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12: Aplicações modernas da genética microbiana

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    A identificação da estrutura do DNA por Watson e Crick em 1953 foi o evento seminal no campo da engenharia genética. Desde a década de 1970, houve uma verdadeira explosão na capacidade dos cientistas de manipular o DNA de maneiras que revolucionaram os campos da biologia, medicina, diagnóstico, perícia e manufatura industrial. Muitas das ferramentas moleculares descobertas nas últimas décadas foram produzidas usando micróbios procarióticos. Neste capítulo, exploraremos algumas dessas ferramentas, especialmente no que se refere a aplicações em medicina e saúde.

    Como exemplo, o termociclador na Figura\(\PageIndex{1}\) é usado para realizar uma técnica de diagnóstico chamada reação em cadeia da polimerase (PCR), que se baseia nas enzimas da DNA polimerase de bactérias termofílicas. Outras ferramentas moleculares, como enzimas de restrição e plasmídeos obtidos de microrganismos, permitem que cientistas insiram genes de humanos ou outros organismos em microrganismos. Os microrganismos são então cultivados em escala industrial para sintetizar produtos como insulina, vacinas e polímeros biodegradáveis. Essas são apenas algumas das inúmeras aplicações da genética microbiana que exploraremos neste capítulo.

    Uma fotografia de um termociclador; uma máquina de mesa com elemento de aquecimento e display de temperatura. Uma micrografia de células ovais; a maioria é clara, mas algumas são alaranjadas.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Um termociclador (à esquerda) é usado durante uma reação em cadeia da polimerase (PCR). A PCR amplifica o número de cópias do DNA e pode auxiliar no diagnóstico de infecções causadas por micróbios difíceis de cultivar, como a Chlamydia trachomatis (à direita). C. trachomatis causa clamídia, a doença sexualmente transmissível mais comum nos Estados Unidos, e tracoma, a principal causa mundial de cegueira evitável. (direito de crédito: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

    • 12.1: Micróbios e as ferramentas da engenharia genética
      A ciência de usar sistemas vivos para beneficiar a humanidade é chamada de biotecnologia. Tecnicamente falando, a domesticação de plantas e animais por meio de práticas agrícolas e de criação é um tipo de biotecnologia. No entanto, em um sentido contemporâneo, associamos a biotecnologia à alteração direta da genética de um organismo para alcançar características desejáveis por meio do processo de engenharia genética.
    • 12.2: Visualizando e caracterizando o DNA
      Encontrar um gene de interesse em uma amostra requer o uso de uma sonda de DNA de fita simples marcada com um farol molecular (normalmente radioatividade ou fluorescência) que pode hibridizar com um ácido nucléico de fita simples complementar na amostra. A eletroforese em gel de agarose permite a separação de moléculas de DNA com base no tamanho. A análise do polimorfismo de restrição do comprimento do fragmento (RFLP) permite a visualização por eletroforese em gel de agarose de variantes distintas de uma sequência de DNA.
    • 12.3: Métodos do genoma completo e aplicações industriais
      Os avanços na biologia molecular levaram à criação de campos inteiramente novos da ciência. Entre eles estão campos que estudam aspectos de genomas inteiros, coletivamente chamados de métodos do genoma completo. Nesta seção, forneceremos uma breve visão geral dos campos do genoma completo da genômica, transcriptômica e proteômica.
    • 12.4: Engenharia Genética - Riscos, benefícios e percepções
      Muitos tipos de engenharia genética produziram benefícios claros com poucos riscos aparentes. No entanto, muitas aplicações emergentes da engenharia genética são muito mais controversas, muitas vezes porque seus benefícios potenciais são confrontados com riscos significativos, reais ou percebidos. Esse é certamente o caso da terapia gênica, uma aplicação clínica da engenharia genética que pode um dia fornecer uma cura para muitas doenças, mas ainda é em grande parte uma abordagem experimental do tratamento.
    • 12.E: Aplicações modernas da genética microbiana (exercícios)

    Miniatura: Um grupo de peixes fluorescentes GloFish geneticamente modificados. (www.glofish.com).