Biotecnologia - Introdução

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1 
Biotecnologia: 
Introdução 
Milho moderno 
Teosinte 
2 
Biotecnologia - Definições 
A palavra biotecnologia foi utilizada pela primeira 
vez em 1919 por Karl Ereky, um engenheiro agrícola 
húngaro que desenvolveu método para criar porcos 
com beterrabas. 
 
Biotecnologia para ele definia as linhas de trabalho 
pelas quais produtos eram gerados a partir de 
matérias-primas com a ajuda de organismos vivos. 
3 
Biotecnologia - Definições 
“É qualquer técnica que usa organismos vivos ou 
substâncias deles derivadas para fazer ou modificar um 
produto, melhorar plantas ou animais ou desenvolver 
microrganismos para um uso específico.” 
 
“É o uso integrado de bioquímica, microbiologia, e 
engenharia das ciências para atingir a capacidade de 
aplicações tecnológicas (indústrias) de microrganismos, 
células em cultura, plantas e animais.” 
Biotecnologia- Definições 
“Consiste na aplicação em grande escala, ou 
transferência para indústria, dos avanços 
científicos e tecnológicos, resultantes de 
pesquisas em ciências biológicas.” 
 
“Uso de organismos vivos (ou suas partes) 
para produção racionalizada de substâncias, 
gerando produtos, processos e/ou serviços 
comercializáveis.” 
4 
Biotecnologia- Definições 
“Um conjunto amplo de tecnologias habilitadoras e 
potencializadoras (enabling technologies*) 
envolvendo a utilização, alteração controlada, e a 
otimização de organismos vivos ou suas partes 
funcionantes, células e moléculas para a geração de 
produtos, processos e serviços.” 
*Tecnologia que, sozinha ou em combinação com tecnologias associadas, 
provê os meios para a obtenção de grandes avanços na área em questão 
Biotecnologia: multidisciplinaridade 
Disciplinas correlatas: Direito, Economia, Sociologia, Ética 
5 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
8000 - 4000 AC 
 
 Humanos domesticam plantas 
 e animais 
 
 As batatas são cultivadas como 
 alimentos pela primeira vez 
 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
2000 AC 
 
Uso de leveduras para fazer pão 
e fermentar cerveja (Egito) 
 
 
 Produção de queijo, 
 fermentação de vinho 
 (Suméria, China, Egito) 
6 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
500 AC 
 
Primeiro antibiótico: Coalho de soja fungado (tofu) 
(China) 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
100 DC 
 
 Primeiro inseticida: 
 crisântemo em pó 
 (China) 
7 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1797 
 
 Primeira Vacinação 
 
 Edward Jenner insere pus 
 de lesão de varíola bovina 
 no braço de um menino 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1830 -1833 
 
1830 As proteínas são descobertas 
 
 
 
 1833 Anselme Payen descobre 
 a primeira enzima (diastase), 
 uma amilase 
8 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1857 
Louis Pasteur propõe 
que os micróbios são responsáveis 
pela fermentação 
 
Mais tarde, comprova a teoria dos 
gérmens como causadores 
das doenças 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1859 
 
 Charles Darwin publica a teoria da 
 evolução das espécies 
9 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1865 
Gregor Mendel descobre 
as leis da hereditariedade. 
Início da Genética. 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1915 
Descoberta dos 
bacteriófagos 
10 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1927 
 
Herman Muller descobre 
que a radiação causa 
defeitos nos cromossomos. 
Ganhou Prêmio Nobel de 1946 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1928 
 
Sir Alexander Fleming descobre a penicilina 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ganhou o Nobel de 1945 com Ernst Boris Chain e Sir Howard Walter Florey. 
11 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1944 
 
 Oswald Avery, Colin MacLeod e 
 Maclyn McCarty mostram que o 
 DNA é o material genético 
Avery MacLeod MacCarty 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1953 
James Watson 
e Francis Crick propõem o 
modelo para a estrutura 
do DNA. 
 
Ganham o Nobel de 1962 
junto com Maurice Wilkins. 
12 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1955 
 
A insulina é sequenciada por Frederick Sanger. 
 
 
 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1958 
 
 A anemia falciforme é 
 causada pela alteração 
 de um único aminoácido. 
13 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1966 
 
Desvendado o código genético 
 
Três cientistas dividiram o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia 
de 1968 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Marshall Nirenberg Robert Holley Har Gobind Khorana 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1971 
 
 Primeira síntese de um gene. 
 Descoberta das enzimas de restrição. 
14 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
 1973 
Stanley Cohen e Herbert Boyer usam enzimas de 
restrição para recombinar in vitro fragmentos de DNA. 
 
1977 ocorre a primeira expressão de um gene humano em 
bactéria) 
Stanley Cohen Herbert Boyer 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
 1975 
Georges Kohler e Cesar Milstein 
desenvolvem a tecnologia 
para a produção de anticorpos 
monoclonais. 
Ganham o Nobel de Medicina e 
Fisiologia com Neils Jerne em 1984. 
15 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
 1980 
 
A Suprema Corte dos EUA 
autoriza o patenteamento 
de OGM. 
 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
 1981 
 Primeiro animal transgênico: 
 transferência de genes para 
 camundongos 
 
 
 
Primeira patente para um 
organismo geneticamente 
modificado: uma bactéria que 
degradava óleo 
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Biotecnologia – Linha do Tempo 
1982 
Insulina humana produzida por engenharia genética é a 
primeira droga biotecnológica aprovada pelo FDA. 
 
As ações da empresa Genentech disparam na bolsa de 
valores 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1983 
Desenvolvimento da técnica da Reação em Cadeia da 
Polimerase (PCR) por Kary Mullis que recebe o Nobel 
de Química em 1993. 
17 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1986 
 
Primeira vacina recombinante é 
aprovada para uso: hepatite B. 
 
 
 
 
 Interferon: primeira droga 
 anti-câncer recombinante é 
 produzida 
 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
 1987 
 Aprovação para testes em 
 campo de planta transgênica: 
 tomate resistente a vírus. 
 
 
 1994 
Tomates geneticamente 
modificado são vendidos 
pela primeira vez nos EUA. 
18 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1990 
 
 Início do projeto Genoma Humano 
 
 
2002 Publicação do esboço do genoma humano 
Francis Collins, M.D., Ph.D. 
Diretor, Human Genome Project 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1997 
Nasce Dolly, primeiro animal clonado a partir de células 
adultas. 
 Dolly (1996-2003) Dolly e sua “mãe de aluguel” 
19 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
1998 
É estabelecida a primeira linhagem de células tronco 
embrionárias. 
 
 
 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
2002 
 Primeira clonagem de um 
animal de estimação por 
encomenda, um gato, que 
custou US$ 50 mil 
 
Gatinho CC – “Carbon Copy” 
20 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
2003 
Genoma do vírus SARS 
(Severe Acute Respiratory Syndrome) 
é sequenciado apenas 3 semanas 
após sua descoberta. 
 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
2006 
 
Vacina recombinante contra 
Papilomavírus (HPV) é 
aprovada pelo FDA. 
 
21 
Biotecnologia – Linha do Tempo 
2008 
Craig Venter sintetiza primeiro genoma: 
Mycoplasma genitalium 
 
Em breve, o primeiro organismo sintético: 
Mycoplasma laboratorium (381 genes) 
“Minimal Genome Project” 
 
Algumas Tecnologias usadas em 
Biotecnologia 
 
• Bioprocessos 
• Anticorpos monoclonais 
• Cultura celular 
• Engenharia de tecidos 
• Engenharia genética 
• Bioinformática 
• Nanotecnologia 
22 
1. Bioprocessos 
• Uso de bactérias, fungos, células de 
mamíferos e/ou enzimas para 
produzir produtos 
 
• Fermentação em grande escala e 
cultura de células são realizadas em 
grandes biorreatores 
 
• Produtos: insulina, vacinas, 
vitaminas,antibióticos, aminoácidos, 
etc. 
 
 
2. Anticorpos Monoclonais (MCAb) 
 
• Tecnologia para a produção de anticorpos por uma 
única célula 
23 
 Uso terapêutico de MCAb 
• Testes de gravidez 
• Diagnóstico de doenças infecciosas 
• Detecção de células cancerosas 
• Detecção de doenças em plantas, animais, 
contaminantes de alimentos e poluidores ambientais 
• Terapia contra câncer 
3. Cultura Celular 
• Crescimento de células in vitro 
 
• Culturas celulares vegetais são 
usadas para propagar plantas 
geneticamente modificadas que 
possuem caracterísitcas úteis, como 
resistência a pragas 
24 
Cultura celular animal 
• Usada para cruzamento de 
animais 
 
• Zigotos bovinos de raças 
geneticamente superiores 
podem ser produzidos em 
grandes quantidades para 
serem implantados em vacas 
de aluguel 
 
 
Células Tronco 
Embrionárias (ESC) 
• ESC são células não-
diferenciadas que têm o 
potencial de se desenvolver 
em qualquer célula do 
corpo 
 
• Uma fonte: blastocisto - 
“inner cell mass - ICM” 
25 
Clonagem 
• “O uso de uma única célula de um adulto para 
criar um novo indivíduo geneticamente idêntico 
ao organismo doador da célula” 
4. Engenharia de Tecidos 
• Uma combinação de biologia celular e ciência de 
materiais 
• Cria tecidos semi-sintéticos em laboratório 
• Usa colágeno natural e polímeros sintéticos para 
produzir pele artificial, por exemplo 
• Finalidade: criar órgãos complexos para substituir 
aqueles doentes 
26 
5. Engenharia Genética 
• Usa a Tecnologia do DNA Recombinante 
• Permite recombinação de material genético de 
fontes diferentes 
• Pode levar à modificação genética de um organismo 
Produtos da Engenharia Genética 
Bactéria transgênica que produz insulina 
humana 
 
Planta transgênica que brilha no escuro 
(luciferase) 
 
Plantas resistentes a doenças 
 
27 
Animais Transgênicos 
• Camundongos com genes humanos 
 
• Animais com cópias extra do gene do 
hormônio de crescimento crescem mais 
rápido e produzem carne mais “magra” 
 
• Galinhas resistentes a bactéria que 
causam envenenamento alimentar 
 
6. Bioinformática 
• Uso e organização de informação 
sobre Biologia 
 
• Interface entre Ciência da 
computação, Matemática e Biologia 
Molecular 
 
• Finalidade: usar bancos de dados 
para mapear e comparar genomas, 
determinar estrutura de proteínas, 
desenhar drogas, identificar genes, 
etc. 
 
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ 
28 
7. Nanobiotecnologia 
Nanobiotecnologia: está relacionada à manipulação da 
matéria ao nível molecular, visando à criação de novos 
materiais, substâncias e produtos aplicada em processos 
biológicos. 
 
 
 
Biotecnologia: classificação 
White Biotechnology (indústria) 
Red Biotechnology (saúde) 
Green Biotechnology (agricultura) 
Blue Biotechnology (aquicultura) 
29 
 
White Biotechnology 
(Biotecnologia Industrial) 
 
• É o uso da Biotecnologia para o processamento e 
produção de substâncias químicas, materiais e 
combustíveis 
 
• Uso de enzimas, microrganismos e linhagens 
celulares para produzir produtos nos setores 
químico, farmacêutico, alimentício, ração animal, 
papel, polpa, têxtil, energia, materiais e polímeros 
 
 
 
 Métodos de identificação e caracterização da 
biodiversidade 
 Bioprospeção 
 Biorremediação 
 Biodegradação 
 Recuperação de áreas 
degradadas 
Biotecnologia Ambiental 
30 
Red Biotecnology 
(Biotecnologia Médica) 
• Diagnóstico rápido e preciso de doenças ou 
outras condições médicas 
• Desenho de drogas 
• Terapia gênica 
• Terapia celular para subsitutir tecidos e 
órgãos 
 
 
Red Biotecnology 
• Terapia do câncer para supressão de 
oncogenes, prevenir e curar câncer 
• Desenho e produção de vacinas 
• Produção de antígenos vacinais no leite 
de cabras 
• Produção de biofármacos 
recombinantes 
31 
Red Biotecnology 
• DNA Forense 
• DNA fingerprinting para 
identificação de indivíduos 
• Testes genéticos 
• Kits de diagnóstico 
 
Green Biotecnology 
(Agropecuária) 
 Controle biológico de pragas 
 Plantas resistentes a pragas e frio 
 Alimentos enriquecidos 
 Animais resistentes a doenças (vaca-
louca) 
 Animais com mais massa muscular e 
menos gordura 
32 
Blue Biotecnology 
• Organismos marinhos e de água doce. Envolve o uso 
destes organismos, e seus derivados, com várias 
finalidades como aumentar a oferta de frutos do 
mar, controle de proliferação de organismos 
marinhos tóxicos e desenvolver novas drogas. 
Blue Biotecnology 
33 
Biotecnologia Molecular 
• Refere à aplicação das técnicas de Engenharia 
Genética para fins biotecnológicos 
Algumas Questões 
relacionadas com a 
Biotecnologia 
34 
Fluxo Gênico 
• Transferência de genes de OGM para 
populações naturais 
 
• Tecnologia “Terminator” reduz esses riscos 
Meio-ambiente 
• Impactos inesperados de OGM e processos 
biotecnológicos nos seres vivos e no meio-
ambiente 
35 
Custos 
• Custos do desenvolvimento de novos produtos 
biotecnológicos (Ex: animais transgênicos) 
Saúde Humana e Animal 
• Preocupação com a 
segurança e a ética na 
incorporação de de produtos 
derivados de OGM na 
alimentação e saúde humana. 
Ex: Alérgenos, nanomateriais 
36 
Percepção pública 
• Falta de conhecimento sobre os produtos 
biotecnológicos entre consumidores e 
produtores 
O caso “boimate” (1983) 
“...a experiência dos pesquisadores alemães, 
porém, permite sonhar com um tomate do qual já 
se colha algo parecido com um filé ao molho de 
tomate e abre uma nova fronteira científica". 
 Revista “Veja”, 27 de abril de 1983 
37 
Peixes GMO 
38 
O cenário da Biotecnologia no 
Brasil 
Político 
39 
• Biotecnologia: ÁREA ESTRATÉGICA 
da economia nacional 
Objetivo da PNB 
• Lançamento da PNB pelo Presidente da República (Decreto 
6.041/2007) 
• Estabelecer ambiente adequado para traduzir o 
conhecimento científico em desenvolvimento de produtos e 
processos inovadores em biotecnologia. 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO DA BIOINDÚSTRIA BRASILEIRA 
 
40 
EIXOS PRIORITÁRIOS 
Industrial Saúde Humana Agropecuária Ambiental 
 
 
AÇÕES ESTRUTURANTES 
Marcos 
Regulatórios 
Investimentos 
Recursos 
Humanos 
Infra- 
estrutura 
Política de Desenvolvimento da 
Biotecnologia 
Eixos Prioritários – Alvos Estratégicos 
Saúde Humana: Proteínas recombinantes, novas biomoléculas e fármacos 
para doenças virais e negligenciadas, antifúngicos , antibióticos e antitumorais. 
Agropecuária: Plantas resistentes, produção de biomoléculas, tecnologias de 
diferenciação de imunização e infecção, vacinas, expressão heteróloga em 
plantas, substâncias bioativas da biodiversidade, reprodução animal, 
desenvolvimento de linhagens nacionais de aves e suínos. 
Industrial: Biomassa, hidrólise enzimática, biopolímeros, inoculantes para 
fixação de N2 em gramíneas, etanol, HBio, transformação de biomassa em 
energia elétrica. 
Ambiental: Biomassa, biopolímeros, biofilmes, transformação de biomassa em 
energia elétrica, bioativos da biodiversidade brasileira, tratamento de efluentes 
industriais. 
41 
Financiamento 
 Construção institucional e suporte 
financeiro no Brasil 
 
 
• Década 1970 - treinamento RH; apoio a instituições C&T, criação da Embrapa. 
Programa de Biotecnologia do CNPq, SBio/PACDT – Finep; 
 
• Décadas 1980-1990 - ABRABI, PRONAB; Programa de Doenças Endêmicas (PIDE); 
Programa Genética (PIGE); PADCT; RHAE; CBAB; CTNBio ; Bio-Rio; Biominas; 
Centro de Biotecnologia-RS, BIOAGRO, TECPAR (Centro de Biologia Molecular do 
Paraná); 
 
• Final de 1990 – início de 2000 – Programa Plurianual do Governo Federal (PPA), 
Pronex, Institutos do Milênio, Programa Nacional de Biotecnologia e Recursos 
Genéticos, Programa Genoma Nacional; Parceria com as FAP estaduais, Fundos 
Setoriais em C,T&I; 
 
• 2006-2008 - Política Industrial, Tecnológica e Comércio Exterior (PITCE), PDP (PITCE 
2); Fórum de Competitividade em Biotecnologia,Política Nacional de Biotecnologia 
(Governo Federal - MDIC, MCT, MS, MAPA, MMA) - decreto presidencial (Decreto 
n° 6.041/2007). 
 
• 2012 – Ciência sem Fronteiras 
42 
Fundo Setorial de Biotecnologia 
 
Foco: Promover a formação e capacitação de recursos humanos; fortalecer 
a infraestrutura nacional de pesquisas e serviços de suporte; expandir a 
base de conhecimento da área; estimular a formação de empresas de base 
biotecnológica e a transferência de tecnologias para empresas 
consolidadas; realizar estudos de prospecção e monitoramento do avanço 
do conhecimento no setor. 
 
Executores: Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) e Conselho 
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq. 
 
Origem dos Recursos: 7,5% da Contribuição de Intervenção no Domínio 
Econômico - CIDE, cuja arrecadação advém da incidência de alíquota de 
10% sobre a remessa de recursos ao exterior para pagamento de 
assistência técnica, royalties, serviços técnicos especializados ou 
profissionais. 
Financiamento 
 
 Recursos não-reembolsáveis (Fundos Setoriais) 
 Incentivos Fiscais (Lei do Bem) 
 Subvenção Econômica – Finep 
 Incubadora de Empresas – Finep 
 PAPPE (Programa de Apoio à Pesquisa em Empresas) 
– FAP+CNPq 
 Editais CNPq (RHAE, CBAB, e outros) 
 
43 
Ensino 
Cursos de Graduação - Reuni 
37 cursos de graduação em Biotecnologia 
 08 – Engenharia Bioquímica/Bioprocesso 
 06 – Ciências Biológicas com ênfase em Biotecnologia 
 23 – Bacharel em Biotecnologia 
 
Falta regulamentar a profissão… 
44 
Distribuição nacional dos Programas de Pós-graduação 
Biotecnologia 
(40 cursos – 25 programas) 
2 
12 
3 
5 
3 
Programas de Pós-Graduação em 
Biotecnologia 
0
1
2
3
4
5
6
6 Programas com conceito 3 
13 Programas com conceito 4 
5 Programas com conceito 5 
45 
ÁREA: BIOTECNOLOGIA 
CONCEITO 
PROGRAMA IES UF 
M D F 
BIOQUÍMICA UFRJ RJ 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA UFAM AM 3 3 - 
BIOTECNOLOGIA UEFS BA 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA UECE CE - 5 - 
BIOTECNOLOGIA UFES ES 3 - - 
BIOTECNOLOGIA UFOP MG 4 - - 
BIOTECNOLOGIA UCDB MS 3 - - 
BIOTECNOLOGIA UFPEL RS 5 5 - 
BIOTECNOLOGIA UCS RS 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA UFSC SC 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA UFSCAR SP 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA USP SP 5 5 - 
BIOTECNOLOGIA UNESP/ARAR SP 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA UMC SP 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA UNAERP SP 3 4 - 
BIOTECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS DA 
AMAZÔNIA 
UEA AM 3 - - 
BIOTECNOLOGIA EM SAÚDE E MEDICINA 
INVESTIGATIVA 
CPQGM BA 4 4 - 
BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL UNICENP PR - - 3 
BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL USP/EEL SP 5 5 - 
CIÊNCIAS GENÔMICAS E BIOTECNOLOGIA UCB DF 5 5 - 
FITOSSANIDADE E BIOTECNOLOGIA APLICADA UFRRJ RJ 3 - - 
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO 
(BIOTECNOLOGIA MÉDICA) 
UNESP/BOT SP - - 4 
PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS UFPR PR 4 4 - 
M - Mestrado Acadêmico, D - Doutorado, F - Mestrado Profissional 
Pesquisa 
46 
Produção Científica: Brasil e Mundo 
1981-2007 
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
19
81
19
83
19
85
19
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19
89
19
91
19
93
19
95
19
97
19
99
20
01
20
03
20
05
20
07
Year
G
ro
w
th
World
Brazil
Source: ISI - Institute for Scientific Information. National Science Indicators, USA. Base Standard - ESI (2007). 
ISI Journal Publications Brazil x LA Countries 
(1981 a 2007) 
Fonte: ISI - Institute for Scientific Information. National Science Indicators,USA. Base Standard - ESI (2007). 
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
20.000
19
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19
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20
07
Year
Nu
m
be
r o
f A
rti
cl
es
Brazil
Mexico
Argentina
Chile
Colombia
Venezuela
47 
Periódicos 
Biotecnologia: Perspectivas 
• A indústria de Biotecnologia é ainda recente, 
quando comparada às indústrias Química e 
Automobilística, mas as expectativas são de que 
antes da metade do século XXI, ela assumirá 
posição de liderança entre os setores industriais 
mais importantes do planeta.