Biotecnologia: Conceitos e Aplicações

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BIOTECNOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
MARIA CRISTINA PRADO VASQUES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOTECNOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
1ª Edição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Taubaté 
Universidade de Taubaté 
2015 
 
 
Copyright©2015. Universidade de Taubaté. 
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reproduzida por qualquer meio, sem a prévia autorização desta Universidade. 
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Ficha catalográfica elaborada pelo SIBi 
Sistema Integrado de Bibliotecas / UNITAU 
 
 
V335b Vasques, Maria Cristina Prado 
 Biotecnologia./Maria Cristina Prado Vasques. 
 Taubaté: UNITAU, 2015. 
 106f. : il. 
 ISBN: 978-85-66128-63-5 
 Bibliografia 
 
 1. Biotecnologia. 2. Agentes biológicos. 3. Bioprocessos. 
 I. Universidade de Taubaté. II. Título 
 
 
 
v 
 
PALAVRA DO REITOR 
Palavra do Reitor 
 
 
Toda forma de estudo, para que possa dar 
certo, carece de relações saudáveis, tanto de 
ordem afetiva quanto produtiva. Também, de 
estímulos e valorização. Por essa razão, 
devemos tirar o máximo proveito das práticas 
educativas, visto se apresentarem como 
máxima referência frente às mais 
diversificadas atividades humanas. Afinal, a 
obtenção de conhecimentos é o nosso 
diferencial de conquista frente a universo tão 
competitivo. 
 
Pensando nisso, idealizamos o presente livro-
texto, que aborda conteúdo significativo e 
coerente à sua formação acadêmica e ao seu 
desenvolvimento social. Cuidadosamente 
redigido e ilustrado, sob a supervisão de 
doutores e mestres, o resultado aqui 
apresentado visa, essencialmente, a 
orientações de ordem prático-formativa. 
 
Cientes de que pretendemos construir 
conhecimentos que se intercalem na tríade 
Graduação, Pesquisa e Extensão, sempre de 
forma responsável, porque planejados com 
seriedade e pautados no respeito, temos a 
certeza de que o presente estudo lhe será de 
grande valia. 
 
Portanto, desejamos a você, aluno, proveitosa 
leitura. 
 
 
Bons estudos! 
 
 
 
Prof. Dr. José Rui Camargo 
Reitor 
 
 
vi 
 
 
 
vii 
 
 
Sobre o autor 
 
MARIA CRISTINA PRADO VASQUES: É formada em Ciências Biológicas– 
Bacharelado e Licenciatura pela Universidade de Taubaté – UNITAU, pós-graduada em 
Fisiologia Vegetal – A/C Botânica pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de 
Mesquita Filho” – Botucatu, SP. Atua como Auxiliar Docente no Departamento de 
Biologia da UNITAU, onde auxilia nas disciplinas de Morfologia e Anatomia Vegetal, 
Sistemática Vegetal e Fisiologia Vegetal no curso de Graduação em Ciências 
Biológicas. É membro da Equipe do Núcleo de Ensino a Distância da UNITAU. 
 
 
viii 
 
 
 
ix 
 
Caros(as) alunos(as), 
Caros( as) alunos( as) 
O Programa de Educação a Distância (EAD) da Universidade de Taubaté apresenta-se 
como espaço acadêmico de encontros virtuais e presenciais direcionados aos mais 
diversos saberes. Além de avançada tecnologia de informação e comunicação, conta 
com profissionais capacitados e se apoia em base sólida, que advém da grande 
experiência adquirida no campo acadêmico, tanto na graduação como na pós-graduação, 
ao longo de mais de 35 anos de História e Tradição. 
Nossa proposta se pauta na fusão do ensino a distância e do contato humano-presencial. 
Para tanto, apresenta-se em três momentos de formação: presenciais, livros-texto e Web 
interativa. Conduzem esta proposta professores/orientadores qualificados em educação a 
distância, apoiados por livros-texto produzidos por uma equipe de profissionais 
preparada especificamente para este fim, e por conteúdo presente em salas virtuais. 
A estrutura interna dos livros-texto é formada por unidades que desenvolvem os temas e 
subtemas definidos nas ementas disciplinares aprovadas para os diversos cursos. Como 
subsídio ao aluno, durante todo o processo ensino-aprendizagem, além de textos e 
atividades aplicadas, cada livro-texto apresenta sínteses das unidades, dicas de leituras e 
indicação de filmes, programas televisivos e sites, todos complementares ao conteúdo 
estudado. 
Os momentos virtuais ocorrem sob a orientação de professores específicos da Web. Para 
a resolução dos exercícios, como para as comunicações diversas, os alunos dispõem de 
blog, fórum, diários e outras ferramentas tecnológicas. Em curso, poderão ser criados 
ainda outros recursos que facilitem a comunicação e a aprendizagem. 
Esperamos, caros alunos, que o presente material e outros recursos colocados à sua 
disposição possam conduzi-los a novos conhecimentos, porque vocês são os principais 
atores desta formação. 
Para todos, os nossos desejos de sucesso! 
Equipe EAD-UNITAU 
 
x 
 
 
xi 
 
Sumário 
 
 
 
Palavra do Reitor .............................................................................................................. v 
Sobre o autor ................................................................................................................... vii 
Caros(as) alunos(as) ........................................................................................................ ix 
Ementa .............................................................................................................................. 1 
Objetivos ........................................................................................................................... 2 
Unidade 1. Introdução à Biotecnologia ........................................................................5 
1.1 O que é a Biotecnologia? ............................................................................................ 5 
1.2 Histórico ..................................................................................................................... 7 
1.3 Síntese da Unidade ................................................................................................... 20 
1.4 Atividades ................................................................................................................ 20 
Unidade 2. Agentes Biológicos ..................................................................................... 21 
2.1 Agentes Biológicos ................................................................................................... 21 
2.2 A Célula .................................................................................................................... 22 
2.3 Cromossomos ........................................................................................................... 26 
2.4 Microrganismos ........................................................................................................ 28 
2.5 Enzimas .................................................................................................................... 34 
2.6 Anticorpos ................................................................................................................ 39 
2.7 Ácidos Nucleicos ...................................................................................................... 42 
2.8 Síntese da Unidade ................................................................................................... 46 
2.9 Atividades ................................................................................................................. 47 
 
xii 
 
Unidade 3. Bioprocessos .............................................................................................. 49 
3.1 Processos Fermentativos .......................................................................................... 49 
3.2 Hidromel ................................................................................................................... 64 
3.3 Bioprocessos Enzimáticos ........................................................................................ 72 
3.4 Síntese da Unidade ................................................................................................... 76 
3.5 Atividades ................................................................................................................. 76 
Unidade 4. Impacto da Biotecnologia na Sociedade ................................................. 77 
4.1 Tecnologia do DNA ................................................................................................. 77 
4.2 Transgênicos ............................................................................................................. 80 
4.3 Ferramentas biotecnológicas na área da Saúde ........................................................ 85 
4.4 Biotecnologia na Área do Meio Ambiente ............................................................... 90 
4.5 Biotecnologia na área das Ciências Agrárias ........................................................... 93 
4.6 Síntese da Unidade ................................................................................................... 95 
4.7 Atividades ................................................................................................................. 95 
Referências ....................................................................................................................97 
 
 
 
 
 
1 
 
 
ORGANIZE-SE!!! 
Você deverá usar de 3 
a 4 horas para realizar 
cada Unidade. 
 
Biotecnologia 
 
 
 
 
Ementa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EMENTA 
 
 
 
Introdução à Biotecnologia, passando pelos Agentes Biológicos e 
como estes podem ser utilizados como ferramentas nas técnicas 
utilizadas. Bioprocessos como os Fermentativos e Enzimáticos; 
destaque à fabricação do Hidromel. Impacto da Biotecnologia na 
Sociedade. Genômica, Tecnologia do DNA e Transgênicos. 
 
 
 
2 
 
 
Objetivo Geral 
 
Apresentar aos alunos um pouco da história e evolução na área de 
Biotecnologia, com relação às ferramentas. 
 
 
Obj eti vos 
 
Objetivos Específicos 
 Apresentar o Histórico na área da Biotecnologia. 
 Caracterizar os Agentes Biológicos como ferramentas biotecnológicas. 
 Caracterizar os Bioprocessos, Fermentativos e Enzimáticos. 
 Apresentar as etapas da produção do Hidromel 
 Apresentar técnicas atuais na área de Biotecnologia, como a Tecnologia 
do DNA e os Transgênicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
Introdução 
 
Neste livro-texto veremos como transcorreram os acontecimentos na área da 
Biotecnologia, desde a Antiguidade até os dias atuais. Na sequência, estudaremos os 
agentes biológicos utilizados como ferramentas biotecnológicas e os Bioprocessos nas 
áreas de saúde e meio ambiente. Para finalizar o conteúdo desse livro-texto, serão 
apresentadas algumas técnicas atuais, como a tecnologia do DNA e os transgênicos, e o 
quanto essas técnicas afetam a sociedade moderna. 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
5 
 
Unidade 1 
Introdução à Biotecnologia 
 
Antes mesmo de o Homem compreender o que significava o estudo da Biologia, ele já 
praticava a arte da confecção de pães e vinhos. Atualmente ocorreu um salto 
extraordinário, partimos do uso da biotecnologia para a elaboração de pães, vinhos e 
bebidas lácteas para a era da Terapia Gênica e dos Organismos Geneticamente 
Modificados. Esse caminho percorrido pelo Homem poderá ser acompanhado, de forma 
resumida, nesta primeira Unidade. 
 
1.1 O que é a Biotecnologia? 
 
A Biotecnolo ia – conceitual ente a uni o de iolo ia co tecnolo ia – u con unto 
de técnicas que utiliza os seres vivos, ou parte desses, no desenvolvimento de processos 
e produtos que tenham uma função econômica e (ou) social. 
Em 1914, Károly Ereky, um engenheiro agrícola nascido na Hungria, trabalhava com a 
criação de suínos com o objetivo de substituir as práticas tradicionais por uma indústria 
na área agrícola de forma capitalista baseada no conhecimento científico. Deve-se a 
Ereky, no ano de 1919, a primeira definição de Biotecnologia. 
Ereky definiu Biotecnologia como “a ciência e os todos que per ite a o tenç o de 
produtos a partir de matéria-pri a ediante a intervenç o de or anis os vivos”. Essa 
definição mostra que para Eriky a Era da Bioquímica substituiria a Era da Pedra e do 
Ferro. 
Segundo um levantamento feito por Malajovich (2012), as definições de Biotecnologia 
encontradas com maior frequência são as seguintes: 
 
 
 
6 
 
a. 1982 - OECD - Organisation for Economic Co-Operation and Development: 
aplicação dos princípios da ciência e da engenharia no tratamento de matérias por 
agentes biológicos na produção de bens e serviços. 
b. 1984 - OTA – Office of Technology Assessment: de uma forma abrangente, inclui 
qualquer técnica que utilize organismos vivos (ou partes deles) para obter ou modificar 
produtos, melhorar plantas e animais, ou desenvolver microrganismos para usos 
específicos. 
c. 1988 - EFB - European Federation of Biotechnology: é a utilização integrada das 
áreas da bioquímica, microbiologia e engenharia, para que se possa aplicar as diferentes 
capacidades de diferentes microrganismos, células cultivadas de organismos animais ou 
vegetais, ou mesmo parte desses, na indústria, na saúde e nos processos relativos ao 
meio ambiente. 
d. 1989 - E.H. Houwink: uso controlado da informação biológica. 
e. 2003 - BIO - Biotechnology Industry Organization e sentido a plo Biotecnolo ia 
 io tecnolo ia isto o uso de processos iol icos para resolver problemas ou 
fazer produtos úteis. 
Muitas das t cnicas conhecidas relacionadasiotecnolo ia tê tra ido, via de regra, 
diversos benefícios para a sociedade, como os processos er entativos industriais na 
produç o de vinhos, cervejas, pães, queijos e vinagres; a elaboração de fármacos, 
vacinas, antibióticos e vitaminas; a utilização de biofungicidas no controle biológico de 
pragas e doenças; o uso de microrganismos com o objetivo de aplicação em casos como 
a iode radaç o de li o e es oto; o uso de bactérias fixadoras de nitrogênio e fun os 
 icorr icos para a elhoria de produtividade das plantas; o desenvolvimento de 
plantas e ani ais elhorados utili ando t cnicas convencionais de elhora ento 
 en tico e ta a trans or aç o en tica. 
 
 
 
7 
 
1.2 Histórico 
 
Os conceitos conhecidos hoje na área de Biotecnologia já na Antiguidade eram 
empregados de forma empírica na preparação e conservação de alimentos e bebidas por 
fermentação, como pão, queijo, cerveja, vinho e vinagre. Algumas técnicas também 
eram aplicadas no cultivo de plantas, como 
batata, milho, cevada, trigo; na domesticação 
de animais; no tratamento de infecções (por 
exemplo, a utili aç o de produtos de ori e 
ve etal co o p de crisânte o e derivados de so a co un os). 
Na Idade Média, no século XII, deu-se a descoberta da técnica de destilação do álcool, e 
com o passar de alguns séculos, na Idade Moderna, tal técnica alcançou notável 
aprimoramento. 
No início do século XIX, a demanda de mão de obra por uma indústria incipiente 
passou a estimular a migração de pessoas da zona rural para a zona urbana, em busca 
das promessas de uma vida melhor devido ao progresso que chegava. Entretanto, as 
condições sanitárias precárias e a fome nas cidades favoreciam o aparecimento de 
doenças. Ao mesmo tempo, esse progresso exigia processos industriais mais eficaz. A 
compreensão dos fenômenos naturais torna-se indispensável para responder às 
necessidades da sociedade. 
A partir de 1850 surgem novas áreas do conhecimento, como a Microbiologia, 
Bioquímica, Imunologia, e Genética. Nesse momento histórico, a Química Industrial se 
desenvolve de forma rápida; aumenta também a intervenção da Engenharia Agrícola e 
da Pecuária no gerenciamento do campo. 
Muitos séculos se passaram e, mais rapidamente que a própria sociedade humana 
esperava, os avanços tecnológicos vêm avançando a uma velocidade inimaginável. A 
cada dia um equipamento novo é produzido e em consequência disso uma nova técnica 
de trabalho surge. Por isso, não resta nenhuma dúvida de que a Biotecnologia do século 
Fermentação - transformação 
enzimaticamente controlada de um 
composto orgânico. 
 
 
 
8 
 
XXI é muito diferente daquela de quando este termo foi, pela primeira vez, usado no 
século passado, para descrever procedimentos de produção de vinhos, pães e derivados 
lácteos. 
Para que você possa entender melhor a evolução do pensamento humano quanto ao que 
se define por Biotecnologia ao longo dos anos, observe a Tabela 1.1 baseada em 
Malajovich (2012): 
Tabela 1.1: Principais eventos relacionados à área da Biotecnologia mundial organizados de 
forma cronológica. 
Fonte: MALAJOVICH (2012). Acesso em: 31 jun. 2015. 
DATA PRINCIPAIS EVENTOS 
Antiguidade  Fermentação de alimentos e bebidas (pão, queijo, cerveja, 
vinho e vinagre) para preparo e conserva; 
 cultivo de plantas; domesticação de animais; 
 tratamento de infecções utilizando-se de plantas e fungos. 
Idade Média 
Século XII 
 Destilação do Álcool. 
Século XVI  Registro pelos astecas, no México, da colheita de algas 
visando à alimentação. 
Século XVII  Início da produç o co ercial de cerve a; 
 extração de metais por aç o icro iana na Espanha; 
 cultivo de fungos na França; 
 Robert Hooke(1635-1703) desco re a e istência de 
c lulas (1665). 
 
 
9 
 
Século XVIII  Invenção da máquina a vapor; 
 cresce o cultivo de leguminosas na Europa; 
 expansão da prática de rotação de cultivos. 
1797  Edward Jenner (1749-1823) inocula o vírus da varíola 
em uma criança, fazendo o uso de técnica de imunização.
 
1809  Nicholas Appert (1750-1841) utiliza o calor para 
esterilizar e conservar comida, processo que foi utilizado 
nas campanhas napoleônicas. 
1835-1855  Matthias Jakob Schleiden (1804-1881), Theodor 
Schwann (1810-1882) e Rudolf Virchow (1821-1902) 
enunciam a teoria celular. 
1863-1886 Feitos de Louis Pasteur (1822-1895): 
 inventa u processo para conservar ali entos se alterar 
suas propriedades or anol pticas, derrubando a teoria da 
abiogênese; 
 investiga as doenças do bicho-da-seda, identifica a 
levedura como o agente responsável pela fermentação 
alcoólica; 
 usa microrganismos atenuados para obter vacinas contra o 
antraz e a cólera; 
 inicia os primeiros testes de uma vacina contra a raiva. 
 Desenvolve técnicas fundamentais para o estudo dos 
microrganismos, e enuncia quatro postulados sobre os 
 
 
 
10 
 
agentes infecciosos como causa de doenças. 
Em 1865 Gregor Mendel (1822-884) apresenta o seu trabalho 
 em plantas. 
1887  Inauguração em Paris do Instituto Pasteur. 
1892  Descoberta do vírus do mosaico do tabaco; 
 introdução do trator na agricultura. 
1897  (1860-1917) demonstra que enzimas 
extraídas da levedura podem transformar açúcar em 
álcool. 
1899  Primeiro transplante de um órgão: o rim de um cachorro a 
outro cachorro. 
1900  Redescoberta das leis da hereditariedade enunciadas 
por Gregor Mendel em 1865. 
1905  Realizado com sucesso, o primeiro transplante de córnea. 
1906  Paul Ehrlich (1854-1915) descobre o primeiro agente 
quimioterápico, que foi utilizado contra sífilis. 
1910  Em Manchester, na Inglaterra, começam a ser 
introduzidos os sistemas de purificação de esgoto 
baseados na atividade microbiana. 
 
 
11 
 
1912-1914  (1913) obtém a patente de uma preparação 
enzimática para a lavagem de roupas. 
 Chaim Weizmann (1874-1952) conse ue a produç o de 
acetona e butanol por microrganismos. 
1915  Thomas Hunt Morgan (1866-1945), Alfred H. Sturtevant 
(1891-1970), Herman Joseph Muller (1890-1967) e 
Calvin Blackman Bridges (1889-1938) publicam 
Mechanism of Mendelian Heredity. 
1916  Imobilizam-se as enzimas, uma técnica que facilita sua 
utilização em processos industriais. 
1918  Morre de ripe espanhola ais de vinte ilh es de 
pessoas u nú ero de v ti as superior ao da Pri eira 
Guerra Mundial. 
 Constroe -se iodi estores para a produç o de etano 
(China e Índia). 
1919  O engenheiro agrícola húngaro Károly Ereky (1878-
1952) utiliza pela primeira vez a palavra biotecnologia. 
1927  Hermann J. Muller (1890-1967) descobre que os raios X 
causam mutações. 
1928  Frederick Griffith (1881-1941) descobre a 
transformação: transferência de informação genética de 
uma linhagem bacteriana a outra. 
 
 
 
12 
 
1933  Co erciali aç o do ilho h rido isto de se entes de 
um milho mais produtivo. 
1936  Obtenção de ácido cítrico por fermentação. 
1938  a França produç o co ercial de u biopesticida 
(Bacillus thuringiensis). 
1940-1950  Avanços na mecanização do trabalho agrícola. 
1944  Produç o e rande escala da penicilina (descoberta por 
Alexander Fleming (1881-1955). 
1951  Inseminação artificial de gado utilizando sêmen 
congelado. 
 Descoberta da presença de genes saltat rios no ilho por 
Bárbara McClintock (1902-1992). 
1953  James Dewey Watson (1928) e Francis Crick (1918-
2004) propõem um modelo da estrutura do DNA. 
1959  Frederick Camp Steward (1904-1993) e Jakob Reinert 
(1912-2002) regeneram plantas de cenoura a partir de u a 
cultura de c lulas (calo). 
1960  Au ento da produç o de cido l ctico, ácido cítrico, 
acetona e butanol por via fermentativa. 
 
 
13 
 
1961  Descoberta do código genético. 
 Desenvolvimento de uma protease alcalina para uso em 
sabões para a lavagem de roupas pela empresadinamarquesa Novo. 
1962  Plantio de novas variedades de trigo mais produtivas, no 
México, dando início ao que foi chamado de Revolução 
Verde. 
1967  Primeiro transplante de coração, na África do Sul. O 
paciente sobrevive 18 dias. 
1968  Produç o industrial de a ino cidos utili ando en i as 
imobilizadas. 
1973  Stanley Norman Cohen (1935) e Hebert W. Boyer 
(1936) transferem um gene a um organismo de outra 
espécie. 
 Lançado no Brasil o programa de produç o de lcool a 
partir de io assa Pr -Álcool). 
1975  A Conferência de Asilomar pede ao National Institute of 
Health (NIH) que estabeleça normas para a regulação dos 
experimentos com DNA-recombinante. 
1976  Utili aç o da t cnica de hi ridi aç o olecular no 
dia nostico pr -natal da alfa talassemia. 
 
 
 
14 
 
1978  Genentech, Inc., a primeira empresa biotecnológica, 
fundada um ano antes por Hebert W. Boyer e Robert A. 
Swanson (1947-1999), obtém a proteína somatotropina 
(hormônio de crescimento) mediante a tecnologia do 
DNA-recombinante. 
1979  asce na n laterra ouise Bro n o pri eiro e ê de 
proveta. 
 Produç o do hor nio de cresci ento hu ano, utilizando 
a tecnologia do DNA- recombinante. 
1980  A Suprema Corte de Justiça dos Estados Unidos aprova o 
princípio de patentes para as formas de vida de origem 
recombinante. 
 Karry Banks Mullis (1944) inventa a técnica da Reação 
em Cadeia de Polimerase (PCR). 
1981  Obtenção da primeira planta geneticamente modificada. 
 Obtenção da primeira linhagem de células-tronco de 
camundongo. 
1982  A insulina hu ana de ori e reco inante da enentech 
 nc. co erciali ada. 
 A pri eira vacina de A-reco inante para o ado 
comercializada na Europa. 
1983  Realizam-se as primeiras experiências de Engenharia 
Genética e plantas petúnia). 
 Syntex Corporation recebe a aprovação da Food and Drug 
 
 
15 
 
Administration (FDA) de um teste para Chlamydia 
trachomatis baseado na utilização de anticorpos 
monoclonais. 
 Isolado o vírus HIV no Instituto Pasteur (França) e no 
National Institute of Health, NIH, Estados Unidos. 
1984  Alec John Jeffreys (1950) introduz a técnica do 
Fingerprint (impressões digitais), que, um ano depois, foi 
utilizada pelos tribunais para a identificação de suspeitos. 
 Clonagem e sequenciamento do genoma do HIV pela 
empresa Chiron Corp. 
1986  A Environmental Protection Agency EPA dos Estados 
Unidos aprova a li eraç o de plantas de tabaco 
transgênicas. Um grupo de especialistas em segurança em 
Biotecnologia da Organização para a Cooperação 
Econômica e o Desenvolvimento (OECD) declara que a 
previsibilidade das mudanças en ticas o tidas por 
En enharia en tica requentemente maior que a 
correspondente às técnicas tradicionais, e que os riscos 
associados com organismos transgênicos podem ser 
avaliados do mesmo modo que os riscos associados aos 
outros organismos. 
 Aprovada a primeira vacina biotecnológica para uso 
humano, trata-se de Recombivax-HB, contra a hepatite B. 
1987  Advanced Genetic Sciences li era e ca po act rias 
 A-reco inante Frost an que ini e a or aç o de 
gelo nos cultivos de morango, na Califórnia. 
 A FDA aprova o fator ativador de plas ino ênio, obtido 
 
 
 
16 
 
por engenharia genética, para o tratamento de ataques 
cardíacos. 
1988 
 A Universidade de Harvard obtém a patente de um rato 
transgênico desenvolvido especialmente para o estudo do 
câncer. 
1989 
 Com a criação do National Center for Human Genome 
Research se inicia o mapeamento do genoma humano. 
1990 
 Primeira experiência de terapia gênica para uma doença 
rara (ADA) em uma menina de quatro anos. 
 Pfizer comercializa Chy-Max TM, uma enzima de origem 
recombinante para a preparação de queijos. 
 GenPharm International, Inc. consegue uma vaca 
transgênica que produz no leite proteínas humanas para 
alimentação infantil. 
 A Universidade da Califórnia (UCSF) e a Universidade de 
Stanford contabilizam 100 patentes relativas ao DNA- 
recombinante. 
1992 
 Uma técnica, elaborada por cientistas americanos e 
britânicos, permite testar anormalidades como a fibrose 
cística e a hemofilia em embriões in vitro. 
 A F A declara que os ali entos de ori e trans ênica 
n o de anda u a re ulaç o especial. 
1993 
 Aprovada a utili aç o do hor nio de cresci ento ovino 
rB /rB produ ido por Monsanto Co. para au entar 
a produç o de leite. 
1994 
 ança ento no ercado do to ate Flav avr que 
 
 
17 
 
devido inativaç o de u ene, amadurece na planta. 
1995 
 eci rado o pri eiro eno a de u a act ria, a 
Haemophilus influenzae. 
1996 
 Sequenciado o primeiro genoma de um organismo 
eucarionte, a levedura Saccharomyces. 
1997 
 No Reino Unido, nascem Dolly, uma ovelha clonada, e, 
meses mais tarde, uma segunda ovelha, Polly, clonada e 
geneticamente modificada. 
 s cultivos trans ênicos s o introdu idos e v rios 
países. 
1998 
 Contabilizam-se mais de 1.500 empresas de Biotecnologia 
nos Estados Unidos e mais de 3.000 no mundo. 
 Células-tronco e rion rias s o utili adas para re enerar 
tecidos. 
 Sequenciamento do primeiro genoma animal, o verme 
Caenorrabditis elegans. 
 Isolada a primeira linhagem de células-tronco 
embrionárias humanas. 
1999 
 Sequenciamento do primeiro cromossomo humano. 
 Pesquisadores descobrem que as células-tronco podem 
ser induzidas a se diferenciar em diversos tipos celulares. 
2000 
 rascunho do sequencia ento do eno a hu ano 
anunciado simultaneamente por Francis Collins (1950), 
do Consórcio do Genoma Humano, e John Craig Venter 
(1946), da Celera Inc. 
 equenciados ta o eno a da osca Drosophila 
melanogaster, o primeiro genoma de uma planta, 
 
 
 
18 
 
Arabidopsis thaliana, e, no Brasil, o de uma bactéria que 
ataca os cítricos, Xylella fastidiosa. 
2001 
 rascunho do sequencia ento do eno a u ano 
publicado simultaneamente nas revistas Science e Nature. 
 Sequenciamento do genoma de plantas de interesse 
agronômico para os países em desenvolvimento (arroz, 
banana). 
 Sequenciamento do genoma de bactérias de importância 
agronômica. 
 tenç o de c lulas san u neas a partir de c lulas-tronco 
embrionárias. 
2002 
 Completados o rascunho do proteoma funcional da 
levedura e o sequenciamento do genoma do agente e do 
vetor transmissor da malária. 
 Identificação de mais de 200 genes envolvidos na 
diferenciação das células-tronco. 
 esco erta da participaç o de ol culas de A na 
regulação de vários processos celulares. 
 Em diversos países inicia-se a utilização de células-tronco 
adultas para o tratamento experimental de várias doenças 
(leucemia, mal de Chagas, diabetes e anemia falciforme). 
2003 
 Comercialização, como mascote, do GloFish: um peixe 
transgênico que brilha na escuridão, originalmente criado 
para detectar poluentes. 
 Clona e de v rios tipos de ani ais e de esp cies 
ameaçadas de extinção. 
2004 
 Comercialização de novos medicamentos (Avastin® ou 
bevacizumab) e testes de diagnósticos. 
 
 
19 
 
2006 
 O grupo de pesquisadores liderado por Shinya 
Yamanaka (1962) conse ue indu ir a pluripotencialidade 
celular e c lulas so ticas. 
2007 
 As autoridades europeias de se urança ali entar 
conclue que os enes arcadores de resistência aos 
anti i ticos n o apresenta riscos relevantes para a saúde 
humana ou animal, nem para o meio ambiente. 
2008 
 Pesquisadores japoneses desenvolvem a primeira rosa 
azul, geneticamente modificada. 
2010 
 Autorizada na União Europeia a comercialização da batata 
transgênica Amflora (BASF) para uso industrial. 
 Pesquisadores do nstituto Crai enter constroe a 
pri eira c lula sint tica. 
 Um artigo publicado na revista científica Nature, em julho 
de 2010, traz a análise do diretor do projeto Golden Rice 
Humanitarian, Ingo Potrykus,sobre a regulamentação 
mundial dos produtos geneticamente modificados (GM). 
Potrykus, em parceria com Peter Beyer, foi um dos 
inventores da tecnologia do arroz dourado (variedade 
transgênica do grão que produz o nutriente betacaroteno, 
que será convertido em Vitamina A no organismo humano 
e que não está presente no arroz convencional). A 
deficiência de Vitamina A afeta principalmente a visão, 
podendo levar à cegueira. 
2014 
 Desenvolvimento de M todos para detecç o r pida e 
sensível do vírus do mosaico da soja pela EMBRAPA. 
2015 
 O Projeto de Lei da Câmara 34/2015, que pretende 
implementar alterações à normativa para rotulagem de 
 
 
 
20 
 
transgênicos no Brasil, foi recentemente aprovado pelo 
Plenário da Câmara dos Deputados, depois de receber 320 
votos a favor. Agora, encontra-se em fase de apreciação 
pelo Senado Federal. 
 Uma equipe de pesquisadores da Universidade de 
Murdoch, na Austrália, liderados pelo Dr. Stephen 
Wylie, identificou no oeste australiano uma linhagem 
selvagem de tabaco mais resistente às infecções virais. 
 
1.3 Síntese da Unidade 
 
Nesta Unidade foram apresentados os principais eventos na área da Biotecnologia desde 
a Antiguidade até os dias atuais. Com isso foi possível acompanhar de forma resumida, 
como se deu a evolução das técnicas biotecnológicas. 
 
1.4 Atividades 
 
1. Nesta Unidade, foi apresentada a você uma sequência de dados históricos na área da 
Biotecnologia. Para esta atividade, escolha 03 eventos e responda as seguintes questões: 
a) Ao selecionar 03 eventos, tenha como critério a escolha dos eventos que você 
acredita serem os mais significativos. Após a listagem das suas três escolhas, explique 
por que acredita que elas são as mais relevantes. 
b) Pesquise, com o auxílio de livros didáticos e/ou sites de pesquisa acadêmica, mais 
informações sobre os 03 eventos escolhidos. 
c) Ainda com o auxílio de livros didáticos e/ou sites de pesquisa acadêmica, encontre 
mais um evento importante na área da Biotecnologia, ocorrido no mesmo ano dos 
eventos escolhidos (um para cada ano escolhido). 
 
 
21 
 
Unidade 2 
Agentes Biológicos 
 
 
A Biotecnologia é formada pelo conhecimento nas áreas de microbiologia, bioquímica, 
genética, engenharia, química, e informática. Constituem agentes biológicos os 
microrganismos, células e moléculas, como enzimas, anticorpos, DNA, resultando em 
produtos, como alimentos, bebidas, produtos químicos, energia, produtos farmacêuticos, 
pesticidas. Há também a contribuição com serviços, como purificação da água, 
tratamentos de resíduos e controle de poluição. 
 
2.1 Agentes Biológicos 
 
A área da Biotecnologia se caracteriza como o conjunto de conhecimentos que permite 
a utilização de agentes 
biológicos (organismos, 
células, organelas, 
moléculas) para obter 
bens ou assegurar serviços 
(Figura 2.1). 
 
 
 
 
Figura 2.1: Caracterização da Biotecnologia. 
Fonte: Elaborado pela autora. 
 
 
 
 
22 
 
 
Esses agentes biológicos são utilizados como ferramentas nas diferentes áreas do 
conhecimento, que incluem as ciência básicas como Biologia Molecular, Microbiologia, 
Biologia celular, Genética, Genômica, Embriologia; e áreas da ciência aplicada como, 
Técnicas imunológicas, químicas e bioquímicas e outras tecnologias (Informática, 
Robótica e Controle de processos). Nesta Unidade será possível você conhecer mais 
sobre algumas dessas ferramentas biológicas utilizadas na grande área da Biotecnologia. 
 
2.2 A Célula 
 
A célula é a menor unidade dos seres vivos, também denominada de Unidade 
Estrutural. As células constituem uma enorme variedade de seres vivos, que vão desde 
amebas até os mais complexos mamíferos. Podem ser bem simples, ou complexas e 
especializadas como os neurônios. 
Todas as células são formadas por substâncias inorgânicas, como água e sais minerais, e 
substâncias orgânicas, como proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos. 
Apresentam uma biomembrana, denominada membrana plasmática, que separa o 
citoplasma do meio externo e permite a troca de 
moléculas entre ambos. 
As células procarióticas são pequenas, medindo 
de 0,001 a 0,005 mm e com requerimentos 
nutricionais simples; estas células menores se 
multiplicam rapidamente. A informação genética se 
encontra em um cromossomo circular formado por 
uma molécula de DNA e associado a uma invaginarão da membrana plasmática 
(mesossomo). Pequenas moléculas circulares adicionais (plasmídeos) podem também 
estar presentes. Numerosos ribossomos asseguram a síntese proteica (Figura 2.2). 
 
Células Procarióticas – são 
células que não possuem 
membrana nuclear ou 
carioteca, que separa o material 
genético do citoplasma; são as 
bactérias e cianobactérias 
(algas azuis). 
 
 
23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As células eucarióticas possuem uma estrutura bem mais complexa e estão presentes 
nos Reinos Protista, Fungi, Plantae e Animalia. Com um tamanho variando entre 0,01 e 
0,10 mm, estas células são dez vezes maiores que as procarióticas. A presença de 
compartimentos diferenciados, ou organelas, 
que cumprem atividades específicas, resulta em 
uma subdivisão do trabalho que garante a 
eficiência do funcionamento celular (Figura 
2.3). 
 
 
 
 
 
Figura 2.2: Célula Procariótica. 
Fonte: https://commons.wikimedia.org. Acesso em: 31 jul. 2015. 
 
Célula Eucariótica – seres que 
possuem o núcleo diferenciado, 
ou seja, o material genético 
encontra-se delimitado no 
citoplasma pela carioteca. 
https://commons.wikimedia.org/
 
 
 
24 
 
A célula também é a unidade funcional de um organismo. O citoplasma é uma solução 
viscosa onde continuamente ocorrem reações de síntese (anabolismo) e degradação 
(catabolismo) de substâncias, consumindo ou liberando energia, compondo o que 
chamamos de metabolismo. 
As reações metabólicas são catalisadas por alguns tipos de proteínas denominadas 
enzimas. Assim como as proteínas estruturais, as enzimas são sintetizadas pelos 
ribossomos, que por sua vez são pequenas organelas citoplasmáticas, não 
membranosas. 
A estrutura das proteínas depende da informação genética codificada no ácido 
desoxirribonucleico (DNA) e transcrita no ácido ribonucleico (RNA), que a leva do 
núcleo até o citoplasma. As semelhanças estruturais e funcionais das células decorrem 
de uma origem evolutiva comum, aproximadamente 3,8 milhões de anos atrás. Os dois 
tipos celulares que reconhecemos hoje, as células procarióticas e as eucarióticas, 
apareceram entre um e um milhão e meio de anos mais tarde. 
 
 
Figura 2.3: Célula Eucariótica. A. Célula Vegetal B. Célula Animal 
Fonte: https://commons.wikimedia.org . Acesso em: 31 jul. 2015. 
 
https://commons.wikimedia.org/
 
 
25 
 
2.2.1 Técnicas Laboratoriais que Utilizam as Células como Ferramentas 
Segundo Malajovich (2012), o estudo das células se vê facilitado por um conjunto de 
técnicas laboratoriais, tais como: 
Grupo A. Técnicas microscópicas que permitem uma visualização detalhada da 
célula: 
• Microscopia óptica, que se utiliza para observar os cortes de tecidos. 
Geralmente, estes são fixados em álcool, ácido acético, formaldeído e tingidos com 
corantes que reagem com as proteínas ou com os ácidos nucleicos, aumentando o 
contraste da imagem. 
• Microscopia de contraste de fase, que transforma as diferenças de espessura ou 
de densidade do fragmento observado em diferenças de contraste. 
• Microscopia fluorescente, que associa anticorpos específicos a um reagente 
como o PVF (proteína verde fluorescente de medusa), de forma a marcar as moléculas e 
visualizar sua distribuição nas células. 
• Microscopia confocal, que combina a microscopia fluorescente com a análise 
eletrônica da imagem, fornecendo uma imagem tridimensional. 
• Microscopia eletrônica, que permite a observação em um plano de cortes 
tingidos com sais de metais pesados (microscopiade transmissão) e a observação 
tridimensional de células (microscopia de varredura). 
• Microscopia de tunelamento, com os diversos tipos de microscópios de 
varredura por sonda (SPM, do inglês scanning probe microscope) que, além de fornecer 
uma imagem de moléculas e átomos, permitem medições e a manipulação de moléculas 
e átomos. 
Grupo B. Técnicas físicas como a centrifugação diferencial (ultracentrifugação, 
centrifugação em gradiente) para separar os componentes celulares para estudos 
bioquímicos posteriores: 
 
 
 
26 
 
• Técnicas instrumentais que possibilitam a contagem de células e a separação 
de populações celulares (cell sorter) ou de cromossomos (flow sorter). 
• Técnicas de cultura de células com objetivos diversos. 
 
2.3 Cromossomos 
 
O Cromossomo é formado por filamentos de DNA condensados, sobre proteínas 
chamadas Histonas. Na maior parte do ciclo celular, os cromossomos se encontram 
distendidos, formando uma rede de filamentos descondensados, denominado 
Cromatina. Durante o período de divisão celular, a cromatina se condensa, 
possibilitando a observação microscópica dos cromossomos, que morfologicamente se 
caracterizam pelo tamanho e pela posição do centrômero, uma constrição que divide o 
cromossomo em dois braços, denominados cromátides. 
O número de cromossomos n é constante em todos os indivíduos de uma mesma 
espécie, 23 pares na espécie humana por exemplo. Como nas células somáticas os 
cromossomos se encontram sempre em pares, na 
espécie humana o número de cromossomos (2n) é 
de 46, sendo que um par determina o sexo. 
Os cromossomos sexuais são idênticos na mulher (46, XX) e diferentes no homem (46, 
XY). No ciclo celular, um pouco antes da divisão de uma determinada célula, os 
cromossomos se duplicam, de forma que cada uma das células filhas formadas recebe o 
mesmo número de cromossomos. A mitose mantém constante o número de 
cromossomos nas células somáticas dos indivíduos de uma mesma espécie. 
Nas células reprodutivas, denominadas de gametas, a formação se dá por meiose, que 
se caracteriza por um processo reducional, ou seja, reduz o número de cromossomos a 
metade, 23 cromossomos para a espécie humana por exemplo. Na fecundação, a fusão 
dos gametas irá restaurar o número 2n característico da espécie. 
Células Somáticas – são todas 
as células diploides que se 
dividem por mitose. 
 
 
27 
 
Durante a meiose, o entrecruzamento dos cromossomos permite a permuta e 
recombinação dos genes, o que permite a variabilidade genética nas espécies. 
Um dos testes pioneiros de diagnóstico genético está fundamentado na observação 
microscópica dos cromossomos de células somáticas durante a divisão celular (mitose). 
A identificação se torna mais fácil devido à presença de regiões ou bandas reveladas 
mediante algumas técnicas de coloração. O número e a estrutura dos cromossomos são 
analisados e apresentados em um arranjo denominado cariótipo, que segue uma 
classificação convencional (Figura 2.4). Os testes para diagnóstico genético que 
envolvem análise de cariótipos estão amplamente difundidos na prática médica, sendo 
facilitados atualmente pela utilização de corantes específicos para cada par 
cromossômico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As c lulas co o a entes iol icos possue outras aplicaç es co o: 
• C lulas ve etais cultivadas in vitro produ e su stâncias de alto valor a re ado 
i portantes para as indústrias ali entar cos tica e ar acêutica; 
 
Figura 2.4: Cromossomos humanos organizados em Cariótipo. 
Fonte: https: //commons.wikimedia.org Acesso em: 31 jul. 2015 
 
 
 
 
28 
 
• Utilização das células vegetais para cultivo in vitro, com o objetivo de formar 
novas plantas; 
• A ultiplicaç o de v rus e cultivos de c lulas de insetos per ite a 
comercialização de práticas de controle biológico; 
• A s ntese de al u as su stâncias i portantes para a indústria ar acêutica 
co o o ator ativador de plas ino ênio depende do cultivo in vitro de c lulas ani ais; 
• As c lulas ani ais ta su stitue os ani ais nos testes to icol icos e s o 
utilizadas na multiplicação de vírus para a preparação de vacinas; 
• Produç o de anticorpos. 
Combinando as técnicas de cultivo celular com o desenvolvimento de materiais 
biológicos semelhantes ao colágeno, uma área nova de engenharia de tecidos visa à 
reparaç o ou su stituiç o de tecidos lesionados. Os enxertos de pele artificial, cultivada 
in vitro, saram ferimentos e/ou queimaduras em seres humanos. O cultivo celular 
também tem sido utilizado para o teste de alguns produtos cosméticos e farmacêuticos 
no lugar de modelos animais, como as cobaias por exemplo, auxiliando na diminuição 
do uso de animais em testes laboratoriais. 
 
2.4 Microrganismos 
 
 s icror anis os s o or anis os que pode ser visuali ados apenas com o auxílio de 
microscópios, sendo impossível de serem observados a olho nu; se encaixam nesse 
grupo os vírus (1nn de diâmetro), as act rias 1μ de diâ etro e os un os 100μ de 
diâmetro). Estes são os microrganismos mais estudados na Microbiologia. 
 
 
29 
 
Na classificação dos seres vivos mais utilizada nos dias de hoje, estabelecida por Carl 
Woese (1978) (Figura 2.5), os microrganismos estão divididos em dois domínios: 
Bacteria e Archaea. Num terceiro domínio, Eukaria, estão inseridos os Reinos 
Protista, Fungi, Plantae e Animalia. 
2.4.1 Vírus 
Os Vírus são considerados seres acelulares, ou seja, não formam células, apesar de 
possuírem material genético. São considerados como parasitas obrigatórios de uma 
determinada célula hospedeira para conseguirem duplicar o seu material genético e com 
isso se multiplicarem. Alguns se integram no genoma da célula infetada, os chamados 
bacteriófagos e retrovírus. Devido a esta propriedade, os vírus têm sido utilizados como 
vetores para introduzir genes em uma célula hospedeira. Sendo assim, não estão 
inseridos em nenhum reino ou domínio na classificação dos seres vivos. 
 
Figura 2.5: Classificação dos Seres Vivos, segundo Carl Woese (1978). 
Fonte: https://commons.wikimedia.org Acesso em: 31 jul. 2015. 
 
https://commons.wikimedia.org/
 
 
 
30 
 
Podem atravessar filtros extremamente finos e se cristalizar, pois sua estrutura é muito 
simples: um ácido nucleico que pode ser DNA ou RNA, na forma de filamento simples 
ou duplo, dentro de uma capa proteica denominada capsídeo. Muitos tipos de vírus 
possuem enzimas que serão liberadas dentro da célula hospedeira. 
Várias doenças humanas são causadas por vírus, tais como o poliovírus, o HIV e o 
coronavírus, este responsável pela Síndrome Aguda Respiratória (SAR). Ao infectar as 
células animais sadias, alguns vírus as transformam em células cancerosas. Os vírus 
que infectam insetos podem ser utilizados no controle de pragas. Na luta contra a lagarta 
da soja, o Baculovírus evita a aplicação de 1,2 milhão de litros de inseticidas por ano 
nas lavouras brasileiras. 
2.4.2 Bactérias 
As bactérias que estão inseridas no Domínio Bacteria, também denominadas de 
eubactérias, são organismos unicelulares, procariontes, que possuem uma parede 
celular com função protetora. Além de possuírem DNA cromossômico, podem 
apresentar moléculas circulares extras de DNA, denominadas plasmídeos. Em 
condições favoráveis, as bactérias se reproduzem rapidamente por fissão celular 
produzindo milhões de células em poucas horas. Algumas espécies bacterianas podem 
apresentar reprodução por troca de material genético, o que possibilita a recombinação 
desse material. As eubactérias formam um grupo com mais de 5.000 espécies 
conhecidas; são pequenas, podendo apresentar tamanhos entre 0,0005-0,005 mm, e de 
formas diversas: esféricas, bastonetes, helicoidais. 
É possível encontrar as bactérias isoladas, em pares, ou formando cadeias ou agregados. 
Algumas delas se locomovem livremente, quando apresentam um ou mais flagelos 
distribuídos na superfíciecelular; outras espécies podem se aderir à superfície celular 
por meio de pelos ou fímbrias. 
Em condições desfavoráveis, algumas espécies de bactérias formam esporos que 
resistem em forma latente até que a situação volte a se tornar favorável, propiciando a 
germinação e, assim, retomando sua atividade fisiológica. 
 
 
31 
 
Uma técnica laboratorial que permite diferenciar as bactérias pela estrutura da parede 
celular é conhecida como Coloração de Gram. Com base na aplicação da Coloração de 
Gram pode-se dividir as bactérias em dois grandes grupos as Gram-positivas, cuja 
parede celular é mais simples, e as Gram-negativas, que possuem uma parede celular 
mais espessa. 
Por conta das propriedades metabólicas, muitas eubactérias são utilizadas na produção 
de alimentos (laticínios, vinagre, picles e azeitonas) e de aditivos (vitaminas, 
aminoácidos, gomas emulsificantes e estabilizantes), na indústria química (acetona, 
butanol e plásticos biodegradáveis) e na indústria farmacêutica (vacinas, toxinas e 
antibióticos). A produção de enzimas também é utilizada para uso industrial e na área 
médica. 
As bactérias que fazem parte do Domínio Archaea são também conhecidas como 
arqueobactérias ou arqueas, e diferem das eubactérias pela estrutura da parede 
celular, além de possuirem alguns aspectos metabólicos relacionados com a síntese de 
proteínas que as aproximam dos organismos eucariontes. Algumas vivem em habitats 
adversos, como as bactérias encontradas em áreas de vulcões ou gêiseres, onde as 
temperaturas variam entre 60 a 800°C. 
Algumas dessas espécies de bactérias vivem em lagos nos quais a concentração salina é 
bastante elevada, como o Grande Lago Salgado, nos Estados Unidos, ou o Mar Morto, 
em Israel. Entre as arqueas existem também gêneros com vias metabólicas peculiares 
que as tornam dependentes de enxofre ou produtoras de metano. Devido a estas 
propriedades, nos últimos anos tem-se acelerado a prospecção de arqueas com 
propriedades potencialmente interessantes, para serem utilizadas em processos 
industriais que exijam condições ambientais extremas. No entanto, estudos recentes de 
ecologia molecular mostram que as arqueas não se limitam a ambientes extremos, sendo 
sua diversidade bem maior do que o imaginado. Na Tabela 2.1. pode-se observar um 
resumo das aplicações das bactérias como agentes biológicos na área da Biotecnologia. 
 
 
 
 
32 
 
2.4.3 Fungos 
O Reino Fungi abrange cerca de 100.000 espécies de fungos: organismos eucariontes, 
com representantes unicelulares e pluricelulares, que possuem parede celular formada 
por quitina. Todas as espécies de fungos são heterotróficas e podem se reproduzir de 
Tabela 2.1: Possíveis aplicações das Bactérias como agentes biológicos na Biotecnologia. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
 
AGENTE 
BIOLÓGICO 
APLICAÇÕES 
BACTÉRIAS 
Tratamento de resíduos e de águas servidas. 
Produção de energia (metano). 
Biorremediação, extração de minério. 
Indústria química (acetona, butanol, ácido láctico, 
ácido acético). 
Enzimas industriais. 
Agricultura (rizóbios, biopesticidas). 
Alimentos (laticínios, vinagres, picles, azeitonas, 
silagem). 
Indústria de alimentos 
Indústria farmacêutica (enzimas de uso médico, 
antibióticos, vacinas e toxinas). 
 
 
 
33 
 
forma sexuada ou assexuada. As leveduras são fungos representantes da categoria dos 
unicelulares, que se desenvolvem em lugares úmidos e se reproduzem por brotamento. 
Os Fungos representam o grupo de microrganismos de maior relevância econômica. 
Como exemplo podemos citar o Saccharomyces cerevisiae, o conhecido levedo de 
cerveja, uma espécie do grupo das leveduras, utilizado comumente na preparação de 
alimentos e de bebidas, assim como na produção de etanol, vitaminas e outros 
metabólitos. 
Também podemos destacar a utilização das leveduras, mediante a aplicação de técnicas 
de engenharia genética, na produção de uma vacina contra a hepatite B. Entretanto, nem 
todas as espécies de leveduras são benéficas à saúde do Homem; a espécie Candida 
albicans se caracteriza por ser um microrganismo oportunista da flora humana e pode, 
em certas condições, proliferar de maneira anormal, tornando-se patogênica. 
No caso dos bolores, também conhecidos como mofos, as células formam um 
emaranhado de filamentos que são conhecidos como hifas; o conjunto desses filamentos 
é denominado como micélio. Os bolores crescem rapidamente por fragmentação do 
micélio e se disseminam mediante a produção de esporos, como é o caso do Aspergillus 
niger, um fungo produtor de ácido cítrico; ou como o gênero Rhizopus, o fungo de 
coloração escura, que cresce sobre a superfície do pão apesar dos conservantes 
acrescentados. Ainda podemos citar como exemplo o Aspergillus flavus, um bolor que 
cresce sobre sementes de algumas leguminosas, como amendoim, feijão e soja, e produz 
uma forte toxina, conhecida como aflatoxina, que pode causar graves intoxicações. 
Neste mesmo grupo também encontramos o gênero Penicillium, que conta com diversas 
espécies, uma das quais é utilizada na indústria farmacêutica para a produção de 
penicilina; outras espécies desse gênero são utilizadas na indústria alimentícia, para a 
maturação de queijos, como o Roquefort, o Gorgonzola e o Camembert. Na Tabela 2.2 
pode-se observar um resumo das aplicações dos fungos como agentes biológicos na área 
da Biotecnologia. 
 
 
 
 
34 
 
 
2.5 Enzimas 
 
As Proteínas são macromoléculas compostas por aminoácidos. Esses aminoácidos 
apresentam um grupo de ácido carboxílico, um grupo amino e um grupo R variável, 
ligados a um simples átomo de carbono, denominado carbono alfa. Os aminoácidos são 
Tabela 2.2: Possíveis aplicações dos Fungos como agentes biológicos na Biotecnologia. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
 
AGENTE 
BIOLÓGICO 
APLICAÇÕES 
FUNGOS 
Agricultura (controle biológico de insetos e 
nematoides, micorrizos). 
Produtos de fermentação (etanol, glicerol, ácido 
cítrico). 
Enzimas industriais. 
Biomassa (fermento de padaria, micoproteína). 
Enzimas industriais. 
Produtos de fermentação (etanol, glicerol, ácido 
cítrico). 
Agricultura (controle biológico de insetos e 
nematoides, micorrizos). 
 
 
 
35 
 
ligados um ao outro por ligações peptídicas, que caracterizam ligações de desidratação 
(Figura 2.6). Somente 20 aminoácidos são comuns na formação das proteínas, que 
diferem no tamanho, na carga elétrica e polaridade do grupo R. Esses aminoácidos estão 
distribuídos em 4 categorias: os ácidos (ácido aspártico e ácido glutâmico); básicos 
(histidina, lisina, arginina); neutros e polares ou hidrofílicos (serina, treonina, tirosina, 
asparginina, glutamina); neutros não-polares ou hidrofóbicos (glicina, alanina, 
triptofano, valina, cisteína, leucina, isoleucina, fenilalanina, prolina, metionina). 
 
Funções: são muitas as funções das proteínas. Segue a relação das principais funções 
dessa macromolécula. 
a) Estrutura e Suporte 
Exemplos: colágeno dos tendões; queratina dos cabelos, unhas e pelos. 
b) Reservas Nutricionais 
Exemplo: albumina, presente clara do ovo. 
c) Transporte de Substâncias 
Exemplo: hemoglobina (contém ferro), importante no transporte do oxigênio. 
 
Figura 2.6: Molécula de Proteína com destaque para as partes componentes dos 
aminoácidos e para as ligações peptídicas. 
Fonte: Modificada de commons.wikimedia.org. Acesso em: 31 jul. 2015. 
 
 
 
 
36 
 
d) Ação Hormonal 
Exemplo: insulina, regula o nível de açúcar do sangue. 
e) Movimento 
Exemplo: construção de filamentos de actina e miosina na fibra muscular. 
f) Anticorpos (Defesa) 
Exemplo: imunoglobulina ou anticorpos. 
g) Enzimas (catalisadores de reações químicas) 
Exemplo: ATPase na síntese do ATP (Adenosina Trifosfato) 
 
As reações químicas que ocorrem nos seres vivos dependem da atividade catalítica das 
enzimas. As enzimas agem diminuindo a energia de ativação necessárianas reações 
químicas; são capa es de pro ovê-las e catalisá-las sem serem modificadas ou 
destruídas. 
A enzima reconhece um substrato especifico (S), formando com ele um complexo 
molecular ou estado de transição (SE). O encaixe no sítio ativo da ol cula acilita a 
trans or aç o do su strato no s produto s da reaç o P . A en i a recuperada no 
fim da reação, podendo atuar inúmeras vezes (Figura 2.7). A reação pode ser 
representada como a seguir: 
 
 
 
 
 
Figura 2.7: Etapas de uma reação enzimática. 
Fonte: MALAJOVICH, 2012 
 
 
 
37 
 
A principal caracter stica das en i as a especificidade ou se a u a en i a co o a 
lactase que a e so re a ol cula lactose n o a ir so re qualquer outra ol cula. o 
caso de duas en i as que hidrolise o a ido por e e plo poder o a ê-lo cortando a 
 ol cula de aneira di erente, co o a α-a ilase e a β-amilase. Nesse segundo caso, 
em função de sua origem biológica, as enzimas s o iode rad veis e a e e 
condições brandas de temperatura e pH. 
A aç o en i tica depende de fatores como o pH, a temperatura, a presença de 
cofatores inorgânicos (como o zinco, ferro e cobre) e/ou or ânicos co o as coen i as 
 uitas das quais s o vita inas. 
 
U a tipo de ini iç o da atividade en i tica 
ocorre quando ol culas uito parecidas co o su strato co pete por este para 
ocupar o sitio ativo da enzima; esse processo é denominado inibição competitiva. Em 
outros caso, ol culas se li a a deter inadas partes da en i a, alterando a estrutura 
espacial e dificultando o encaixe com o substrato; essa forma de ação é conhecida como 
inibição competitiva. As enzimas, assim como as células e microrganismos, 
também podem ser utilizadas como agentes biológicos na área da Biotecnologia. A 
Tabela 2.3 apresenta algumas dessas aplicações. 
 
Sítio Ativo - é uma pequena 
região da enzima, na qual 
ocorrerá a reação química. 
 
 
 
38 
 
 
Tabela 2.3: Possíveis aplicações das Enzimas como agentes biológicos na 
Biotecnologia. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
AGENTE BIOLÓGICO APLICAÇÕES 
ENZIMA 
Indústria de alimentos e bebidas. Exemplos: 
clarificação de vinhos e sucos de frutas, fabricação de 
pão, produç o de adoçantes, fabricação de laticínios, 
suplementação de rações animais. 
Produtos de limpeza. Exemplos: detergentes e lava-
roupas, produtos para limpar dentaduras e lentes de 
contato. 
Indústria têxtil. Exemplos: desengomador de tecidos, 
acabamento de jeans. 
Curtumes para amaciamento de couros. 
 
Industrias de papel e celulose, usada no 
branqueamento de polpa de celulose. 
 
Indústria cosmética. Exemplos: produtos de higiene 
bucal, depilatórios, tratamento da acne e da caspa. 
Indústria farmacêutica. Exemplos: reagentes para uso 
em análises clínicas, nucleases para a manipulação 
gênica. 
 rata entos dicos. E e plos co ate de 
in la aç es ede as e les es dissolventes de co ulos 
san u neos, agentes terapêuticos em transtornos 
digestivos. 
 
 
 
39 
 
2.6 Anticorpos 
 
Como estratégia de defesa do organismo, os anticorpos s o ol culas co papel 
i portante no reconheci ento do que a parte do or anis o e na eli inaç o do que 
n o a parte do or anis o, denominado antígeno. A resposta i une envolve a 
produç o de anticorpos que reconhece o ant eno, desencadeando os mecanismos 
mais adequados de destruição. 
E peri entos reali ados e la orat rio a reaç o ant eno-anticorpo ocorre quando os 
reagentes se encontram em meio líquido e nas concentrações adequadas, podendo ser 
visualizada na forma de: 
• Precipitação: se os antígenos estiverem dissolvidos em um meio liquido ou em 
um gel, conhecido como poliacrilamida. 
• Aglutinação: se os antígenos estiverem localizados sobre partículas, como 
hemácias ou bactérias. 
A ol cula de anticorpo deno inada uno lo ulina or ada por duas 
cadeias polipept dicas leves e duas pesadas e or a de ao qual se associa u 
pequeno nú ero de rupos car oidrato. U a parte da ol cula constante as re i es 
vari veis locali adas nas e tre idades dos raços do responde pelo reconheci ento 
do ant eno. Este tipo de anticorpo se encontra no soro san u neo, na fração proteica 
caracteri ada por eletro orese co o γ- globulina (MALAJOVICH, 2012). 
Quando um determinado anticorpo encontra no antígeno uma forma complementar, dá-
se a união ant eno-anticorpo podendo ocorrer e parte de u a ol cula livre ou 
ancorada na membrana celular. Um antígeno pode 
ter diversas formas, ou determinantes 
antigênicos, e ser reconhecido por anticorpos 
diferentes. 
 
Epítopo - É a área da molécula 
do antígeno que se liga aos 
receptores celulares e aos 
anticorpos. 
 
 
 
40 
 
A produç o de anticorpos realizada por células produtoras denominadas linfócitos B, 
e tem como centro de produção a medula óssea. Ap s u processo de di erenciaç o 
que se relaciona co u a s rie de rearran os en ticos cada lin cito pode reconhecer 
u único ep topo. 
Quando o linfócito B encontra o ep topo espec ico, ele se proli era dando ori e u 
clone de c lulas secretoras de anticorpos. O antígeno, uma vez eliminado, algumas 
dessas c lulas per anecer o no or anis o a indo co o c lulas- e ria. E u 
se undo contato co o es o ep topo as c lulas- e ria iniciar o a resposta i une 
que ser ais r pida e ais intensa que a pri eira. Mesmo que cada linfócito tenha a 
capacidade de reconhecer apenas u ep topo, todos os linfócitos podem reconhecer em 
torno de 10 ep topos di erentes, o que explica a eficácia da resposta imune. Os 
anticorpos podem ser produzidos em laboratório (Figura 2.7). 
 
 
Figura 2.7: A produç o de anticorpos no la orat rio. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
 
 
 
41 
 
No diagnóstico clínico, a utilização dos anticorpos ocupa um lugar de destaque, pois 
reúne duas propriedades que os transformam em uma ferramenta ideal: a) 
especificidade e b) diversidade. 
A aplicação de antígeno em animais como ratos, ovelhas e coelhos, causa indução, em 
pouco tempo, na produç o de anticorpos espec icos, que podem ser separados do soro 
sanguíneo do animal. 
Caso o ant eno aplicado possua diversos ep topos no soro extraído, haverá uma mistura 
de anticorpos, conhecidos como Anticorpos Policlonais, que provêm da ativação de 
v rios clones de lin citos B cada u dos quais reconhece u dos ep topos do 
antígeno. 
A produção de linfócitos separadamente não é possível, já que essas células não 
sobrevivem por muito tempo in vitro. A obtenção de 
clones que sintetizem anticorpos específicos contra u 
único ep topo, chamados de Anticorpos Monoclonais, 
s se tornou poss vel co o desenvolvi ento da 
tecnologia de hibridomas (KOHLER, 1975). 
Os Anticorpos também são utilizados com agentes biológicos, observe na Tabela 2.4 
algumas das possíveis aplicações dessas células na área de Biotecnologia. 
Hibridomas - são linhagens 
celulares desenvolvidas para 
produzir um anticorpo 
(imunoglobulina) desejado 
em grande quantidade. 
Tabela 2.4: Possíveis aplicações dos Anticorpos como agentes biológicos na 
Biotecnologia. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
AGENTE BIOLÓGICO APLICAÇÕES 
ANTICORPO 
Puri icaç o de ol culas. 
Reagentes de laboratório. 
Reagentes para diagnóstico. 
Imunoterapias. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Anticorpo
 
 
 
42 
 
2.7 Ácidos Nucleicos 
 
Os ácidos nucleicos são moléculas formadas pela associação de nucleotídeos (Figura 
2.8). Cada nucleotídeo é formado por um radical fosfato, uma ose (uma pentose) e uma 
base nitrogenada. A ose do DNA é a desoxirribose e a ose do RNA é a ribose. 
O DNA é composto por duas fitas dispostas em uma dupla hélice. Cada adenina de uma 
cadeia se liga a uma timina da outra. Cada citosina de uma cadeia se liga a uma guanina 
da outra (Figura 2.9). Essas ligações se fazem por meio de pontes de hidrogênio. 
 
 
Figura 2.8: Estrutura de um Nucleotídeo:mostra as suas partes constituintes, 
fosfato, pentose e base nitrogenada. 
Fonte: Modificada de en.wikipedia.org. Aceso em: 31 jul. 2015. 
 
 
 
43 
 
As moléculas de RNA são constituídas por uma sequência de ribonucleotídeos, 
formando uma cadeia (fita) simples. 
Podemos classificar o RNA em três tipos básicos, que diferem entre si com relação ao 
peso molecular: o RNA ribossômico, representado por RNAr (ou rRNA), o RNA 
mensageiro, representado por RNAm (ou mRNA) e o RNA transportador, representado 
por RNAt (ou tRNA). 
a) RNA ribossômico é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do 
ribossomo, organoide relacionado à síntese de proteínas na célula. 
b) RNA mensageiro é o de peso molecular intermediário e atua conjuntamente com os 
ribossomos na síntese proteica. 
c) RNA transportador é o mais leve dos três e encarregado de transportar os 
aminoácidos que serão utilizados na síntese de proteínas (Figura 2.10). 
 
 
Figura 2.9: Estrutura da molécula de DNA: mostra a sua configuração em dupla 
hélice e a disposição das bases nitrogenadas. 
Fonte: Modificada de en.wikipedia.org. Acesso em: 31 jul. 2015. 
 
 
 
 
44 
 
A informação para a produção de 
diferentes moléculas de proteínas está 
codificada na dupla fita do DNA, e para 
que haja a expressão dessas proteínas é 
necess rio que a in or aç o se a 
transcrita e u a ol cula de A 
 ensa eiro que a leva at os 
ribossomos, os quais realizarão a 
tradução dessa informação a proteínas, 
sendo montado o peptídeo 
correspondente. Este processo faz parte 
do Dogma Central da Biologia 
Molecular. Sendo assi se esta elece 
na c lula o fluxo da informação genética 
que segue em uma direção única: do 
DNA ao RNA, do RNA ao polipeptídeo. 
Há uma exceção a esta regra; o caso dos retrovírus cu o aterial heredit rio A; 
eles dependem de uma enzima denominada transcriptase reversa, que lhes permite 
transcrever a informação no sentido do RNA para o DNA. 
 anto as c lulas procarióticas quanto as eucarióticas apresentam algumas diferenças em 
relação às etapas da síntese de proteínas e aos mecanismos de regulação 
correspondentes (Figura 2.11). 
 
 
 
Figura 2.10: Estrutura do RNA: mostra a 
sua configuração em fita simples. 
Fonte: commons.wikimedia.org. Acesso em: 
31 jul. 2015. 
 
 
 
45 
 
Veja na Tabela 2.5 como o DNA pode ser utilizado na forma de agente biológico, na 
área de Biotecnologia. 
 
 
 
 
Figura 2.11: Etapas de síntese de proteínas em células procarióticas e eucarióticas. 
Fonte: A autora 
 
 
 
 
46 
 
 
2.8 Síntese da Unidade 
 
Nesta Unidade foi possível conhecer mais a respeito dos agentes biológicos que são 
utilizados como ferramentas biotecnológicas. Lemos sobre a aplicação das células, 
microrganismos (vírus, bactérias e fungos), anticorpos e o próprio DNA como agentes 
biológicos, atualmente bem explorados pelos pesquisadores na área de Biotecnologia. 
 
Tabela 2.5: DNA como agente biológico na área da Biotecnologia. 
Fonte: a autora 
 
AGENTE BIOLÓGICO APLICAÇÕES 
DNA 
Identificação de microrganismos patogênicos. 
Controle da qualidade dos alimentos. 
Medicina molecular nos diagnósticos, tratamentos 
personalizados, terapias gênicas. 
Testes genéticos nas avaliação dos riscos à saúde. 
Agronomia e pecuária, nos métodos seletivos mais 
eficientes. 
Industria farmacológica. Exemplos: proteínas terapêuticas, 
vacinas recombinantes e de DNA. 
Pratica forense. Exemplo: identificação das pessoas. 
Estudos antropológicos e evolutivos. 
 
 
 
47 
 
2.9 Atividades 
 
1. Liste os Agentes Biológicos; em seguida, apresente três aplicações de cada um deles 
na área da Biotecnologia. 
2. Descreva de forma resumida o funcionamento das Enzimas. 
3. Explique o por quê da utilização de microrganismos como um dos principais agentes 
biológicos na área da Biotecnologia. 
 
 
 
 
 
48 
 
 
 
 
49 
 
 Unidade 3 
Unidade 2 . Bioprocessos 
 
Os Bioprocessos correspondem ao desenvolvimento de equipamentos e processos para a 
fabricação de produtos como alimentos, rações, produtos farmacêuticos, nutracêuticos, 
produtos químicos, polímeros e papel, a partir de materiais biológicos. A engenharia de 
bioprocessos é um conglomerado de matemática, biologia e design industrial, e consiste 
em vários espectros como projetos de biorreatores, estudo de fermentadores (modo de 
operação). Há os bioprocessos fermentativos, que são os mais estudados, e os 
bioprocessos enzimáticos, tão importantes quanto. Ainda veremos os bioprocessos 
tradicionais e os bioprocessos submersos. 
 
3.1 Processos Fermentativos 
 
Um dos primeiros processos fermentativos foi a produção de vinhos e cervejas em 
escala industrial. Durante do século XX, a grande expansão de importantes áreas como 
a da Microbiologia Industrial tornou possível, perante o desenvolvimento de processos 
baseados no metabolismo microbiano, a produção de diversas substâncias, como 
acetona, butanol, etanol, ácido cítricos, antibióticos, as quais hoje são essenciais no 
nosso dia a dia. Por ser o primeiro processo fermentativo industrial a se desenvolver em 
condições assépticas, o processo Weizmann é considerado um marco histórico na 
biotecnologia industrial. Na atualidade, os processos fermentativos possibilitam novas 
aplicações, tanto na área ambiental como na fabricação de alimentos e aditivos, de 
produtos químicos e de medicamentos. 
A distinção entre Bioprocessos e Processos Químicos está calcada na natureza dos 
catalisadores utilizados em suas reações. Os Bioprocessos são conduzidos mediante 
 
 
 
50 
 
ação de agentes biológicos, sendo, portanto, as transformações catalisadas 
enzimaticamente. 
Em que pesem as complexidades e particularidades dos Bioprocessos, podemos dividi-
los em três estágios: 
Etapa 1. - etapa que antecede a transformação, é denominada de à montante 
(upstream); 
Etapa 2. - etapa de transformação propriamente dita; 
Etapa 3. - etapa de à jusante (downstream). 
Há autores que incluem a transformação na etapa de à montante. No entanto, por 
envolverem diferentes procedimentos, somos pela divisão de um Bioprocesso em três 
etapas e não em duas. 
O termo processos fermentativos ainda nos dias de hoje é relacionado a qualquer 
processo microbiano operado em grande escala, independentemente de ser ou n o u a 
fermentação. Já o termo fermentador se usa co o sin ni o de iorreator desi nando 
o recipiente onde ocorre o processo. eno ina os eta olis o o con unto de reaç es 
qu icas de de radaç o cata olis o e de s ntese (anabolismo) de su stâncias e u 
organismo. As primeiras liberam energia, as outras a consomem. 
O processo energético nas células de organismos pluricelulares e na maioria dos 
microrganismo é realizado com base no metabolismo das moléculas orgânicas; a 
energia gerada desse processo utili ada para a anutenç o de sua estrutura e para suas 
atividades. o eta olis o cata lico a de radaç o de co postos or ânicos e 
 ol culas enores, conhecidas como monômeros, libera energia. Sendo assim, uma 
parte desta ener ia ser acumulada sob a forma de Adenosina Trifosfato, ATP, e a parte 
restante dissipada na forma de calor. 
Vias energéticas como a Respiração e a Fermentação s o as principais vias de 
degradação de compostos orgânicos, o catabolismo. A quantidade de energia li erada e 
os produtos inais di ere se a o idaç o do co posto or ânico or total ou parcial. a 
 
 
51 
 
 lic lise a licose de radada at u a ol cula de três car onos, o piruvato. Em 
presença de oxigênio, a entrada do piruvato no ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa 
permitem a quebra total da glicose em CO2 e H2O, liberando uma grande quantidade de 
energia sob a forma de ATP, conhecida como respiração aeróbia. 
 o processo er entativo no qual ocorre a reduç o do piruvato ou de algum de seus 
derivados, muitos microrganismos produzemoutras substâncias orgânicas, assim como, 
acetona, butanol, etanol, ácido láctico, ácido acético e glicerol. 
Estas reações de fermentação são realizadas usualmente em ambientes em que o 
substrato se encontra em abundância, sendo reduzida a quantidade de energia obtida. O 
fator que determinará se algumas leveduras e bactérias, ou até mesmo as células 
musculares, irão realizar respiração ou fermentação, será a presença ou ausência de 
oxigênio (Figura 3.1). 
 
Figura 3.1: Respiração e Fermentação. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
 
 
 
 
52 
 
As etapas da Respiração e de algumas formas de Fermentação estão representadas nas 
equações que se seguem na Figura 3.2. 
O metabolismo é composto por duas vias, uma 
de síntese e a outra de degradação, que são 
denominadas Anabolismo e Catabolismo 
(Figura 3.3), respectivamente. Moléculas como 
os aminoácidos e ácidos graxos pode entrar 
e deter inados pontos das vias cata licas da 
 licose conver indo para a produç o de 
ener ia e de pequenas ol culas si ples (CO2, 
H2O e NH3 . nversa ente al uns dos 
co postos inter edi rios do cata olis o s o 
os pontos de partida para vias anabólicas. 
 
Figura 3.2: A. Etapas da Respiração; B. e C. Etapas da Fermentação 
Fonte: Elaborada pela autora. 
 
 
Figura 3.3: Esquema que demonstra 
as duas vias que compõem o 
metabolismo: Catabolismo e 
Anabolismo. 
Fonte: Elaborada pela autora 
 
 
 
53 
 
É importante lembrar que as vias metab licas n o s o revers veis ou se a o ca inho 
se uido na de radaç o de u a ol cula parcial ou total ente di erente do ca inho 
de s ntese correspondente podendo inclusive ocorrer e di erentes or anelas celulares. 
Esta separaç o espacial acilita a regulação enzimática do metabolismo, que ocorre com 
o menor desperdício de matéria e energia. 
Todos os microrganismos possuem vias metabólicas primárias, mas existem outras vias 
metabólicas secundárias específicas. A ativação de umas e/ou de outras depende do 
microrganismo e das condições em que ele se desenvolve, seja in vitro ou ex vitro. 
Os metabólitos primários fazem parte do metabolismo de qualquer microrganismo, pois 
est o relacionados co o cresci ento e a trans or aç o de nutrientes e io assa. Os 
principais produtos do metabolismo primário dos microrganismos são etanol, ácido 
láctico ou aminoácidos. 
Por outro lado, os metabólitos secundários, mesmo sendo desnecessários no crecimento 
microbiano, possuem papel importante na sobrevivência em ambientes competitivos 
que contam com escassez de nutrientes. Os metabólitos secundários são representados 
pelos antibióticos, alcaloides, pigmentos, algumas enzimas e toxinas. 
A escassez de nutrientes no meio limita o crescimento dos microrganismos; sendo 
assim, a população microbiana passa por algumas fases. A seguir, observe a descrição 
de cada uma delas, segundo Jorge (2012) (Figura 3.4): 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.4: Fases do crescimento microbiano. 
Fonte: Elaborada pela autora. 
 
 
 
 
54 
 
• Fase de latência (fase lag): tempo requerido para que as bactérias possam 
restaurar as enzimas e os intermediários metabólicos necessários ao crescimento; nessa 
fase, as células estão sintetizando DNA, transcrevendo RNA, produzindo proteínas de 
forma geral. O número de microrganismo permanece constante. 
• Fase logarítmica ou fase de crescimento exponencial (fase log): o 
microrganismo é suprido com abundância de nutrientes e o acúmulo de substâncias 
inibitórias é de pouca importância fisiológica. O número de células aumenta em 
progressão geométrica, à medida que o tempo cresce em progressão aritmética. 
• Fase estacionária: em um determinado momento o crescimento logarítmico 
cessa e as células entram na fase estacionária. Nesse momento um ou mais nutrientes 
críticos estão diminuídos ou exauridos e produtos tóxicos, principalmente ácidos, estão 
acumulados. O número de bactérias viáveis continuam constantes em seu valor máximo, 
pois o número de novas células é igual o número de células que estão morrendo. 
• Fase de declínio ou morte: a morte das bactérias ocorre principalmente por 
acúmulo excessivo de produtos tóxicos e escassez de nutrientes. Acredita-se que o 
acúmulo de determinadas substâncias possa inibir determinadas rotas metabólicas 
essenciais aos microrganismos. 
Com vistas ao desenvolvi ento de u Bioprocesso a escolha do icror anis o ter 
que ser feita em função de suas vias metabólicas; e as condições de cultivo dependerão 
do objetivo da fermentação, um metabólito primário ou um metabólito secundário. 
Uma escolha crucial para a realização dos Bioprocessos, envolvendo microrganismo, é 
a composição do meio de cultura. Essa escolha dependerá das necessidades metabólicas 
do microrganismo escolhido. O meio escolhido deve conter todos os nutrientes 
necessários nas concentrações adequadas, que iram variar em função do microrganismo 
e do objetivo do processo. Seguem alguns dos meios mais comuns utilizados em 
laboratório: 
1. Água. 
 
 
55 
 
2. Uma fonte de energia e de carbono: glicose, amido etc. 
3. Fonte de nitrogênio: inorgânica - exemplos: sulfato de amônia, nitrato de potássio; 
orgânica - exemplos: asparagina, succinato de amônia, glutamato, ureia; ou complexa 
- exemplos: farinha de soja, peptona. 
4. Sais minerais - e e plos os ato de pot ssio (K2HPO4 ou KH2PO4), sulfato de 
magnésio (MgSO4 7H2O), cloreto de cálcio (CaCl2). 
5. Ele entos-traço - exemplos: ferro, zinco, manganês, cobre, cobalto, molibdênio. 
Considerando-se que a utilização dos bioprocessos visa principalmente à exploração 
comercial, os meios definidos acabam sendo substituídos por matérias-primas de baixo 
custo como, por exemplo, soro de leite, melaço de cana ou de beterraba, amido de 
milho. Em alguns casos, a matéria-prima passa por um tratamento prévio com métodos 
físicos e/ou químicos. 
Caso o bioprocesso envolva um processo enzi tico o eio dever levar, além do 
substrato adequado, os elementos necessários para que a enzima possa desenvolver sua 
atividade catalítica (precursores e cofatores). 
Um dos critérios de escolha de um microrganismo como a melhor ferramenta para se 
realizar o processo de fermentação economicamente viável é o de que esse 
microrganismo deve ser capaz de se multiplicar rapidamente, sintetizando grande 
quantidade do produto a partir de uma matéria-prima barata. Atualmente, existem 
Bancos e Coleções de Cultura que comercializam esses tipos de linhagens de 
microrganismos como culturas puras, geneticamente estáveis e aptas para o cultivo em 
grande escala. 
As linhagens de microrganismos, para que sem tornem ainda mais aptas a serem 
utilizadas na indústria, passam por uma série de alterações genéticas, como mutações ou 
recombinações, obtidas no laboratório. Com isso, algumas vias metabólicas, 
especialmente as do metabolismo secundário, podem ter sido modificadas, visando ao 
aumento da síntese do produto desejado e com isso evitando a produç o de al u as 
substâncias desnecessárias. 
 
 
 
56 
 
Muitas linhagens de microrganismos que tiveram suas vias metabólicas alteradas de 
alguma forma acabam sobrevivendo muito pouco tempo no meio ambiente. Porém, 
como regra geral, as linhagens industriais n o deve ser pato ênicas ne produ ir 
to inas. A produç o de edica entos ou de vacinas u caso especial que e i e 
medidas especiais de segurança. 
Os microrganismos fazem parte de um grupo biológico muito diversificado 
fisiologicamente, mas que ainda é pouco explorado. Portanto, há muita expectativa em 
relação a estudos de linha ens e a ientes co condiç es e tre as. Atual ente n o 
é necessário o desenvolvimento de processos individuais para cada microrganismo que 
se apresente apto para ser utilizado em escala comercial, pois a tendência está pautada 
na transferência de genes correspondentes a algum dos microrganismos conhecidos, 
adaptados às condições industriais.