Tipos de defesas contra doenças

 

Nos animais coexistem, habitualmente, dois tipos de defesas corporais, defesas não específicas, inatas, são mecanismos gerais que protegem o corpo de muitas entidades patogénicas, como a febre ou a secreção de muco. 

As defesas específicas visam patogenes concretos, singulares: por exemplo, uma dada proteína - um anticorpo - que é produzida e lançada na corrente sanguínea para se ligar e destruir um determinado vírus. Este tipo de defesa encontra-s nos verterbrados.

 

 

Células e proteínas de defesa

 

Diversos tipos de leucócitos do sangue são importantes na defesa do corpo. Os leucócitos são células nucleadas, de grandes dimensões , sem cor natural, que podem abandonar o sistema circulatório - graças à diapedese. São subdivididos em fagócitos (granulares) e linfócitos (agranulares).

 

Os fagócitos englobam e diferem (fagocitose) materiais estranhos ao corpo. Um dos tipos de fagócitos, os neutrófilos, reconhece e destrói agentes patogénicos previamente atacados por anticorpos. Os basófilos libertam histamina e podem promover o desenvolvimento de linfócitos T. Os eusinófilos fagocitam parasitas já reconhecidos e atacados por anticorpos. Quant aos macrófagos, englobam e digerem microorganismos.

 

Os linfócitos são os leucócitos mais abundantes e podem ser B e T, ambos produzidos na medula óssea, embora os segundos sofram maturação no timo. Os linfócitos T participam na defesa específica conra células estranhas ou alteradas, como as infetadas por vírus. Os linfócitos B produzem proteínas especializadas, os anticorpos, que se ligam e atacam substâncias estranhas nos fluidos corporais.

 

 

Tipos de defesas

 

 

Tipos de linhas de defesa não-específica

 

1ª linha de defesa – Barreiras físicas e químicas que impedem a entrada de seres estranhos no organismo;

 

2ª linha de defesa – Apesar da eficácia das barreiras externas, alguns microorganismos podem ultrapassar essas barreiras. Basta um pequeno ferimento na pele, para representar uma porta aberta à entrada de microorganismos. 

 

 

Barreiras físicas e químicas da primeira linha de defesa

 

Pele – Representa a primeira barreira mecânica e química para corpos estranhos nomeadamente, os microorganismos. A camada mais externa da epiderme é formada por células mortas que constituem uma camada córnea protetora e ainda células especializadas na pigmentação que asseguram a imunidade cutânea;

 

 

Pelos nas narinas – Representam uma primeira barreira à entrada de microorganismos existentes no ar inspirado;

 

 

Mucosas -  Forram as cavidades do corpo que abrem para o exterior e segregam muco que fixa os microorganismos, dificultando o contacto com as células e também estas possuem células especializadas na imunidade;

 

 

Secreções e enzimas – As glândulas sebáceas, sudoríparas, e lacrimais segregam substâncias tóxicas para muitas bactérias, impedindo a sua progressão no organismo. Por exemplo no estômago, os microorganismos ingeridos com os alimentos são destruídos pelo ácido clorídrico e pelas enzimas do suco gástrico.

 

 

Resposta pela 2ª linha de defesa

 

Resposta inflamatória local e fagocitose – Na zona da penetração dos seres patogénicos produzem-se diferentes acontecimentos que caracterizam a resposta inflamatória local e verifica-se uma intensa atividade fagocítica.

 

 

Como se processa a resposta inflamatória

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O que é a quimiotaxia e a diapedese?

 

Quimiotaxia – As reações inflamatórias traduzem-se por uma acumulação de substâncias químicas inflamatórias que ativam o sistema imunitário, atraindo ao local os “atores” da resposta;

 

 

Diapedese – Cerca de 30 a 60 minutos após o início da reação inflamatória, os neutrófilos, e mais tarde os monócitos, começam a deformar-se e a atravessar as paredes dos capilares, passando entre as células dessas paredes para os tecidos infetados. Os monócitos transformar-se-ão então em macrófagos, células com grande capacidade fagocítica.

 

 

 

 

DESENVOLVIMENTO BIOTECNOLOGICO

 

 

 

Agente mutagénico: agente responsável por uma mutação. Por exemplo:

 

• Radiações de alta energia.

• Substâncias radioativas.

• Algumas substâncias químicas (certos corantes e conservantes e alguns dos constituintes do fumo do cigarro)

 

Mutagénese: processo que conduz ao aparecimento de uma mutação. Os agentes mutagénicos provocam a ionização de átomos constituintes do DNA que podem causar mudanças de nucleótido ou rompimento de ligações químicas. Existem agentes mutagénicos que podem ser físicos, químicos ou biológicos e provocam a mutagénese.

 

            Existe um equilíbrio entre o processo de mutagénese e a capacidade que as células tem de reparar alguns danos produzidos por agentes mutagénicos. Por vezes esse equilíbrio rompe-se e as mutações tornam-se definitivas.

 

Vantagens da biotecnologia:

• Estudo do genoma;

• Combate e terapia de doenças;

• Produção de fármacos;

• Manipulação do DNA.

 

Desvantagens da biotecnologia:

• Produção de fármacos;

• Manipulação do DNA;

 

 

 

Cancro (=) Tumor Maligno (=) Neoplasia Maligna: conjunto de doenças muito heterogéneas (existem vários tipos de cancros em vários sítios) e multifuncional (existem muitas formas de se manifestar), que têm em comum o desenvolvimento anormal de células.

 

Usualmente, quando uma célula começa a ter anomalias, esta autodestrói-se (“suicídio”celular). No entanto as células cancerígenas não se autodestróiem continuando com o seu ciclo de divisão celular, propagando a deficiência e formando um novo tecido. Assim, o aparecimento de um cancro está relacionado com alterações nos mecanismos que regulam a divisão celular.

 

Diariamente formam-se células neoplásicas (cancerígenas) que são naturalmente eliminadas por apoptose. Quanto tal não acontece dá-se o inicio de um cancro, que corresponde ao momento em que se formam células geneticamente alteradas.

 

• As células cancerígenas/neoplásicas vão proliferar e invadir os tecidos vizinhos, podendo chegar a deslocar-se pela corrente sanguínea ou linfática para outras partes do corpo, originando ai novos tecidos infetados.

 

Neoplasia= (novo) + (proliferação, tecido)

 

Num ser pluricelular, existe um equilíbrio entre a proliferação celular e a morte celular (necrose ou apoptose). Quando este equilíbrio se rompe pode surgir um cancro.

 

Necrose: morte celular influenciada pelo meio ambiente (não ocorre naturalmente no organismo), causada pela ação de substâncias tóxicas ou falta de nutrientes essenciais. Dá-se o aumento de volume no citoplasma, seguido do rompimento da membrana plasmática. Daí resulta o derrame do conteúdo da célula para o meio extra celular, causando uma pequena inflamação, que pode levar ao apodrecimento da zona.

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• : Cancro da pele (melanoma).

 

Apoptose: morte celular programada geneticamente (ocorre naturalmente no organismo).

• : Cancro da mama.

 

A morte celular por apoptose consiste em:

• Isolamento das células vizinhas;

• Condensação do citoplasma e da cromatina;

• Ação da enzima endonuclease que fragmenta o DNA em pequenas porções, e consequentemente a cromatina;

• Fragmentação celular;

• Condensação e posterior fragmentação da cromatina.

• Fragmentação da célula sem que ocorra resposta inflamatória (pois é um processo natural).

 

 

 

As alterações a nível do DNA (mutagéneses), causadas por um cancro, podem afetar os mecanismos de regulação quer da proliferação celular (1) quer da apoptose (2).

 

Dá-se (1) caso surja um aumento na estimulação da divisão celular (o cancro vai causar mais divisões celulares) ou caso surja o impedimento da ocorrência da divisão celular.

 

            Quando se da o aumento na estimulação da divisão celular as alterações surgem nos proto-oncogenes. Por outro lado, quando se da o impedimento da ocorrência da divisão celular as alterações surgem nos genes supressores tumorais.

 

Proto-oncogenes: Genes com capacidade para estimular a divisão celular. Normalmente inativos nas células que não se dividem. Quando em contacto com os agentes mutagénicos (físicos químicos ou biológicos) estes genes passam a estimular permanentemente a divisão celular chamando-se assim oncogénes.

 

Genes supressores tumorais: Contrabalançam o estimulo proliferativo dos proto-oncogenes através de uma ação inibidora, bloqueando uma ação celular. Quando em contacto com os agentes mutagénicos irão perder a sua ação inibidora permitindo assim que as células se continuem a dividir.

 

            25% da população europeia desenvolve um cancro durante a vida. Todos os cancros são genéticos (resultam de alterações a nível do DNA). Existem dois tipos de cancro:

 

• O cancro hereditário (o mais raro, cerca de 5%) em que a alteração genética está presente em todas as células do individuo;

 

• O cancro esporádico (o mais comum, cerca de 95%) que surge como resultado de mutações somáticas (provocadas pelas interações entre o genoma do individuo e o ambiente – vírus, bactérias, hormonas em circulação, fumo do tabaco, sol, poluição atmosférica e outros produtos químicos.

 

A duração de um cancro é longa, podendo durar vários anos, muitas vezes passando despercebido e sendo tardiamente detetado.

 

Mutações Induzidas: As mutações, são uma mais valia no desenvolvimento de alimentos, sendo a maior parte vegetais e alguns animais,  na medida em que as mutações são propositadamente feitas de modo a satisfazer e beneficiar o ser humano e o mercado económico.

 

 

 

 

 

 

FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA GENÉTICA

 

Vantagens da engenharia genética:

• Maior conhecimento das doenças humanas;

• Desenvolvimento de produtos vantajosos à industria;

• Desenvolvimento da agricultura.

 

Enzimas de restrição (endonucleases de restrição): A primeira ferramenta da engenharia genética. Tem como função cindir a cadeia de DNA em fragmentos menores, quando encontram uma determinada sequencia de pares de bases (igual sequencia nas duas hélices sempre lidas de 5à3, ou seja, sentido contrário na cadeia de cima e na cadela de baixo). Ou seja, cortar a hélice dupla do DNA em zonas específicas (zonas de restrição). Esses fragmentos contêm nas extremidades a sequencia de pares de bases inicialmente reconhecida pela enzima de restrição.  O “corte” é sempre feito entre a base de guanina e a base adenina e é feito ao longo da cadeia de DNA, sempre que se repetir a sequência. A pequena extensão de bases azotadas que se encontra no final de cada corte designa-se por extremidades coesivas.

 

Funcionamento das enzimas de restrição:

 

• Entra o DNA do vírus na célula;

 

• A enzima de restrição cinde (separa) o DNA do vírus nas zonas de restrição;

 

• Outras enzimas vão degradar o DNA do vírus em fragmentos ainda menores.

 

 

 

 

DNA RECOMBINANTE

 

Imaginando uma enzima de restrição que vai cindir uma porção de DNA na zona de restrição A, e imaginando outra enzima de restrição que vai cindir uma porção de DNA na zona de restrição B, sabe-se que é possível que as extremidades coesivas A se liguem às extremidades coesivas B, ligando-se por complementaridade de bases: as duas porções de DNA ligam-se. Este processo (junção das duas porções) é catalisado por enzimas chamadas ligases do DNA.

 

Este processo permitiu aos investigadores manipular e transferir genes de uma molécula de DNA para outra, ou até mesmo de um organismo para outro.

 

Vetor: O vetor é uma entidade que transporta o material genético do genoma de onde foi retirado para o genoma onde vai ser recebido. Exemplos: plasmídeos das bactérias (pequenas moléculas de DNA circulares localizadas no citoplasma, cujos genes não são essenciais para a sobrevivência da bactérias à não pertencem ao nucleótido).

Numa ligação existem duas zonas de restrição que se unem, uma delas será a zona de restrição do plasmídeo da bactéria que irá guiar outra zona de restrição para um determinado local.

 

 

 

TECNICA DO DNA RECOMBINANTE

 

Objetivo: colocar uma porção do DNA, que codifica uma determinada proteína, numa bactéria para que esta inicie o processo de produção da proteína que nos é essencial. Exemplo: insulina.

 

• Isola-se uma porção de DNA de dois organismos (célula dadora e plasmídeo de uma bactéria;

• O DNA de cada organismo é fragmentado com enzimas de restrição do mesmo tipo;

• O gene da célula dadora é posta em contacto com o plasmídeo pelas extremidades coesivas;

• Ação da ligase do DNA – junta as extremidades coesivas;

• O plasmídeo passa a conter a porção de DNA da célula dadora;

• O plasmídeo recombinante é inserido numa cultura de bactérias;

• As bactérias vão acolher o plasmídeo recombinante funcionando como células hospedeiras;

• Nas bactérias, a partir do DNA recombinante o gene inserido passa a comandar a síntese da proteína desejada.

 

 

 

BIOTECNOLOGIA NA PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE SUBSTÂNCIAS TARAPÊUTICAS

 

 

É através da biotecnologia que se obtém vários produtos com aplicações terapêuticas, em grandes quantidades e com baixos custos. Na produção industrial recorre-se à bioconversão/ biotransformação, um tipo de biotecnologia que recorre a células ou microrganismos capazes de realizarem certas reações químicas de transformação de um determinado composto noutro estruturalmente relacionado, com aplicações terapêuticas em grandes quantidades, que ultrapassam a capacidade de síntese química e que são economicamente favoráveis. Este processo é constituído por 3 fases: preparação do material (fracionamento, esterilização, engenharia genética), bioconversão (cultura de células, fermentação, catálise enzimática, controlo de fermentadores) e recuperação de produtos (separação e rutura das células, concentração do produto, isolamento, purificação).

Muitos destes produtos são produzidos industrialmente por  fermentação com o auxílio de biorreatores ou fermentadores, em condições controladas (esterilização dos recipientes, temperatura, Ph)

 

 

Vantagens:

• Permite a obtenção de produtos que resultam de vias metabólicas complexas;

• Diminui o número de etapas necessárias para a obtenção do produto, o que torna a sua produção mais rápida e económica;

•  Aumenta o grau de especificidade, pureza dos produtos obtidos, diminuindo o risco de alergia e realizações de transformações que não seriam possíveis por síntese química;

• Rentável.

 

• Antibióticos (ex: peniciplina)

 

Produtos utilizados em baixas concentrações para inibir a multiplicação ou matar bactérias patogénicas que atacam o organismo humano ou de outros animais. Assim, estes

produtos permitem a cura de muitas doenças infeciosas, originando um aumento da longevidade (cerca de 10 anos).

Os antibióticos atuam sobre as bactérias de 2 modos diferentes:

- Bactericidas: matam certas bactérias;

- Bacteriostáticos: impedem a multiplicação das bactérias, permitindo que o sistema imunológico ultrapasse a infeção.

 

 

• Vitaminas (vitamina B2- cobalamina e vitamina B12- riboflavina)

Substâncias essenciais para o funcionamento normal do metabolismo e que se obtêm a partir da alimentação ou de medicamentos. A falta destas substâncias pode causar doenças graves ou levar à morte. Algumas vitaminas são produzidas industrialmente utilizando culturas de certas espécies de bactérias ou utilizando fungos.

Para estimular uma produção de vitaminas com maior rendimento pode-se: provocar mutações e selecionar o mutantes mais produtivos, fornecer aos microrganismos os nutrientes necessários e evitar a contaminação por outros microrganismos.

 

 

• Esteroides:

Biomoléculas muito importantes com diferentes funções, tais como: regular vários processos metabólicos (hormonas animais), medicamentos para reduzir processos inflamatórios, controlar alergias, atrites, controlo de natalidade (hormonas sexuais femininas, estrogénio e progesterona). São sintetizados por processos químicos ou recorrendo a microrganismos. Para produzir estas substâncias em boas condições recorre-se à bioconversão.

 

• Produção mais rápida dos produtos, devido ao menor número de reações necessárias;

• Maior facilidade em realizar reações químicas, mais difíceis por síntese química;

• Processo rentável;

• Maior especificidade;

• Redução de reações alérgicas aos produtos, devido à maior purificação;

• Possibilidade de produções em grandes quantidades.