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151 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 151 Em Engenharia Genética, a obtenção de fragmentos de DNA serve para criar, in vitro, novas moléculas, recortando e colando vários pedaços de informações. A quebra da molécula de DNA ocorre em pontos específicos por meio da ação de enzimas, separando o DNA em pedaços menores para facilitar a manipulação. As enzimas que “cortam os cromossomos”, com esta finalidade, são chamadas de: A) Endonucleases de restrição. B) Desoxirribonuclease. C) Polimerases. D) Ribonucleases. 14. (UESPI) Todos os anos o Ministério da Saúde do Brasil realiza campanha nacional para erradicação da Poliomielite com a administração da vacina oral Sabin, uma das vacinas mais modernas do mundo, visto que bastam algumas gotas contendo antígenos virais para imunizar a população. Contudo, a perspectiva é que as futuras vacinas sejam preparadas a partir do DNA dos microrganismos alvo. Sobre este assunto, observe a figura abaixo e assinale a alternativa correta. Scientific American (1999) A) Vacinas de DNA são constituídas por cromossomos do próprio hospedeiro enxertados com DNA microbiano. B) Vacinas de DNA induzem a produção de proteínas microbianas pelas células do hospedeiro. C) Vacinas de DNA não induzem a formação de células B de memória e anticorpos no hospedeiro. D) Vacinas de DNA não poderiam ser produzidas contra vírus que possuem material genético de RNA. E) Vacinas de DNA induziriam a produção de anticorpos somente quando o hospedeiro fosse infectado pelo microrganismo alvo da vacina. 15. (UPE) Apesar de as evidências atuais sugerirem que os peixes pulmonados com nadadeiras lobadas, a exemplo de Protopterus annectens, possam ser evolutivamente mais próximos dos tetrápodes, estudos filogenéticos envolvendo os celacantos continuam sendo fundamentais para a compreensão de como os vertebrados conseguiram migrar da água para a terra. No Brasil, Schneider e seu grupo identificaram trechos do DNA do peixe Latimeria chalumnae, espécie de celacanto, responsáveis pela ativação de genes codificadores de proteínas relacionadas ao desenvolvimento de membros. Em seguida, inseriram alguns desses genes em embriões de camundongos. Verificaram que, mesmo sendo duas espécies separadas por milhões de anos de evolução, os genes responsáveis pelo desenvolvimento de membros nos celacantos ativaram os mesmos mecanismos para o surgimento de membros nos camundongos. Disponível em: http://revistapesquisa.fapesp.br/2013/04/18/pesquisadoresidentificam-ancestral- dos-vertebrados-de-quatro-patas/. Adaptado. Protopterus annectens é uma espécie africana bastante primitiva de peixe pulmonado com nadadeiras com ossos. O genoma do peixe Latimeria chalumnae (celacanto) foi sequenciado e estudado pelos pesquisadores no Brasil. Em relação ao experimento com o uso de transgenia mencionado no texto, assinale a alternativa correta. A) Os celacantos são considerados transgênicos por possuírem bactérias que permitem a inserção de genes de desenvolvimento de membros nos camundongos. B) Os camundongos são considerados transgênicos por possuírem, naturalmente, genes de desenvolvimento do celacanto, responsáveis pela ativação de genes codificadores de proteínas relacionadas ao desenvolvimento de membros. C) Os genes de desenvolvimento de membros nos celacantos ativaram os mesmos mecanismos para o surgimento de membros nos camundongos transgênicos, evidenciando sua ancestralidade comum. D) Os genes inativos relacionados ao desenvolvimento de membros do celacanto são responsáveis pela ativação de genes inativos codificadores de membros nos embriões de camundongos transgênicos. E) Os genes do celacanto receberam e incorporaram os nucleotídeos dos genes do camundongo, permitindo o acesso ao genoma do mamífero, que, nesse caso, é um organismo transgênico. 16. (UPE) Observe a figura a seguir: Disponível em: https://sites.google.com/site/geneticaemmovimentoo/musicas (Adaptado) Assinale a alternativa que indica corretamente o método da genética molecular ilustrado com suas respectivas etapas. A) Na clonagem molecular do RNA, após o corte do vetor viral (1) e do gene de interesse (2) pela mesma enzima de restrição, ocorre a formação do RNA recombinante (3) pela ação da helicase que une o RNA do fago lambda ao RNA exógeno. A partir da bactéria hospedeira transformada (4), obtêm-se bilhões de bactérias, cada uma possuindo uma ou mais cópias do RNA recombinante (5). B) Na clonagem molecular do DNA, após o corte do vetor (1) e do gene de interesse (2) pela mesma enzima de restrição, ocorre a 152 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 152 formação do DNA recombinante (3) pela ação da ligase, que une o DNA do plasmídeo ao DNA exógeno. A partir da bactéria hospedeira transformada (4), obtêm-se bilhões de bactérias, cada uma possuindo uma ou mais cópias do DNA recombinante (5). C) Na cultura de tecidos vegetais, após o corte do vetor (1) e do gene de interesse (2) por diferentes enzimas de restrição, ocorre a formação do DNA recombinante (3) pela ação da DNA polimerase, que une o DNA do plasmídeo vegetal ao DNA exógeno. A partir dos fragmentos de tecido de uma única planta transformada (4), obtêm-se centenas de plantas similares, cada uma possuindo uma ou mais cópias do DNA recombinante (5). D) Na transgenia animal, após o corte do gene de interesse (1) e do vetor (2) e pela mesma enzima de restrição, ocorre a formação do gene recombinante (3) pela ação da topoisomerase que une os dois RNAs. A partir da fecundação in vitro (4), ocorre a implantação dos espermatozoides recombinantes nos óvulos de uma fêmea de camundongo (5). E) Na transgenia entre animais e vegetais, após o corte do gene de interesse (1) e do vetor (2) por diferentes enzimas de restrição, ocorre a formação do gene recombinante (3) pela ação da girase que une o DNA do plasmídio Ti da bactéria Agrobacterium tumefaciens ao DNA animal. A partir da célula vegetal hospedeira transformada (4), obtêm-se várias células com o gene animal (5). 17. (UNIFESP) Com relação à técnica de criação de organismos geneticamente modificados (transgênicos), o caderno Mais! do jornal Folha de S. Paulo (07.10.2001) afirmou: “O que torna a técnica tão atrativa e produtora de ansiedade é que qualquer gene de qualquer espécie pode ser transferido para qualquer outra espécie”. Essa afirmação: A) não é válida, se as espécies forem de filos diferentes. B) não é válida, se as espécies forem de classes diferentes. C) é válida, desde que as espécies sejam do mesmo reino. D) é válida, desde que as espécies sejam da mesma ordem. E) é válida para todas as espécies, independentemente de sua classificação. 18. (UERJ) Para a clonagem em bactérias do hormônio do crescimento humano a partir de seu RNA mensageiro, é inicialmente necessário que sejam sintetizadas em laboratório cópias em DNA desse RNA. As cópias, após introduzidas em plasmídios, serão expressas em culturas de bactérias contendo os plasmídios modificados. Essas cópias de DNA são sintetizadas em laboratório com o auxílio de uma preparação da enzima denominada de: A) RNA replicase. B) RNA polimerase. C) desoxirribonuclease. D) transcriptase reversa. 19. (UFT) Muitos cientistas consideram a engenharia genética como uma simples extensão dos cruzamentos seletivos, pois ambas as tecnologias juntam o material genético de diferentes origens para criar organismos que possuem novas características. Entretanto, apesar da engenharia genética e do cruzamento seletivo possuírem uma semelhança fundamental entre si, eles também possuem importantes diferenças, mostradas na figura abaixo. Fonte: KREUSER, Helen e MASSEY, Adrianne. Engenharia Genética e Biotecnologia, 2ª Ed. Porto Alegre: ArtMed Editora. 2002.Sobre a engenharia genética, podemos afirmar que: I. A possibilidade de transferência de genes é ilimitada entre organismos de diferentes espécies e até mesmo de diferentes domínios e filos. II. Faz-se a transferência de um gene conhecido, enquanto que no cruzamento seletivo, essa transferência ocorre ao acaso. III. Há barreiras taxonômicas à transferência de genes, ou seja, só pode ocorrer se limitada à troca entre organismos da mesma espécie. IV. A transferência do gene de um organismo para outro ocorre através de um pequeno fragmento de DNA chamado vetor, que pode ser um vírus ou um plasmídio. V. Cientistas alertam para os riscos ambientais da Engenharia Genética, especialmente porque esta nos permite criar super- homens para atuarem como soldados em guerras e controle da sociedade em regimes totalitários. Indique a alternativa em que todas as afirmativas são falsas. A) II, IV e V. B) II e V. C) I, II e IV. D) III e V. 20. (UEL) Disponível em: <http://www.miguelportas.net/blog/?p=117rato>.Acesso em: 4 jun. 2008. Com base nos conhecimentos sobre biotecnologia, considere as afirmativas. I. Na biotecnologia aplicada, os organismos transgênicos, como, por exemplo, bactérias, fungos, plantas e animais geneticamente melhorados, podem funcionar para a produção de proteínas ou para propósitos industriais. II. Organismos transgênicos caracterizam-se pela capacidade de produzir em grandes quantidades a proteína desejada, sem comprometer o funcionamento normal de suas células, e de transferir essa capacidade para a geração seguinte. III. O melhoramento genético clássico consiste na transferência do material genético de um organismo para outro, permitindo que as alterações no genoma sejam previsíveis; já a engenharia genética mistura todo o conjunto de genes em combinações aleatórias por meio de cruzamentos. 153 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 153 IV. A engenharia genética compreende a manipulação direta do material genético das células, sendo que o gene de qualquer organismo pode ser isolado e transferido para o genoma de qualquer outro ser vivo, por mais divergentes que estes seres estejam na escala evolutiva. Assinale a alternativa correta. A) Somente as afirmativas I e II são corretas. B) Somente as afirmativas I e III são corretas. C) Somente as afirmativas III e IV são corretas. D) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. E) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 21. (UFC) As principais ferramentas empregadas na tecnologia do DNA recombinante são as enzimas de restrição, que têm a propriedade de cortar o DNA em pontos específicos. O papel biológico dessas enzimas bacterianas na natureza é, provavelmente: A) proteger as bactérias contra os vírus bacteriófagos. B) reparar o DNA bacteriano que sofreu mutação deletéria. C) auxiliar no processo de duplicação do DNA. D) auxiliar no processo de transcrição do mRNA. E) auxiliar no processo de tradução do DNA. 22. (UFC) Plasmídios são estruturas celulares, que consistem apenas de: A) fitas lineares de DNA. B) fitas lineares de RNA. C) fitas circulares de DNA. D) fitas circulares de RNA. E) fitas circulares de DNA e RNA. 23. (UFPB) O desenvolvimento da Biologia Molecular, a partir de 1950, transformou radicalmente a maneira pela qual o homem modifica os organismos. Hoje, é possível introduzir genes de uma espécie em outra para adicionar-lhe características de interesse. Essa tecnologia é baseada no processo evolutivo dos seres vivos. Utilizando os conhecimentos sobre evolução, é correto afirmar que a funcionalidade de um gene de uma espécie em outra só é possível devido à (ao): A) Lei do uso e desuso. B) Processo de especiação. C) Ancestralidade comum. D) Gradualismo. E) Efeito fundador. 24. (UFRN) O texto abaixo reproduz parte de uma reportagem do programa “Globo Rural” que abordou uma Norma Federal reguladora do cultivo de milho transgênico e do milho convencional. Em cada propriedade, o fiscal federal agropecuário faz o teste na lavoura. A folha é misturada a uma solução que aponta se a proteína da planta é geneticamente modificada. O resultado sai em cinco minutos. [...] Toda essa tecnologia é usada para ajudar o produtor rural a cumprir uma norma que existe desde 2007, que determina o espaçamento necessário entre a lavoura de milho convencional e a lavoura de milho transgênico do vizinho. Quando uma lavoura de milho transgênico faz divisa com outra que tem milho convencional o produtor deve respeitar a distância mínima de isolamento de cem metros. Se isso não for possível, o proprietário do milho transgênico deve fazer uma borda com 20 metros onde tenha pelo menos dez linhas de milho convencional. [...]” “Com isso, estaremos garantindo para o agricultor vizinho que, se planta milho convencional, ele possa vender como milho convencional. Se a gente não fizer isso, o vizinho que planta o milho convencional do lado de quem planta milho transgênico, vai ter que vender o milho como transgênico”, explicou o agrônomo Rodrigo Pita. Disponível em: http://globoruraltv.globo.com/GRural/0,27062,LTO0-4370-341389,00.html. Acesso em: 8 jul.2010. Para que o agricultor continue a ter sua plantação classificada como milho convencional, o cumprimento da Norma reduz a possibilidade de A) contaminação da planta convencional com uma proteína estranha. B) manutenção da quantidade normal do pólen produzido pelas anteras. C) deformação nas estruturas das anteras e dos pistilos. D) contato do pólen da planta transgênica com a convencional. 25. (UFRN) As mangueiras, ao contrário do esperado, continuaram com baixa produção após a poda. Investigando o problema, o pesquisador descobriu que o ambiente favorecia o desenvolvimento de um nematóide parasita de mangueira, cujo controle era muito difícil. O pesquisador sugeriu desenvolver uma linhagem transgênica dessa mangueira, pela inserção de um gene que codifica uma toxina capaz de matar o nematóide. Para criar a mangueira transgênica, deve-se seguir um conjunto de etapas que começa pela construção de uma sequência iniciadora (primer). A sequência correta das etapas seguintes à construção do primer é, resumidamente, A) transfecção do gene → amplificação do gene → inserção do gene num vetor. B) inserção do gene num vetor → transfecção do gene → amplificação do gene. C) amplificação do gene → transfecção do gene → inserção do gene num vetor. D) amplificação do gene → inserção do gene num vetor → transfecção do gene. 26. (UFF) Recentes descobertas têm provocado grande discussão por poderem alterar o futuro do esporte. Nessas pesquisas, foi mostrada a existência de duas proteínas que atuam regulando o crescimento das células musculares: o fator de crescimento IGF-1 e a miostatina. O crescimento muscular é estimulado pelo fator IGF-1 e limitado pela miostatina. Scientific American Brasil, 08/2004 A partir desse conhecimento é possível modular o crescimento muscular por meio de vários procedimentos. Analise os procedimentos abaixo e aponte aquele que poderia promover o desenvolvimento mais duradouro da massa muscular, em indivíduos sedentários,se executado uma única vez, sem deixar vestígios detectáveis sem exames de sangue ou urina. A) Introduzir nas células musculares novas cópias de RNA mensageiro que codifica o fator IGF-l. B) Injetar anticorpos produzidos contra a proteína miostatina. 154 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 154 C) Introduzir nas células musculares nova cópia do gene do fator IGF-l, utilizando técnicas aplicadas em terapia gênica. D) Injetar a proteína miostatina mutada que bloqueia a ação da miostatina normal por competir pelo seu receptor. E) Injetar anticorpos produzidos contra o fator IGF-l. 27. (UFMG) Analise estas figuras: Considerando-seos processos de imunização representados, é incorreto afirmar que A) os anticorpos são produzidos tanto em I quanto em II. B) o código genético do patógeno é igual ao do camundongo. C) o antígeno do patógeno é produzido pelo camundongo em I. D) o mRNA do antígeno do patógeno é traduzido em II. 28. (UFMG) A tecnologia do DNA recombinante permitiu a inserção e a expressão, em bactérias, do gene humano responsável pela síntese de insulina. Todas as alternativas apresentam resultados esperados do êxito dessa técnica, exceto A) independência de pâncreas de animais para produção de insulina. B) obtenção de uma nova espécie de bactéria produtora de insulina humana. C) possibilidade de expressão em bactérias de outros genes de interesse médico. D) possibilidade de tratamento para pacientes com intolerância à insulina animal. Questões estilo V ou F 29. (UFPE) Plantas, animais e microrganismos representam um patrimônio genético de extrema importância para o planeta, considerando também suas potencialidades biotecnológicas. Sobre este assunto, considere as assertivas abaixo: (_) para identificar genes de interesse, o DNA extraído das células pode ser e clonado artificialmente milhares de vezes através de uma reação em cadeia da polimerase (PCR). (_) enzimas de restrição cortam o DNA aleatoriamente, de forma a produzir pequenos fragmentos cromossômicos com as sequências de nucleotídeos desejadas. (_) antes de serem implantados em outros organismos, os genes de interesse são incluídos em plasmídios, que funcionam como unidades de transferência. (_) plantas e animais transgênicos não possuem a capacidade de se recombinar com espécies selvagens no ambiente. (_) vacinas de DNA se constituem de genes do agente patológico que, após incluídos nas células do indivíduo vacinado, serão expressos e induzirão a produção de anticorpos contra os antígenos gerados. Questões discursivas 30. (FMJ) TERAPIA GÊNICA O genoma típico de um retrovírus consiste de três genes chamados de gag, pol e env, que codificam, respectivamente, as proteínas da cápsula interna, as enzimas transcriptase reversa e integras e (que facilita a integração do DNA no genoma da célula hospedeira) e o envelope de glicoproteínas. A sequência Psi é essencial para o empacotamento do material genético em novas partículas virais. Todo o genoma está ligado a duas sequências idênticas, LTR, que contêm elementos de regulação da expressão gênica e controlam a infecção, a integração, à duplicação do genoma do vírus e a transcrição das proteínas virais. Antes de o retrovírus ser utilizado como vetor, os genes gag, pol e env, que perfazem 80% de seu genoma, são retirados e substituídos pelo gene que se deseja transferir e por um gene marcador que permite a seleção das células transfectadas. LTR GAG POL ENV LTR LTR LTR Psi Psi Gene marcador Gene humano Adaptado de Farah, Solange Bento. “DNA: Segredos e Mistérios”, SP, 1999 O processo descrito acima relata uma das maneiras de se introduzir genes humanos em células humanas. Com base no exposto, responda: A) Como se poderia utilizar o processo citado para o tratamento de doenças genéticas? Exemplifique em bases concretas. B) Em que fase da vida de um portador de doença genética essa terapia seria mais eficaz? Justifique. 31. (UNICHRISTUS) A Tecnologia do DNA Recombinante teve início na década de 70 com a descoberta e a utilização de Endonucleases de Restrição que reconhecem e cortam sequências específicas em moléculas de DNA. Clonagem de genes, organismos transgênicos, clonagem de mamíferos, terapia gênica deixaram de pertencer ao mundo da ficção científica e se 155 Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 155 tornaram realidades tanto na área de pesquisa como no emprego em benefício da espécie humana. Em relação ao tema, responda: A) Proteínas humanas recombinantes já são sintetizadas por bactérias, comercializadas e utilizadas pelo homem. I. Cite uma dessas proteínas, utilizada após um Infarto ou um Acidente Vascular Cerebral com a finalidade de prevenir ou minimizar a formação de coágulos. II. Em se tratando de uma glicoproteína humana, aponte uma desvantagem na tentativa de sua produção por bactérias. Justifique. III. Informe uma propriedade do Código Genético que permite a tradução de uma proteína recombinante. B) Em relação a clonagem molecular, responda: I. Cite a técnica de amplificação gênica (clonagem molecular) in vitro, sem a utilização de vetores. II. Identifique três finalidades resultantes do uso dessa técnica. 32. (UNICHRISTUS) O desenvolvimento científico tem levado, cada vez mais, à utilização de seres vivos em tecnologias úteis à humanidade. O potencial biotecnológico das bactérias cresceu nas últimas décadas devido ao desenvolvimento da tecnologia do DNA recombinante, também chamada de Engenharia Genética. Considerando a estrutura da célula bacteriana e tecnologia a ela aplicada, responda: A) Embora a presença de plasmídeo não seja essencial à vida da bactéria, possuí-lo implica alguma vantagem adaptativa? Justifique. B) Qual a importância dos plasmídeos na tecnologia do DNA recombinante? C) Bactérias portadoras desses plasmídeos recombinantes atuam como biofábricas na produção de substâncias de interesse médico. Cite dois exemplos dessas substâncias. D) Qual o princípio biológico unificador, das algas às grandes árvores, dos microrganismos à espécie humana, que possibilita a tecnologia do DNA recombinante? E) Qual a principal “ferramenta” enzimática utilizada nessa biotecnologia bacteriana? De onde ela é obtida para a utilização em laboratório? 33. (UNICAMP) A insulina é um hormônio peptídico produzido no pâncreas que age na regulação da glicemia. É administrada no tratamento de alguns tipos de diabetes. A insulina administrada como medicamento em pacientes diabéticos é, em grande parte, produzida por bactérias. A) Explique como é possível manipular bactérias para que produzam um peptídeo que naturalmente não faz parte de seu metabolismo. B) Cite duas outras maneiras pelas quais é possível se obter insulina sem envolver o uso de bactérias. 34. (UNESP) O texto seguinte foi publicado na seção Painel do Leitor, do jornal Folha de S. Paulo, de 02.03.2006. A primeira liberação comercial de uma planta transgênica no Brasil foi a soja RR, da Monsanto. O principal argumento apresentado pela CNTBio para sua liberação foi que se tratava de espécie autógama (autofecundação) e sem parentes silvestres no Brasil. Já a segunda e última liberação, do algodão Bt, também da Monsanto, tratou-se de uma espécie alógama (fecundação cruzada) com parentes silvestres no Brasil. A) O que é uma planta transgênica e por que essas plantas são de interesse comercial? B) No que se refere ao eventual impacto ecológico consequente da introdução de plantas transgênicas no meio ambiente, qual a diferença entre a planta ser autógama e sem parentes silvestres no Brasil e ser alógama e com parentes silvestres no Brasil? 35. (UNESP) O primeiro teste de terapia gênica humana utilizou células sanguíneas, pois estas são de fácil obtenção e de fácil reintrodução no corpo. A paciente foi uma menina com a doença da imunodeficiência combinada severa. Esta criança possuía um sistema imune extremamente deficiente e não podia defender-se contra infecções. Sua doença era a mesma que a do "menino da bolha", que viveu sua curta vida em um ambiente estéril. A causa da doença da menina era um defeito em um gene que codifica a enzima adenosina desaminase (ADA). Os cientistas do National Institute of Health dos Estados Unidos coletaram sangue da menina, separaram os linfócitos (células brancas) e usaram um retrovírus para introduzir uma cópia correta do gene nestas células. Então eles reintroduziram os linfócitos na paciente. As células alteradas produziram a enzima que faltava e, hoje, a menina é mais saudáveldo que antes. Iveuzer, H. Massey, A. Engenharia Genética e Biotecnologia. Porto Alegre. Artmed, 2002. A) A partir do exemplo apresentado no texto, explique em que consistem, de maneira geral, os tratamentos denominados “terapia gênica”. B) Selecione e transcreva o segmento do texto que justifica a afirmação de que a terapia gênica é um exemplo de engenharia genética. 36. (UERJ) A indústria de flores movimenta bilhões de dólares por ano e está continuamente buscando criar novas variedades, como uma rosa azul. Pelos métodos tradicionais, não é possível obter rosas dessa cor, pois a enzima que sintetiza esse pigmento está ausente nas roseiras. As petúnias, entretanto, possuem tal enzima. Encontra-se em fase de teste uma técnica que possibilita inserir em células de roseira o gene da petúnia responsável pela codificação da enzima que produz o pigmento azul. A) Cite o tipo de célula indiferenciada de roseira que, com o objetivo de produzir rosas azuis, seria o indicado para receber esse gene e justifique sua resposta. B) Suponha que, em vez de ser introduzido o gene da petúnia que define a cor azul, fossem inseridas cópias de seu RNA mensageiro. Indique se há ou não possibilidade de produção de rosas azuis nesse caso e justifique sua resposta. 37. (UFRN) No interior do Nordeste brasileiro, a cultura do algodão arbóreo foi fortemente atacada pelo bicudo. Como alternativa, vem sendo cultivado o algodão precoce, inclusive com algumas variedades que produzem fibras coloridas. Essas variedades foram desenvolvidas por meio de melhoramento genético (seleção artificial). Também já vêm sendo desenvolvidas, no Brasil, variedades de algodoeiro transgênico, embora elas ainda não estejam sendo cultivadas. A) Considerando uma variedade de algodoeiro, explique a diferença entre os processos de obtenção por melhoramento genético e por transgenia.