico, de suporte, mantendo a forma celular e a posição de seus componentes.
FUNÇÕES: ESTABELECER, MODIFICAR E MANTER A FORMA DAS CÉLULAS, RESPONSÁVEL TAMBÉM PELOS MOVIMENTOS CELULARES COMO CONTRAÇÃO, FORMAÇÃO DE PSEUDÓPODOS E DESLOCAMENTO INTRACELULARES DE ORGANELAS, CROMOSSOMOS, VESÍCULAS E GRÂNULOS DIVERSOS.
Os principais elementos do citoesqueleto são os MICROTÚBULOS, FILAMENTOS DE ACTINA E FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS. Os microtúbulos e os microfilamentos de actina, com a cooperação das proteínas motoras, participam dos movimentos celulares e dos deslocamentos de partículas dentro das células.

CITOESQUELETO CELULAR

 CITOESQUELETO CELULAR

ELEMENTOS DO CITOESQUELETO CELULAR

DEPÓSITOS CITOPLASMÁTICOS

No citoplasma pode conter, conforme o tipo celular estudado e seu estado funcional, acúmulos, geralmente temporários, de substâncias diversas, não envoltas por membranas.

São frequentes os depósitos do polissacarídeo GLICOGÊNIO, sob a forma de grânulos esféricos com 30nm de diâmetro, que podem existir isoladamente ou agrupados.

O GLICOGÊNIO, é um polímero da glicose, é uma reserva energética para as células animais. 

Muitas células contém GOTÍCULAS LIPÍDICAS de constituição química e tamanho muito variáveis.

Depósitos de  PIGMENTOS também não são raros. Um exemplo é a MELANINA, encontrada nos cromatóforos e nas células da epiderme. Outro exemplo é a LIPOFUSCINA, pigmento pardo que se acumula em algumas células de vida longa, como neurônios e células musculares cardíacas, à medida que envelhecem.

Os depósitos contendo pigmento são, responsáveis pela cor dos seres vivos e na proteção contra as radiações ultravioleta da luz do Sol.

GRÂNULOS DE GLICOGÊNIO

MICROVILOSIDADES

LISOSSOMOS, PEROXISSOMOS

Os LISOSSOMOS são organelas citoplasmáticas membranosas presentes em praticamente todas as células eucariontes. Em seu interior existem enzimas que realizam normalmente a digestão intracelular, porém extracelular em casos excepcionais. 
A estrutura de um lisossomo tem sua origem a partir do processo de síntese e transformações que envolvem a complexidade celular. Partindo inicialmente do controle genético, são sintetizadas moléculas de RNA precursoras das enzimas digestivas. Essas moléculas juntamente ao retículo endoplasmático rugoso realizam o processo de transcrição de uma proteína. 
Finalizada a síntese, essas proteínas são transportadas em vesículas (pequenas bolsas) que se dissociam do retículo com destino ao complexo de Golgi. Nesse local as proteínas irão passar por transformações (maturação), havendo acréscimo de grupamentos químicos (fosforilação) nas extremidades dos filamentos protéicos, caracterizando o seu potencial enzimático. 
Após esse estágio as enzimas formadas são empacotadas em vesículas que se desprendem do aparelho golgiense, constituindo o lisossomo. A este estado de pré-formação dá-se o nome de lisossomo primário e quando em ação funcional propriamente dita, formado: o vacúolo digestivo, o vacúolo autofágico e corpo residual, recebem a denominação de secundário.
Quanto ao aspecto interno da vesícula lisossômica, esta possui um pH por volta de 5, um potencial hidrogeniônico ácido em virtude do conteúdo, visto que as enzimas são chamadas de hidrolases ácidas. 
Durante o processo digestivo, os lisossomos podem tanto asociar-se a fogossomos quanto a pinossomos (denominação que condiz com a consistência das substâncias ou partículas engolfadas), formando o vacúolo digestivo. 
À medida que a digestão se processa, as moléculas necessárias ao metabolismo da célula atravessam a membrana do vacúolo dispersando-se pelo hialoplasma. O material não digerido constitui o corpo residual, eliminado por exocitose (clasmocitose ou defecação celular). 
Essas organelas também podem atuar na degeneração de outros orgânulos da própria célula, mantendo a renovação das estruturas permanentemente reconstruidas, mecanismo chamado de autofagia (auto = próprio, fagia = comer). 
Dependendo da informação e controle gênico, as enzimas lisossômicas, em resposta ao envelhecimento das células ou a qualquer alteração morfofisiológica (hormonal, lesões ou tumores), podem desencadear o mecanismo de morte celular programada (apoptose), ou seja, a célula se alto destrói, evitando maiores danos ao organismo.

FUNÇÃO: DIGERIR ESTRUTURAS DESGASTADAS DE PARTÍCULAS ADVINDAS DO MEIO EXTRA-CELULAR, ASSIM COMO A RECICLAGEM DE OUTRAS ORGANELAS E COMPONENTES CELULARES ENVELHECIDOS.

Essa destruição e renovação permite o bom estado funcional e em quantidade adquirida às necessidades do momento. 

LISOSSOMOS

PEROXISSOMOS

Peroxissomos são bolsas membranosas que contêm alguns tipos de enzimas digestivas. Sua semelhança com os lisossomos fez com que fossem confundidos com eles até bem pouco tempo. Entretanto, hoje se sabe que os peroxissomos diferem dos lisossomos principalmente quanto ao tipo de enzimas que possuem.

Os peroxissomos, além de conterem enzimas que degradam gorduras e aminoácidos, têm também grandes quantidades da enzima catalase, (enzima que converte o PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO EM ÁGUA E OXIGÊNIO)

FUNÇÃO: DEGRADAR COMPOSTOS TÓXICOS PARA A CÉLULA, TRANSFORMANDO-OS EM COMPOSTOS MENOS TÓXICOS.

PEROXISSOMOS

APARELHO DE GOLGI - COMPLEXO DE GOLGI

O COMPLEXO DE GOLGI foi descrito em 1898 pelo biólogo italiano Camilo Golgi, em tecido nervoso contrastado com tetróxido de ósmio (OsO4).
Constitui um número variável de vesículas circulares achatadas e por vesículas esféricas de diversos tamanhos. A localização do complexo de Golgi varia de acordo com o tipo e a função da célula. Em geral, quando é uma estrutura única no citoplasma, localiza-se e uma região determinada, quase sempre ao lado do núcleo e perto dos centríolos. Localizados em CÉLULAS SECRETORAS, por outro lado, é muito desenvolvido e situado entre o núcleo e os grânulos de secreção. Em outras células, aparece sob a forma de vários agregados que circundam o núcleo, como nos NEURÔNIOS. Seu tamanho varia muito, podendo ser pequeno, como ocorre na célula muscular, médio, como nas células enteroendócrinas, e grande, como nas células que secretam glicoproteínas.

COMPLEXO DE GOLGI

FUNÇÃO: CENTRO DE ARMAZENAMENTO, TRANSFORMAÇÃO, EMPACOTAMENTO E DIRECIONAMENTO DE SUBSTÂNCIAS NA CÉLULA. ELIMINA SUBSTÂNCIAS PRODUZIDAS PELAS CÉLULAS.