AS CÉLULAS EUCARIÓTICAS E SUA CAPACIDADE DE DIFERENCIAÇÃO

PLANO DE AULA: CÉLULAS-TRONCO

Este Plano de Aula elaborado por Cristina Faganeli Seixas, utilizei com turmas de 8º ano, foi bastante proveitoso e significativo para os alunos.

Células-tronco

Objetivos: Incentivar a discussão e a análise crítica do uso científico das células-tronco. 

Comentário introdutório:

De modo geral, as células-tronco são apresentadas como uma promessa de resolução de doenças tais como diabetes, mal de Parkinson e de Alzheimer, alguns tipos de câncer, doenças degenerativas e cardíacas, etc. No entanto, estas e outras possíveis soluções ainda são, somente, uma luz no fim do túnel, pois as pesquisas se encontram em estágio inicial. De qualquer modo, já está consignado o direito, garantido por lei, de manipular embriões em busca de células-tronco. 

Materiais: Diferentes textos sobre o tema (veja sugestões abaixo). 

Estratégias:

1) O professor deverá trazer diferentes reportagens sobre o tema, espalhá-las sobre uma mesa e solicitar que os alunos escolham uma delas, leiam e registrem as informações principais. 

2) Dividir a sala em dois grupos e determinar um deles seja a favor do uso de células-tronco e outro contra. 

3) Os grupos discutirão as informações obtidas nos diferentes textos, anotando os argumentos favoráveis ao seu ponto de vista, que deverá ser posteriormente defendido. 

4) Deixar os grupos discutirem aproximadamente por 10 minutos e anotarem seus argumentos para discussão posterior com o restante da classe. 

5) Organizar os dois grupos, um de frente para o outro. 

6) Deixar que cada grupo escolha um relator que anotará os argumentos utilizados durante a discussão, bem como um mediador para assegurar a postura dos alunos de seu grupo, bem como intervir quando ocorrer alguma eventual animosidade. 

7) A partir daí, terá início o debate. 

Sugestão: O professor poderá solicitar que os alunos redijam textos dissertativos em que exponham suas opiniões. 

CARCINOGÊNESE - ENTENDENDO MAIS SOBRE O CÂNCER...

ATIVIDADES DE GENÉTICA - LEIS DE MENDEL

1-2. Quando Mendel iniciou seus experimentos com as ervilhas, trabalhou inicialmente com a análise de uma característica por vez, utilizando sempre “linhagens puras”. Pergunta-se:

a) O que é linhagem pura?

b) Como Mendel obtinha as linhagens puras nas ervilhas?

3-6.  A galactosemia é uma doença genética causada por um gene autossômico recessivo em humanos. Indivíduos galactossêmicos apresentam a incapacidade de degradar a lactose existente no leite materno. Considerando os símbolos G e g para representar os alelos dominantes e recessivos, respectivamente, responda:

a) Qual seria o fenótipo (galactossêmico, normal homozigoto ou normal heterozigoto) de indivíduos GG? _____________________________________________________

b) Qual seria o fenótipo de indivíduos Gg? __________________________________________

c) Qual seria o fenótipo de indivíduos gg? _____________________________________________

d) Qual seria o resultado percentual fenotípico do cruzamento entre um indivíduo galactossêmico e um indivíduo normal heterozigoto? 

7-9. A mamona (Ricinus communis) produz inflorescências contendo flores pistiladas (flores femininas), quando o genótipo é recessivo, e inflorescências mistas (flores femininas e masculinas), quando o genótipo é homozigoto dominante ou heterozigoto.

Com base nessas afirmações, que tipos de inflorescências serão produzidos nos descendentes dos seguintes cruzamentos:

a) NN x Nn? _____________________________________________________________________

b) Nn x Nn?_______________________________________________________________________

10.  Qual é a proporção genotípica esperada na descendência de um cruzamento entre dois indivíduos heterozigóticos Aa?

AS DROSÓFILAS VOAM DE MENDEL À DARWIN

Objetivos:

Mostrar como a História da Ciência ajuda a entender a evolução científica

Introdução: 

Em uma de suas canções, Raul Seixas anunciou, desafiador: "Eu sou a mosca que pousou em sua sopa / Eu sou a mosca que pintou pra lhe abusar". Provavelmente o roqueiro se definia como uma grande e irritante mosca-doméstica, dessas que fazem a ponte aérea entre o monturo mais próximo e nossas casas e tanto preocupam os serviços de vigilância sanitária. Mas, se ele fosse uma pequenina e inofensiva mosca-das-frutas e a sopa estivesse diante de um biólogo, o profeta da Sociedade Alternativa seria muito bem recebido.

Leitura da reportagem de VEJA http://veja.abril.com.br/090305/p_068.html:

A reportagem de VEJA informa que as drosófilas, ou moscas-das-frutas, revelaram-se cobaias das mais úteis para a pesquisa científica. Explore o texto e mostre à moçada como esses insetos contribuíram para aproximar as concepções darwinistas de seleção natural das espécies e as teses da genética moderna, cuja fusão constitui o fundamento do evolucionismo contemporâneo. 

Lembre aos alunos que as moscas-das-frutas e as moscas-domésticas não pertencem à mesma espécie, nem à mesma família. Ambas são insetos da ordem diptera, termo que significa "duas asas". Isso pode render atividades e discussões interessantes sobre a classificação dos seres vivos em reinos, filos, classes, ordens, famílias, gêneros e espécies. 

Reportagem: 

A ciência acertou na mosca

Minúscula e inofensiva, a drosófila está prestes a completar um século de grandes serviços prestados à pesquisa genética. As homenagens já começaram...

Thereza Venturoli

No dia-a-dia, ela não faz mais do que pairar sobre a fruteira da cozinha. Nem perigo oferece: ela não devora as lavouras com a voracidade dos gafanhotos, não ataca em enxames com a ferocidade das abelhas e não propaga epidemias com a promiscuidade dos mosquitos. Mas essa insignificante existência de inseto transforma-se em saga quando a mosquinha-das-frutas é fechada em vidros de cultura nos laboratórios de biologia e assume sua identidade científica: Drosophila melanogaster. A partir de então, ela passa a ser uma poderosa aliada da comunidade científica nas pesquisas sobre como os genes são transmitidos de uma geração a outra. Elas ajudam assim a entender a formação, o desenvolvimento e a evolução dos seres vivos. Como uma única célula se desdobra em bilhões de outras? Como o organismo já nasce propenso a determinadas doenças e como evitar o aparecimento delas? Há quase um século, a drosófila ajuda os cientistas a obter respostas a essas perguntas. "A biologia baseada na drosófila continuará ainda por muitos anos a ter impacto direto em nosso entendimento da saúde humana", escreveu Kathleen Matthews, pesquisadora da Universidade de Indiana, em artigo de capa da semana passada da revista Nature Reviews. O artigo abriu a temporada de homenagens ao centenário da entrada em ação nos laboratórios da minúscula heroína da ciência.

A drosófila é a sucessora direta das decantadas ervilhas que Gregor Mendel estudou na segunda metade do século XIX para estabelecer a idéia básica da genética moderna: a de que as características de cada indivíduo são transmitidas de pais para filhos por "fatores", como os batizou – os atuais genes. Mas o monge austríaco morreu, em 1884, convencido de que suas leis de hereditariedade serviam apenas para a plantação no fundo do quintal. Foi graças ao estudo das drosófilas que, em 1910, o embriologista americano Thomas Morgan, da Universidade Colúmbia, percebeu que o surgimento de mutantes ao longo dos cruzamentos obedecia aos cálculos estatísticos de Mendel. Morgan descobriu, assim, que as conclusões originais do pai da genética obtidas com ervilhas valiam para todos os seres vivos. Mais tarde, ainda trabalhando com drosófilas, Morgan confirmou a suspeita de que os genes se localizam em cromossomos, em uma pesquisa que lhe rendeu o Prêmio Nobel. A partir desses trabalhos pioneiros, a fama das conquistas da mosca entre os cientistas cresceu . Calcula-se que, em um século de dinastia, as drosófilas tenham dado motivos – e bons motivos – para que se escrevessem mais de 100.000 artigos científicos.

Ao lado dos macacos rhesus e dos camundongos, as mosquinhas-das-frutas fazem parte de uma galeria de animais benfeitores das ciências biológicas. Roedores e primatas estão muito mais próximos do homem na escala zoológica, mas a mosquinha contabiliza inúmeras vantagens como organismo-modelo em experimentos genéticos. É bem mais fácil conservar 3 000 drosófilas de 3 milímetros de comprimento num frasco do que manter numa jaula um único macaco de mais de meio metro. E é infinitamente mais barato alimentar uma colônia de drosófilas com as leveduras que surgem sobre um naco de banana madura do que manter a boa nutrição de um primata de 8 ou 10 quilos.

Do ponto de vista da pesquisa genética, as drosófilas também rendem mais. Elas são tão férteis, e sua gestação é tão curta, que os cientistas podem acompanhar a evolução da vida como que num filme em ritmo acelerado. Numa temperatura amena, entre 22 e 25 graus, as moscas se reproduzem em apenas duas semanas. No fim da vida, uma fêmea de drosófila terá gerado uma prole com algo em torno de 1.000 pequenos insetos. Isso significa que, num único ano, os biólogos podem analisar 25 gerações. Mesmo entre os prolíferos camundongos, a fêmea pode levar cerca de um mês para dar à luz uma ninhada de dez a quinze filhotes. Com os macacos, a comparação é mais distante ainda: nasce apenas um bebê após uma gestação que pode chegar aos seis meses.

Hoje, sabe-se que mais de 70% dos grupos de genes que podem desencadear distúrbios no homem têm equivalentes no código genético do mosquito – o que faz com que biólogos e farmacêuticos venham recrutando as mosquinhas para a pesquisa de males como o de Parkinson e o de Alzheimer. Por isso já há cientistas que se apresentam como drosofilistas, e por isso também existem "fazendas" dedicadas a abastecer os laboratórios com linhagens especiais – por exemplo, de mutantes – dessas minúsculas cobaias.

Atividades: 

A ligação entre as ervilhas de Mendel e as espécies de Darwin passa pelas drosófilas? Embora à primeira vista possa parecer estranha, essa abordagem ajuda a entender a Biologia como um saber humano, historicamente construído. Mais ainda, valer-se da História da Ciência para mostrar a construção do fazer humano favorece uma compreensão maior do trabalho dos pesquisadores e dos seus impactos na sociedade, destruindo a imagem dos cientistas como seres superiores e iluminados que têm idéias prontas de um dia para o outro. 

Com base nessas premissas, proponha que seus alunos examinem alguns momentos cruciais da história das pesquisas sobre genética e evolução. 

Como ponto de partida, sugira a retomada das concepções de Mendel, publicadas em 1866 em uma revista científica de pouca expressão. Ele elaborou o seguinte modelo: as características são determinadas por partículas hereditárias, presentes aos pares em cada indivíduo; uma partícula do par teria vindo do "pai" e outra da "mãe". Nos indivíduos puros, as duas partículas do par são idênticas, enquanto os indivíduos da geração F1 - os chamados híbridos - têm partículas diferentes. 

Ainda segundo Mendel, quando os indivíduos produzem seus gametas, as partículas são segregadas (separadas). Se a planta for pura, as partículas serão iguais; se for híbrida, ela terá partículas diferentes, na mesma proporção. 

Conte que existem indícios de que Charles Darwin leu Mendel, mas sem entender o alcance de sua proposta. Por causa disso, o pesquisador britânico deixou escapar elementos que o teriam ajudado a resolver algumas questões que ficaram sem resposta em sua teoria sobre a evolução das espécies pela seleção natural: como ocorriam as variações entre indivíduos de uma mesma espécie. 

Os trabalhos de Mendel só seriam redescobertos em 1900. Nesse intervalo, no entanto, houve diversos estudos que ajudaram na construção da genética. Sugira que a turma investigue alguns desses avanços: 

• 1868 - descoberta a composição química do ácido nucléico, material que compõe o núcleo das células; 

• 1882 - descrita a divisão celular; 

• 1883 - surge a hipótese de que os cromossomos dentro do núcleo são responsáveis pelos fatores hereditários; 

• 1883 - verificada a tese de que os gametas (células reprodutivas) contêm metade do número de cromossomos das células do resto do corpo; 

• 1892 - descrito o mecanismo da meiose, sobre a redução do número de cromossomos pela metade. 

Diga que, no início do século XX, o holandês Hugo de Vries lançou a idéia da evolução por mutação para explicar a existência de tantas variações entre os seres vivos, mesmo que seu conceito de mutação não fosse correto. 

A noção foi aperfeiçoada pelo geneticista inglês Bateson. Juntando as idéias de Mendel com a teoria de De Vries, Bateson passou a defender a tese segundo a qual as variações são sinônimo de evolução. O próprio Bateson cunhou, entre 1902 e 1909, termos importantes usados até hoje em estudos sobre hereditariedade: genética, homozigoto, heterozigoto e genes alelos. Estavam lançadas as raízes para explicar o que Darwin não havia conseguido. 

Em 1903, o geneticista Walter Sutton, trabalhando com gafanhotos, observou que durante a meiose os cromossomos homólogos se segregavam da mesma forma que os fatores mendelianos (genes alelos). Ele foi o primeiro a fornecer evidências conclusivas de que os cromossomos transportam as unidades de herança. 

A teoria cromossômica da herança proposta por Sutton tomou uma forma muito mais sólida com as pesquisas realizadas com a Drosophila melanogaster pelo norte-americano Thomas H. Morgan e por três alunos seus: Alfred A. Sturtevant, Calvin B. Bridges e Herman J. Muller. Os trabalhos desses pesquisadores servem, até hoje, como bases para toda a genética moderna. 

No exame desses avanços genéticos do século XX, sugira que a turma relacione os trabalhos de Sutton com as propostas de Mendel. Pode ser também interessante tentar associar a história do DNA com as mutações de De Vries e a variabilidade de Darwin. 

Pergunte por que os experimentos dolorosos com drosófilas não causam, junto à opinião pública, a indignação provocada pelos experimentos envolvendo macacos e ratos, entre outras cobaias. Com a palavra, os alunos.

Experiência:

Moscas na classe 

Que tal seguir o exemplo dos biólogos e criar um viveiro de moscas-das-frutas? Para isso, devem-se usar uma garrafa transparente de plástico pequena, uma banana, fermento biológico e gelatina transparente em folhas. 

O meio de cultura é preparado com a dissolução das folhas de gelatina num pouco d’água em fogo baixo. Acrescente lentamente a banana amassada à gelatina e deixe cozinhar por alguns minutos. Coloque a mistura dentro da garrafa, espere esfriar e acrescente então cinco gotas do fermento biológico dissolvido em água. A levedura do fermento é o alimento da mosca e cresce sobre a banana. 

Para capturar as moscas, deixe um pedaço de banana envelhecendo. Quando as mosquinhas aparecerem, pegue-as com algum tipo de tecido bem fino (filó, por exemplo) e coloque-as dentro da garrafa, fazendo uma rolha de algodão e gaze para permitir a entrada de ar. 

Acompanhe atentamente o ciclo do inseto, verificando se os dados batem com as informações dadas por VEJA. Use uma lupa, pois podem aparecer diversos mutantes (insetos com asas curtas, curvadas, abdômen para o lado e olhos brancos em forma de barra).

Fonte: Revista Nova Escola e Revista Veja

A GENÉTICA ATRAVÉS DOS TEMPOS

PLANO DE AULA

Objetivos: 
Conhecer o contexto histórico que envolve os avanços atuais da tecnologia genômica. 
Relacionar a história da genética com a genômica.

Conteúdos:
Genética, biologia molecular, genômica, história da ciência.

Tempo estimado: Duas aulas. 


Desenvolvimento: 

1ª. Aula:

# Inicie a aula contando aos seus alunos sobre o estado da técnica da identificação de genes, que hoje permite que hospitais e laboratórios executem um trabalho antes restrito a grandes centros de pesquisa com o suporte de grandes verbas. Para que entendam melhor, peça que leiam a reportagem de VEJA "DNA para todos", de 27 de abril de 2011. 

# Levante com os alunos como foi a história da identificação dos genes. Essa história pode ser contada de modo sintético e pode ser bastante esclarecedora para o aluno entender por onde caminharam as questões da genética, muitas vezes vista de forma confusa pelos alunos, perdidos em detalhes técnicos. Para ilustrar, conte a eles sobre sequência de descobertas envolvendo o gene causador de um problema metabólico chamado alcaptonúria (AKU). 

      A urina de crianças com essa condição torna-se escura em contato com o ar. Isso ocorre, pois existe uma substância chamada ácido homogentísico, que se acumula na urina destas pessoas. O portador desta anomalia tem problemas articulares e cardiovasculares. A sequencia das descobertas ligadas a essa doença serve para ilustrar grandes eventos da história da Genética. O descobridor da AKU, Archibald Garrod (1857-1936) foi um dos primeiros cientistas a correlacionar uma doença humana com as leis Mendelianas da herança. Com base na ocorrência em primos irmãos, Garrod concluiu que a condição era hereditária e recessiva. Cinquenta anos se passaram até que se descobrisse que o problema inato do metabolismo se localizava no fígado onde não era produzida a enzima oxidase do ácido homogentísico (HGO). 

   Mais quatro décadas se passaram até o gene responsável pela codificação da enzima HGO e o correspondente alelo mutante fossem localizados no cromossomo 3 (banda 3q2), clonados e sequenciados. Mostre aos alunos que tais descobertas foram possibilitadas pela adoção de novas tecnologias ao longo do século 20. 

# Divida a classe em grupos de trabalho e encomende uma pesquisa sobre a história da genética voltada ao genoma humano. Cada grupo deverá escolher sete descobertas que consideram fundamentais nesta história e trazer o resultado desta pesquisa na próxima aula. 

2ª. Aula:

# Solicite a cada grupo os resultados da pesquisa. Pedindo que cada grupo justifique a escolha da descoberta. Organize os resultados na lousa. Procure organizar e comentar os fatos trazidos pelos grupos de acordo com sua visão da história da genética e do genoma.

       Com certeza todos os grupos deverão trazer o trabalho de Mendel, que descortina os mecanismos da herança, mostrando que os fatores hereditários são particulados. Essas partículas foram chamadas de genes posteriormente. Baseados no trabalho de Mendel, uma série de pesquisadores continuaram sua linha de pesquisa executando cruzamentos e analisando resultados. Outros pesquisadores produziram uma linha de trabalho tentando localizar e descrever o substrato material do gene. 

      Ernst Haecke,l em 1866, demonstrou que os fatores hereditários localizavam-se no núcleo. Em seguida Friedrich Miescher, em 1871, localizou uma substância que chamou de nucleína que seria responsável pelas características hereditárias. Em 1974, ficou demonstrado que a nucleína era composta por ácidos nucléicos e proteínas.

# Observe Chame a atenção da moçada para o fato de que uma série posterior de trabalhos formou o que foi chamada de Teoria Cromossômica da Herança.

      Entre 1879 e 1892 Walther Flemming, Eduard Strasburger e Edouard van Beneden fizeram contagem de cromossomos, observaram meiose, e descreveram o material nuclear como cromatina e nucleoplasma. Em 1897, Auguste Weismann propôs a teoria do comportamento cromossomo mostrando que alguns fenômenos observados dentro das células eram universais. Destaque o trabalho de Walter Sutton e Theodor Boveri, de 1902, que definitivamente ligam fatores hereditários aos cromossomos. Estes pesquisadores mostram que os cromossomos ocorrem aos pares e que há uma separação na meiose. Mostre aos alunos que o trabalho de Mendel já previa isso e que, a teoria cromossômica da herança definitivamente liga os fatores hereditários a um substrato material bem definido. Com base nesses conceitos e nos novos conhecimentos sobre ligação gênica, Alfred Sturtevant (1913) e Thomas Morgan (1919) iniciaram uma era de trabalhos utilizando a mosquinha Drosophila como modelo experimental e mapearam uma série de genes no conjunto de cromossomos deste inseto 

# Lembre os alunos que o detalhamento da procura do substrato físico do material genético continuara. Sabia-se que o cromossomo continha proteínas e ácidos nucléicos, entretanto, o trabalho de Griffith (1928) sobre contaminação em roedores, aponta para o DNA como material genético. Posteriormente, em 1944, Oswald T. Avery, Colin M. MacLeod e Maclyn McCarty reforçam essa idéia e finalmente Hershey e Chase, nove anos mais tarde, provam definitivamente que as proteínas nucleares não possuem papel hereditário e que o DNA, definitivamente, é o substrato depositário das informações genéticas dos organismos.

      Em 1953, James Watson e Francis Crick elucidaram a arquitetura molecular do DNA, suscitando uma série de estudos posteriores ligando a estrutura fina da molécula com um código genético responsável pela síntese de proteínas. O próprio Crick, em 1957 e 1958, elucidou o sistema de síntese de proteínas formulando o dogma central da biologia molecular. Chame a atenção dos alunos para o importante fato de que a descoberta da molécula do DNA e sua estrutura fina inauguraram a biologia molecular. Conte que detalhes do código genético relacionando trincas de bases nitrogenadas a aminoácidos específicos foram descritos por Marshall Nirenberg e H. Gobind Khorana, em 1966. 

      Os cientistas começam então a perceber que seria possível conhecer o gene conhecendo a seqüência de bases nitrogenadas do DNA. Desde então os esforços foram feitos no sentido de desenvolver técnicas que facilitassem esse trabalho. Erwin Southern, em 1975, desenvolveu uma técnica para imobilização e hibridização de DNA que se tornou a base para técnicas mais sofisticadas como a técnica de fragmentação de DNA por enzimas de restrição (RFLP) desenvolvida em 1978, por David Botstein. 

      Um novo tipo de mapeamento mais sofisticado começava a se firmar. Conte que o primeiro organismo a ser mapeado foi o vírus bacteriófago de E. coli. O trabalho foi feito pelo laboratório de Sanger, em 1980. Em seguida vieram bactérias e depois organismos eucariotos simples. Estava então inaugurada a ciência da genômica. Lembre os alunos que, paralelamente ao desenvolvimento da genômica, a bioinformática se desenvolve. Discuta com eles o significado desta nova disciplina que une os conhecimentos da informática com a análise das informações genéticas. Conte à classe que, em 1982, foi criado o GenBank uma base de dados de todas as sequência conhecidas de DNA. 

# Mostre aos alunos que a essa altura existe uma massa de pesquisadores bem maior envolvidos com o assunto. Levante a questão de como a internet e o desenvolvimento da informática ajudaram o desenvolvimento da genômica.

      A velocidade dos avanços técnicos facilitava ainda mais a descrição dos genomas. Uma técnica importante foi o PCR, que permitiu a produção de cópias de DNA em grande quantidade. Em 1986, a Applied Biosystems criou o primeiro sequenciador automático de DNA. O reconhecimento rápido das bases nitrogenadas era baseado na técnica da fluorescência produzindo uma cor para cada base. Programas de análise estavam se desenvolvendo paralelamente acelerando a capacidade de lidar com uma grande quantidade de dados obtida pelos sequenciadores. 

      Em 1990, foi lançado o projeto Genoma Humano, pelo governo dos Estados Unidos. Em 1991, Craig Venter desenvolve ferramentas para facilitar o mapeamento de genes e, em seguida, em 1995, funda a empresa Celera, que se engaja na descrição do genoma humano. Na virada da década, um rascunho do de 90 % genoma humano é publicado e, três anos depois é anunciado o sequenciamento completo do genoma humano, com uma estimativa de 30.000 genes.

Avaliação:

      Para finalizar, proponha que os alunos se unam em grupos para compor uma instalação na classe. Um quadro que reúna uma seqüência temporal e histórica a partir dos dados trazidos para a aula. Sugira que alguns dados da história da informática sejam inseridos nessa linha do tempo para mostrar o sinergismo que houve entre a genômica e a informática.

      O material trazido pelos alunos para a segunda aula deverá estar escrito e deve ser avaliado. Da mesma forma, a participação e a contribuição de cada grupo para a discussão poderá também merecer uma apreciação. Na segunda aula o produto da instalação coletiva poderá ter uma avaliação coletiva. Os próprios alunos poderão fazer esta avaliação, passando inclusive pela percepção de envolvimento maior ou menor da classe.

Elaborado por:  Ricardo Paiva

Biólogo, professor a UniBan e Colégio Santa Cruz

ATIVIDADES- BIOLOGIA MOLECULAR

RESUMO GENÉTICA

PRIMEIRA LEI DE MENDEL

    O monge e cientista austríaco Gregor Mendel e suas descobertas, feitas por meio de experimentos com ervilhas, realizadas no próprio mosteiro onde vivia, foram extremamente importantes para que hoje conhecêssemos os genes e alguns dos mecanismos da hereditariedade. Suas experiências foram, também, muito significantes para a compreensão de algumas lacunas da Teoria da Evolução, proposta tempos antes.

    O sucesso de seus experimentos consiste em um conjunto de fatores. Um deles foi a própria escolha do objeto de estudo: a ervilha Pisum sativum: planta de fácil cultivo e ciclo de vida curto, com flores hermafroditas e que reproduzem por autofecundação, além de suas características contrastantes, sem intermediários: amarelas ou verdes; lisas ou rugosas; altas ou baixas; flores púrpuras ou brancas, dentre outras.

    Além disso, o monge selecionou e fez a análise criteriosa, em separado, para cada par das sete características que identificou; considerou um número apreciável de indivíduos de várias gerações; e, para iniciar seus primeiros cruzamentos, teve o cuidado de escolher exemplares puros, observando-as por seis gerações resultantes da autofecundação, para confirmar se realmente só dariam origem a indivíduos semelhantes a ele e entre si.

    Executando a fecundação cruzada da parte masculina de uma planta de semente amarela com a feminina de uma verde (geração parental, ou P), observou que os descendentes, que chamou de geração F1, eram somente de sementes amarelas. Autofecundando esses exemplares, a F2 se apresentou na proporção de 3 sementes amarelas para 1 verde (3:1).

    Com esses dados, Mendel considerou as sementes verdes como recessivas e as amarelas, dominantes. Fazendo o mesmo tipo de análise para as outras características dessa planta, concluiu que, em todos os casos, havia a mesma proporção de 3:1.

    Com esse experimento, deduziu que:

• As características hereditárias são determinadas por fatores herdados dos pais e das mães na mesma proporção;

• Tais fatores se separam na formação dos gametas;

• Indivíduos de linhagens puras possuem todos seus gametas iguais, ao passo que híbridos produzirão dois tipos distintos, também na mesma proporção.

    Assim, a Primeira Lei de Mendel pode ser enunciada desta forma:

    Cada caráter é determinado por um par de fatores genéticos denominados alelos. Estes, na formação dos gametas, são separados e, desta forma, pai e mãe transmitem apenas um para seu descendente.

    Mendel é considerado o pai da genética, pois descobriu várias coisas relativas à hereditariedade. Por causa de seus estudos e experimentos com ervilhas, a genética avançou e hoje temos uma infinidade de artigos e pesquisas nessa área que são úteis para o entendimento da vida.

O HOMEM-ÁRVORE

EPIDERMODISPLASIA VERRUCIFORME

       Este é Dede Koswara, cujo o apelido é Homem-árvore, é um homem da Indonésia cuja pele parece uma árvore.

       Tudo começou quando Dede se cortou no joelho durante a adolescência. Um pequeno ponto protuberante surgiu ao redor da ferida e dias depois eram vários. Os dias passaram, tornaram-se anos e os pontos continuaram a crescer e a alastrar até atingir o estado que podemos presenciar nestas fotografias.

      
      A doença do Homem Árvore,  é uma variação do vírus HPV, ou seja, tudo isso que você pode observar nas imagens, são nada mais nada menos que VERRUGAS.

       O HPV, ou vírus do papiloma humano, infecta os queratinócitos da pele ou mucosas, e possui mais de 200 variações. Uma das formas mais conhecidas de propagação da doença é pela relação sexual. No entanto, este rapaz começou a desenvolver a doença ainda na adolescência, após sofrer um profundo corte no joelho. As verrugas surgiram no local do corte e com tempo tomou todo o seu corpo de forma desordenada e incontrolada.

       A doença se agravou por um problema genético que o rapaz possuiu: seus anticorpos são incapazes de combater ou simplesmente deter o crescimento das verrugas. O seu sistema imunológico não reconhece o vírus como uma ameaça. Assim, o vírus tem livre replicação no organismo indefeso.

      

       A esperança para Dede surgiu quando um dermatologista americano o viu num documentário do Discovery Channel – “The Treeman”.

    

       O médico interessou-se pelo caso e voou para Jacarta. Após o diagnóstico deste caso bizarro, o médico descobriu de que deformação padecia, propondo uma terapêutica baseada em vitamina A, composto orgânico em deficiência no seu organismo.

       O Dr. Gaspary acredita que Dede nunca será uma pessoa normal, dada a gravidade do seu caso, mas que com o avanço da terapêutica talvez dentro de alguns anos volte a usar novamente as mãos para tarefas básicas do quotidiano.

      

      Várias intervenções cirurgicas foram realizadas, mas as verrugas voltam a crescer. Atualmente os médicos acreditam que a única forma do rapaz ter uma vida “melhor” é passando por cirurgias semestrais para a retirada do excesso de verrugas.

CÉLULAS-TRONCO

A diferenciação celular 

   Nosso corpo é formado por trilhões de células, organizadas em diversos tecidos. Todas elas se originam de uma única célula – o zigoto - resultado da união de um espermatozoide com o óvulo. À medida que o zigoto se divide e o embrião cresce, grupos de células vão se tornando diferentes em estrutura e função, devido ao processo de diferenciação celular. Esse processo é controlado pelo DNA, que contém a mesma informação genética em todas as células de nosso corpo. Se a informação contida no DNA é a mesma, como as células podem se tornar tão diferentes? Isso ocorre porque cada tipo de célula diferenciada possui um conjunto particular de genes ativos. Como conseqüência, o conjunto de proteínas codificadas pelos genes em funcionamento varia de acordo com o tipo celular. Por exemplo, nas células das glândulas salivares devem estar ativos genes que codificam as enzimas secretadas na saliva. Os genes que determinam a produção das enzimas da saliva não devem estar ativos em outro tecido do corpo. Essa atividade diferencial dos genes começa a ser determinada no embrião e persiste nos tecidos adultos ao longo da vida. 

  Todas as células têm duas características importantes: o seu grau de diferenciação e a sua potencialidade. Enquanto o grau de diferenciação reflete o quanto uma célula é especializada, a potencialidade refere-se à capacidade que ela tem de originar outros tipos celulares. Quanto maior a potencialidade da célula, geralmente será menor o seu grau de diferenciação. O zigoto é a célula com a máxima potencialidade, pois ele dá origem a todos os tipos de células. No outro extremo, há células com potencialidade nula, como é o caso dos glóbulos vermelhos, que perdem seu núcleo no processo de diferenciação, perdendo, conseqüentemente, a capacidade de originar células iguais a elas. 

Células indiferenciadas: as células-tronco 

  Células-tronco são células indiferenciadas com capacidade de multiplicação prolongada ou ilimitada, capazes de produzir pelo menos um tipo de célula diferenciada. Ao se dividirem, as células-tronco podem produzir dois tipos de células: uma indiferenciada, igual à célula original que mantém o estoque desse tipo celular, e outra um pouco diferente, em início de processo de diferenciação. 

  Elas podem ser classificadas segundo sua capacidade de gerar novos tipos celulares, ou seja, sua potencialidade. Em ordem decrescente de potencialidade estão as células-tronco totipotentes, pluripotentes e multipotentes. O zigoto e as primeiras células que resultam de sua divisão são totipotentes, pois podem originar todos os tipos de células e, se separadas, como ocorre na origem de alguns casos de gêmeos, podem originar até um organismo inteiro. Células pluripotentes são aquelas que conseguem se diferenciar na maioria dos tecidos, menos em anexos embrionários. São células pluripotentes as células-tronco presentes na massa interna do blastocisto, estrutura que corresponde a um aglomerado com cerca de 200 células, no quinto dia do desenvolvimento do embrião. Células multipotentes têm potencialidade para originar alguns tipos celulares. Um exemplo de células multipotentes é o das células da medula óssea, que dão origem a diversos tipos de células sangüíneas. 

  Quanto à sua origem, as células-tronco podem ser classificadas em células-tronco embrionárias ou adultas. 

  As células-tronco embrionárias, atualmente cultivadas em laboratório, são obtidas a partir de um embrião nos estágios iniciais de desenvolvimento, na fase anterior à implantação no útero materno, ou seja, o blastocisto. As células-tronco denominadas embrionárias estão localizadas no interior do blastocisto, formando a chamada massa interna de células, constituída por cerca de 30-35 células. Já camada de células exterior do blastocisto (o trofoectoderma) vai originar estruturas extra-embrionárias como a placenta e o saco amniótico. À medida que o embrião se desenvolve, as células-tronco embrionárias do interior do blastocisto se diferenciam em todos os tipos de células do nosso organismo: sangue, pele, músculo, fígado, cérebro etc. 

  O outro grupo importante de células-tronco são as chamadas células-tronco do adulto. Elas também são versáteis, mas possuem menor potencialidade de diferenciação do que as células-tronco embrionárias. As células-tronco do adulto melhor caracterizadas e mais utilizadas na medicina são as células hematopoéticas da medula óssea. Além da medula óssea, essas células são particularmente abundantes no sangue do cordão umbilical e da placenta dos recém-nascidos. Nesse caso, também são consideradas células-tronco de adulto. 

  Até pouco tempo atrás, sabia-se da existência de células-tronco apenas em um número reduzido de tecidos do organismo adulto: as células-tronco hematopoéticas; as células-tronco gastrintestinais – associadas à regeneração do revestimento gastrintestinal; as células-tronco responsáveis pela renovação da camada epidérmica da pele e as células precursoras dos espermatozóides (espermatogônias). Acreditava-se que as células-tronco de adulto estivessem relacionadas apenas à reposição de células dentro do mesmo tecido de origem, mas descobertas recentes apontaram sua surpreendente capacidade de se transformar em outros tipos de tecidos e de reparar tecidos danificados. 

  Hoje se sabe que as células-tronco de adulto podem estar presentes em vários outros tecidos, sendo as responsáveis pela regeneração parcial destes tecidos no caso de ferimentos ou doenças que os destroem. Até bem pouco tempo, acreditava-se que, uma vez que uma célula-tronco de adulto tivesse sido determinada para se diferenciar em célula de um certo tecido, seu destino não poderia ser mudado e ela não poderia jamais originar célula de um outro tipo de tecido. Porém, pesquisas têm mostrado que elas são mais flexíveis do que se imaginava. Por exemplo, experimentos realizados com células-tronco do cérebro e de músculo de camundongo mostraram que, se manipuladas em laboratório, elas podem originar células hematopoéticas desses animais. 

Terapia celular e as células-tronco 

  A utilização terapêutica de células-tronco é uma das formas mais promissoras de tratamento de muitas doenças. Mas, essa não é uma idéia nova: a medicina já faz uso desse tipo de terapia há muito tempo nos transplantes de medula óssea. 

  O transplante de medula óssea resultou do seguinte raciocínio: como todas as células do sangue e do sistema imunológico são originadas a partir de células-tronco presentes na medula, caso haja algum dano ou problema com esse sistema em uma pessoa, ele pode ser substituído por um sistema saudável. O transplante é indicado para o tratamento de várias doenças graves que afetam as células do sangue, como anemia aplásica grave (doença em que não há formação das células sanguíneas), algumas doenças hereditárias (exemplo, talassemias) e vários tipos de leucemias (exemplos, leucemia mielóide aguda, leucemia mielóide crônica, leucemia linfóide aguda). Os pacientes são inicialmente tratados com altas doses de quimioterápicos e radiação para eliminar as células da medula óssea doente. O tecido sadio de um doador é então introduzido através de uma veia do receptor e as células migram para a medula. 

  Um fator importante a ser observado para o sucesso do transplante é a compatibilidade celular. 

  Antes que o transplante ocorra, os tecidos do receptor e do doador em potencial devem ser analisados para verificar a compatibilidade, ou seja, o grau de semelhança, dos antígenos HLA ( Human Leukocyte Antigen). As células do sangue apresentam em sua superfície proteínas específicas, Major Histocompatibity Complex). Essas proteínas funcionam como antígenos, ou seja, induzem à formação de anticorpos, se transferidas para outro organismo. Nos seres humanos, esses antígenos são denominados HLA. Quanto mais aparentados forem dois indivíduos, mais alelos do MHC eles terão em comum. Se as células tiverem vários desses antígenos HLA diferentes, o sistema imunológico do receptor considera essas células como estranhas e tenta matá-las e as células do doador também tentam eliminar as células do receptor. Esse é o processo de rejeição. Como não é fácil encontrar um doador compatível, muitas vezes são realizados transplantes em que a compatibilidade HLA entre doador e receptor é parcial. Quando não há acesso a um doador compatível, a solução é procurar em bancos de doadores de medula. codificadas por um conjunto de genes conhecidos como Complexo Principal de Histocompatilidade – MHC (do inglês, 

  Além da medula óssea, células-tronco de adulto podem ser facilmente obtidas a partir de cordão umbilical, um órgão que liga o feto à placenta e lhe assegura a nutrição por meio de vasos sangüíneos durante a gestação. Imediatamente após o parto, o cordão é pinçado para impedir que o sangue contido em seu interior se perca, e o sangue é retirado com o auxílio de uma agulha. As células vermelhas do sangue são coletadas e a amostra é congelada e armazenada por até 15 anos, sem que haja perda da qualidade das células-tronco. O uso de células-tronco do sangue de cordão umbilical em transplantes é mais vantajoso do que o de medula óssea, por vários motivos: elas se implantam mais eficientemente, são mais tolerantes à incompatibilidade entre receptor e doador, têm disponibilidade imediata e há possibilidade de realização do transplante sem que o doador seja submetido a qualquer tipo de procedimento cirúrgico. A facilidade de coleta e da análise prévia de antígenos HLA estimulou a criação de Bancos de Sangue de Cordão Umbilical no Brasil. 

  Quando cultivadas em laboratório, as células-tronco, como as hematopoéticas, por exemplo, podem se diferenciar em células de outros tecidos, tais como fígado, intestino, pele, músculo cardíaco, e células nervosas. 

  Embora se saiba da existência dessas diversas possibilidades de diferenciação, a maneira como isso ocorre ainda não está clara. Por isso, pesquisadores no mundo inteiro buscam compreender os mecanismos envolvidos na diferenciação celular. A idéia é a de que se possa manipular essas células para que elas venham a fornecer outros tipos celulares. 

  Novas tentativas interessantes de terapia usando as células–tronco adultas já foram realizadas, principalmente no tratamento de doenças do coração como os infartos do miocárdio. Nesses casos, há morte de parte do tecido cardíaco e as células remanescentes não são capazes de reconstituir o tecido morto. Experimentos indicam que as células-tronco hematopoéticas introduzidas no sangue são capazes de migrar para áreas doentes e de ajudar a originar novas células de músculo cardíaco e de vasos sangüíneos, mas como isso ocorre exatamente ainda não está claro. 

Regina Célia Mingroni-Netto e Eliana Maria Beluzzo Dessen 

Centro de Estudos do Genoma Humano.Departamento de Genética e Biologia Evolutiva.Instituto de Biociências USP.