BIOTECNOLOGIA BIOINFORMÁTICA (ARA)

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BIOTECNOLOGIA & BIOINFORMÁTICA 
Conteúdo do Crédito Digital: Biotecnologia Vegetal; Biotecnologia 
Animal; Biotecnologia Ambiental; Biotecnologia Industrial. 
Site para AVD: https://simulado.eadwyden.com.br/alunos/ 
PERÍODO AVD: 26 DE MAIO – 11 DE JUNHO 
 
Introdução: A biotecnologia envolve a utilização de seres vivos (células) ou partes 
destes (como proteínas, moléculas, lipídeos, carboidratos, material genético etc.) 
a fim de fabricar ou modificar produtos ou processos para a utilização específica. 
Essa tecnologia revolucionária é uma área multidisciplinar (engloba as grandes 
áreas da Biologia, Química e Engenharia) e altamente fascinante. 
 
A cada dia, a biotecnologia vem ganhando espaço em diferentes áreas, trazendo, 
na maioria das vezes, soluções úteis, rápidas e fáceis e que podem solucionar 
graves problemas que assolam o mundo, como a fome, resistência a pragas em 
plantas, e ajudar na produção de medicamentos, vacinas, melhoramento genético, 
análise de DNA, diagnóstico, recuperação de áreas poluídas e uma série de outras 
aplicações. 
 
Obs.: A biotecnologia pode ser dividida por áreas; de acordo com suas aplicações, 
podemos ter: Biotecnologia Vegetal, Biotecnologia Animal, Biotecnologia Industrial 
e de Combustível, Biotecnologia Ambiental. Nos dias de hoje, não temos como fugir 
dela; aqui, vamos explorar suas aplicações nos produtos e processos gerados a 
partir de seres vivos ou parte deles e veremos como podemos utilizar os recursos 
biológicos ao nosso redor para criar produtos e gerar conhecimento. 
 
Biotecnologia Vegetal 
https://simulado.eadwyden.com.br/alunos/
A Biotecnologia Vegetal se preocupa com o melhoramento de plantas, como 
aumento da disponibilidade de nutrientes, resistência a pragas, melhor 
crescimento do vegetal, produção de medicamentos, vacinas e enzimas nas células 
vegetais (Células do tipo eucarionte com núcleo celular, organelas membranosas. 
Diferem das células animais pela presença de parede celular, composta por 
celulose, e cloroplastos, responsáveis pela fotossíntese.) 
 
O crescimento de plantas de acordo com alguma característica favorável é 
realizado há milhões de anos, como, por exemplo, o processo de domesticação do 
milho, em que eram escolhidas espécies fáceis de serem colhidas, armazenadas e 
com maior produtividade. Hoje, sabemos que os vegetais eram escolhidos de 
acordo com características de interesse e que isso leva ao que chamamos de 
seleção artificial. Ou seja, estamos selecionando vegetais de acordo com a 
característica genética desejável há muito tempo. 
 
Além disso, as células vegetais possuem uma característica interessante, que é a 
totipotência. Em outras palavras, as células vegetais podem se reproduzir e formar 
todos os tecidos daquele vegetal. A partir de uma célula vegetal, é possível gerar 
uma planta inteira. A Biotecnologia Vegetal teve seu avanço com as técnicas 
de cultivo de tecido vegetal (Referente ao crescimento de células vegetais em 
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laboratório) em laboratório e as técnicas de engenharia genética (Conjunto de 
técnicas utilizadas para alterar o material genético (DNA) de um ser vivo). 
 
Cultivo de Células Vegetais IN VITRO 
Devido à capacidade de totipotência das células vegetais, a transformação 
genética pode acontecer em qualquer célula do tecido ou órgão do vegetal. Em 
condições adequadas, ela pode se regenerar e formar uma planta novamente. 
As vantagens do cultivo in vitro de células vegetais incluem: 
 Manutenção das características genéticas e, assim, da qualidade do vegetal. 
 Produção em larga em escala. 
 Controle das condições fisiológicas a partir do controle das condições de 
crescimento. 
 Melhoramento genético. 
 
Obs.: Para cultivar um organismo vivo, é necessário fornecer as condições de 
nutrientes, como açúcares, vitaminas, sais orgânicos e inorgânicos, hormônios, 
aminoácidos e água, além das condições físicas, como luminosidade, temperatura, 
umidade, pH e a assepsia. 
 
Os meios de cultura podem ser semissólidos, pela adição de ágar ou líquidos. 
Apesar das células vegetais serem consideradas totipotentes, são necessários 
hormônios que estimulam o crescimento do vegetal e os padrões de crescimento, 
como o surgimento de raiz, caule, calos, brotamento e órgãos vegetais. Os 
principais hormônios utilizados nas culturas incluem as auxinas e as citocininas. 
Dependendo da concentração deles no meio de cultura, podem estimular diversos 
padrões morfológicos de crescimento, como, por exemplo, o aumento de auxinas no 
meio estimula a formação de raízes e o de citocininas estimula o brotamento ou os 
ramos. 
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A micropropagação é a forma mais comum de propagar um vegetal a partir de 
células ou tecidos vegetais; com isso, cria-se plantas idênticas geneticamente. 
Pode ser realizada por meio da cultura de sementes, cultura meristema (células 
indiferenciadas ou em estágio embrionário), cultura de calo (tecido tumoral 
vegetal de crescimento desorganizado), cultura de gemas (pode ser das gemas 
apicais ou das gemas auxiliares; é o início de novos ramos nas plantas), cultura 
antera (cultura de células haploide, ou seja, parte da estrutura reprodutora de 
algumas plantas), cultura de suspensão celular (obtidas por células individuais de 
qualquer parte do vegetal), cultura de protoplasto (célula vegetal sem a parede 
celular, que é retirada por digestão enzimática em laboratório). 
 
Como é possível perceber, existem diversas formas de propagar um vegetal em um 
meio de cultura in vitro. Vale ressaltar que a cultura de meristema é bastante 
utilizada por ser livre de fitopatógenos, principalmente vírus, uma vez que, por 
serem tecidos embrionários e indiferenciados, não possuem um sistema de 
vascularização por onde esses patógenos possam se disseminar (Figura 1). 
 
Plantas Transgênicas: Princípios e métodos 
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Todo ser vivo é formado por células, e elas possuem o ácido desoxirribonucleico 
como material genético, o famoso DNA. Isso significa que todo mundo tem DNA 
como informação genética, desde uma pequena bactéria até o maior animal do 
mundo, como a baleia azul, passando pelos seres humanos, animais de todos os 
portes e tamanhos e pelas plantas. Não é interessante que a informação genética 
na terra seja similar entre os seres vivos? 
 
Em todos os seres vivos, é o DNA que armazena as informações genéticas e 
características de cada espécie. O que nos diferencia entre toda essa 
biodiversidade é a quantidade de DNA e de informações genéticas que possuímos. 
Por exemplo, sabemos que os seres humanos possuem 3 bilhões de pares de bases 
de nucleotídeos, divididos em 46 cromossomos, a bactéria E. coli possui 4,6 milhões 
de bases de nucleotídeos em um único cromossomo, um gato doméstico possui cerca 
de 3 bilhões de pares de bases de nucleotídeos divididos em 38 cromossomos, e o 
milho, 177 milhões de pares de bases de nucleotídeos divididos em 20 
cromossomos, ou seja, cada espécie possui uma quantidade definida de material 
genético. 
 
Mas o que o DNA tem de tão especial? 
É nele que estão contidas as informações para produzir as proteínas de um ser 
vivo, que nós chamados de genes (Parte do DNA que tem a informação para 
produzir uma proteína). Toda proteína vem de uma informação genética, e as 
proteínas fazem parte das nossas características e exercem diversas funções 
tanto para a célula quanto para um organismo como um todo. 
 
O processo de transformação do DNA em proteína é chamado de expressão gênica 
e envolve duas etapas: a transcrição e a tradução. Na transcrição, um conjunto de 
enzimas e proteínas participa do processo de produção do ácido ribonucleico 
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(RNA). O RNA é uma cópia do DNA contendo a informação paraprodução da 
proteína, e esse RNA é, então, traduzido nos ribossomos para uma linguagem de 
aminoácidos, que é a linguagem das proteínas. Com esses princípios, temos o dogma 
central da biologia molecular, que diz como o DNA é passado para as células filhas 
e como ele é expresso em uma proteína (DNA->RNA->PROTEÍNA) (Figura 2). 
 
Conclusão, no DNA, temos os genes, e todo ser vivo possui DNA. A expressão de 
um gene é muito similar entre os diferentes seres vivos. Com base nesses achados, 
cientistas se questionaram: “E se eu pegar o gene (DNA) de uma espécie e colocá-
lo em outra espécie? Será que essa célula que está recebendo este gene vai 
produzir a informação contida nele?”. Com isso, temos o surgimento dos 
transgênicos (trans = diferente e gênico = gene). 
 
Os cientistas não só conseguiram como fazem os transgênicos, que são espécies 
que receberam um gene (DNA) de outra espécie e, devido à similaridade do 
processamento dessa molécula entre os seres vivos, é possível produzir aquela 
característica nova no ser vivo que a recebeu. 
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Você sabe qual a diferença entre transgênicos e OGM (Organismos Geneticamente 
Modificados)? 
 
Um OGM é um organismo que sofreu qualquer alteração no seu material genético 
(DNA), enquanto transgênicos são os organismos que receberam um gene de outra 
espécie. Todo transgênico é um OGM, mas nem todo OGM é um transgênico. 
 
Uma planta transgênica pode ser criada por meio da transferência de um gene de 
interesse (também chamado de gene doador) para a planta, fazendo com que ela 
adquira aquela nova característica, pela técnica do DNA recombinante, que faz 
parte da engenharia genética. Para transferir um gene de uma espécie para outra, 
primeiro é necessário obter o gene de interesse, inseri-lo em um vetor de DNA e 
ligar os dois, o que gera o DNA recombinante. Então, este é inserido na célula 
hospedeira, que passará a produzir essa característica (Figura 3). 
 
Mas o que precisamos para criar um transgênico? 
DNA DOADOR: Gene de interesse para clonagem / gene a ser inserido em outra 
espécie ou célula; 
 
ENDONUCLEASE DE RESTRIÇÃO: Enzima que corta o DNA, tanto o DNA doador 
quanto o DNA vetor, em locais específicos, de modo que o DNA doador é inserido 
no vetor; 
 
VETOR: DNA utilizado para inserir o gene de interesse na célula hospedeira, 
funcionando como veículo para transformação. 
 
DNA LIGASE: Enzima utilizada para ligar as extremidades livres e adaptáveis do 
DNA do vetor e do DNA doador e, assim, formar o vetor recombinante; 
 
CÉLULA HOSPEDEIRA: Célula na qual será inserido o vetor com o gene-alvo (pode 
ser qualquer tipo de célula; nesse caso, uma célula vegetal). 
 
A técnica envolve a obtenção do DNA de interesse, o gene com a característica 
que se quer adicionar ao tecido vegetal. Trata-se do corte do gene com enzimas 
de restrição, que corta o DNA, deixando extremidades livres de fita simples, 
chamadas de extremidades coesivas. Depois disso, é necessário escolher o vetor, 
sendo os mais empregados os plasmídeos. Entretanto, dependendo do seu objeto, 
pode-se utilizar vetores de vírus, cosmídeos e os cromossomos artificiais. De 
qualquer modo, todo vetor deve ter essas três características em comum: sítio 
para corte pela enzima de restrição, origem de replicação e um gene marcador que 
vai permitir a seleção de quem recebeu ou não o DNA recombinante. 
Selecionado o vetor, ele também é tratado com a mesma enzima de restrição que 
o gene doador. Em seguida, ambos são colocados juntos (em um microtubo), 
contendo a enzima DNA ligase. Nesse momento, devido ao corte coesivo realizado 
pela enzima de restrição, tanto no DNA doador quanto no vetor, as extremidades 
do corte se ligam pela complementariedade do DNA (A-T e C-G), e a DNA ligase 
termina de ligar o DNA do vetor com DNA de alvo, gerando uma molécula de DNA 
recombinante. E é assim que chamaremos essa molécula agora. 
Nesse momento, ainda temos um problema: colocar o DNA recombinante dentro 
da célula vegetal. 
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O DNA recombinante pode ser inserido dentro da célula vegetal através de várias 
técnicas. São elas: 
Microinjeção: É uma técnica adaptada da transformação animal para a 
transformação vegetal. Consiste na utilização de microinjeção do DNA 
recombinante direto no núcleo da célula. É uma técnica trabalhosa e que requer 
diversos equipamentos para realização, porém garante maior precisão da 
transformação. 
 
Eletroporação: Envolve a utilização de choques elétricos com voltagem e duração 
controlados, que induzem a formação de poros na célula por onde o DNA 
recombinante entra. No entanto, a eletroporação é utilizada para células 
desprovidas de paredes celular por meio de digestão enzimática, os chamados 
protoplastos. 
 
Agrobacterium tumegaciens: É um sistema natural de transfecção. Esta bactéria 
é descrita por infectar alguns vegetais e inserir um plasmídeo no material genético 
da célula. No processo de infecção no ambiente, o plasmídeo carrega genes que 
geram o tumor vegetal, também chamado de galha-da-coroa. No laboratório, esse 
plasmídeo, chamado de plasmídeo T, é modificado, retirando-se os genes que 
causam o tumor e adicionando-se o gene doador. Assim, quando a bactéria infecta 
a célula vegetal, o plasmídeo T é transferido, e o gene de interesse é inserido no 
genoma do vegetal (Figura 4). 
 
Biobalística: Método de transferência de genes para uma célula de forma direta. 
O DNA recombinante é associado a micropartículas de tungstênio ou ouro e 
bombardeado contra a célula vegetal-alvo. Todo o processo acontece em um 
acelerador de partículas, onde adquirem velocidade suficiente para atravessar a 
parede celular vegetal e o núcleo, inserindo o DNA recombinante dentro da célula 
vegetal. 
 
A metodologia mais utilizada para transformação vegetal é o 
sistema Agrobacterium tumegaciens, porém a escolha da transferência do DNA 
recombinante para a célula vai depender do tipo de tecido vegetal, da espécie, do 
vetor e tamanho do gene que se está transferindo. 
 
Nenhuma técnica garante 100% de transformação do tecido vegetal, então é 
necessário selecionar as células que de fato receberam o DNA recombinante. Para 
isso, é levado em consideração uma característica do vetor, que é a presença do 
marcador de seleção. O gene marcador de seleção permite selecionar as células 
que receberam o DNA recombinante por meio de alguma característica de 
resistência a substâncias tóxicas, geralmente resistência a antimicrobianos ou 
herbicidas. Ou seja, a célula vegetal que não recebeu o DNA recombinante, na 
presença da substância tóxica, morre, enquanto a célula que recebeu o DNA 
recombinante e, portanto, com o gene marcador, terá o mecanismo de resistência 
e, com isso, sobreviverá. 
 
Após a seleção, a célula vegetal é cultivada em meios de cultura in vitro a fim de 
estimular a formação da planta. Estudos para determinação da produção do gene 
de interesse são realizados. Antes de uma planta transgênica ser liberada para 
uso, existe uma regulamentação que garante a biossegurança e a bioética na sua 
utilização e liberação. Após todos os estudos de comprovação de sua eficácia, seu 
uso e seus impactos, a planta pode ser produzida em campo em larga escala. 
 
Aplicações das Plantas Transgênicas 
A tecnologia do DNA recombinante permitiu criar uma variedade de vegetais com 
características novas e que conferem alguma vantagem de cultivo, como 
resistência a pragas, vírus, herbicidas, aumento de tamanho ou nutricional. 
Existem diversas plantas transgênicas disponíveis para o consumo direto ou 
indireto (subprodutos), e sua legislação e autorização de consumo e cultivo 
dependem da legislação de cada país. 
 
Dentro desta lista, podemos citar: milho, arroz, feijão, tomate, abóbora, algodão, 
batata, alfafa, maçã, cana-de-açúcar. A cada ano, a lista de produtos transgênicosaumenta, e diversos estudos são conduzidos nessa área. Além, é claro, dos 
subprodutos, com destaque para o óleo de cozinha, derivados de soja, milho ou 
algodão. 
 
Como saber se um produto é transgênico? 
No Brasil, está regulamentado o uso da letra “T” em maiúsculo e negrito nas plantas 
e alimentos que contenham algum derivado de produto(s) transgênico(s). Muita 
discussão ainda ocorre acerca dos seus benefícios e malefícios. Diante disso, cada 
consumidor tem o direito de saber e de escolher se consome ou não um produto 
transgênico. 
 
A aplicação de plantas transgênicas não se restringe apenas à melhoria do cultivo 
ou de fatores nutricionais. Alguns pesquisadores vêm trabalhando na produção de 
vacinas e bioprodutos em tecidos vegetais. Isso é uma proposta da Biotecnologia 
Vegetal, onde genes para produção de antígenos são inseridos em tecidos vegetais, 
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que passam a expressar essa proteína; quando ingeridos, o sistema imunológico 
reconhece e desenvolve uma resposta imunológica de memória. Além disso, a 
produção de anticorpos humanos em plantas também tem sido realizada, e os 
anticorpos podem ser utilizados para o tratamento de doenças. 
 
Nos dias atuais, pesquisadores estão fazendo com que arroz e trigo expressem 
anticorpos anticâncer que podem ser utilizados como terapia e no diagnóstico de 
câncer de mama, pulmão e cólon. Apesar de muitos destes produtos estarem em 
fase de desenvolvimento, existe uma enorme expectativa quanto à sua utilização e 
eficácia. Em outras palavras, estamos criando biofábricas com as células vegetais 
para produção de diversos antígenos para vacinas, anticorpos e enzimas. 
 
VERIFICANDO O APRENDIZADO 
01. As enzimas de restrição, também chamadas de endonucleases, são 
primordiais para a tecnologia do DNA recombinante. Qual o papel delas 
nesta tecnologia? 
a) Gene de interesse para clonagem / gene ser inserido em outra espécie 
ou célula. 
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b) Enzima que corta o DNA, tanto o DNA doador quanto o DNA vector, em 
locais específicos, de modo que o DNA doador é inserido no vetor. 
c) Enzima utilizada para ligar as extremidades livres e adaptáveis do DNA 
do vetor e do DNA doador, formando, assim, o vetor recombinante. 
d) Enzima que faz a ligação entre as fitas de DNA do gene doador e do 
vetor. 
e) Enzimas que fazem cópias de DNA. 
 
Gabarito: B – As enzimas de restrição (endonucleases) são conhecidas como as 
tesouras moleculares, pois permitem a realização de cortes na molécula de DNA 
em regiões específicas. Tanto o DNA alvo quanto o vetor são tratados com a mesma 
endonuclease, para realizar cortes no DNA com extremidades coesivas, ou seja, 
um pedaço do DNA fica fita simples podendo se ligar o DNA alvo ao vetor. 
 
02. Após a criação do DNA recombinante, ele precisa ser inserido na célula 
vegetal. Existem diferentes métodos para transformação genética. Entre 
os métodos de transformação abaixo. Qual deles NÃO é considerado para 
transformação genética em plantas: 
a) Microinjeção. 
b) Sistema Agrobacterium. 
c) Eletroporação. 
d) Cultivo de meristema. 
e) Biobalística. 
 
Gabarito: D – O cultivo de meristema é realizado para se obter um isolamento das 
células vegetais em laboratório, utilizando meios de cultura. Portanto, não é uma 
técnica para se inserir o DNA recombinante e criar plantas transgênicas. 
 
Produção Animal 
Quando a produção animal começou a ser uma atividade comercial, os animais 
passaram a ser selecionados de acordo com suas características desejáveis ao 
produtor, como, por exemplo, pelo melhor rendimento, melhor adaptação ao 
ambiente, ganho de peso, maior produção, entre outras. Esses animais eram 
cruzados entre si e, assim como na Biotecnologia Vegetal, usa-se uma seleção 
artificial, chamada de melhoramento genético. 
 
O melhoramento genético e a Biotecnologia Animal podem ser aplicados a todos os 
animais, e os de maiores interesses econômicos incluem os bovinos, suínos, as aves, 
os ovinos e caprinos. Esse melhoramento depende de três fatores: fenótipo, 
genótipo e o ambiente. Assim, no caso dos animais, não basta apenas ter a 
informação genética (DNA) para determinada característica; são necessárias 
condições ambientais distintas de alimento e manejo. Com o uso da biotecnologia, 
é possível reconhecer os genes de interesses e as alterações gênicas (chamadas 
de mutações), acelerando sua expressão e/ou adicionando um gene novo. Além do 
melhoramento genético das características alimentares e de criação do animal, 
também é possível desenvolver animais-modelo para o estudo de diversas doenças, 
produção de vacinas, biofármacos, animais como biorreatores para produção de 
proteínas e enzimas e até em transplantes. 
 
Animais Transgênicos: Princípios e Métodos 
Os conhecimentos sobre o DNA e a informação genética levaram a grandes avanços 
em diversas áreas, inclusive na Biotecnologia Animal. Os animais são organismos 
pertencentes ao reino Animalia, pluricelulares formados por células eucariontes e 
com capacidade de locomoção. 
 
O material genético na forma de cromossomos está organizado aos pares, o que 
significa que cada animal possui dois genes, um vindo do macho e outro da fêmea, 
e, portanto, chamados de diploides. De acordo com a lei de Mendel, uma 
característica irá se sobressair sobre a outra, chamada de gene dominante (o gene 
que é expresso) e gene recessivo (o gene que não é expresso). Com isso, surge o 
conceito de alelo gênico, onde o mesmo gene para a mesma característica é 
herdado do macho e outro da fêmea, mas não são idênticos, são formas 
alternativas daquele gene, onde as características de um dos alelos ou ambos 
podem ser expressas no animal. 
 
O descobrimento dos alelos gênicos levou a grandes avanços no melhoramento 
genético de animais. Além da tecnologia do DNA recombinante para aumentar ou 
adicionar uma característica de interesse nova no animal, existem muitos testes 
moleculares que visam identificar o alelo gênico que apresente as características 
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desejadas e, assim, estimular o cruzamento entre esses animais. Assim, 
conhecendo o alelo gênico, é possível realizar cruzamentos para que o alelo seja 
propagado por toda a população daquela espécie. De qualquer forma, a 
Biotecnologia Animal não é fácil, pois, em muitos casos, mais de um gene está 
associado a uma única característica no animal, o que dificulta o melhoramento e 
abre espaço para mais estudos e pesquisas. 
 
No caso dos animais, a alteração do material genético ocorre no embrião, durante 
a fecundação. Uma das limitações do melhoramento genético é que os cruzamentos 
seletivos entre os animais só permitem a propagação de características da mesma 
espécie. A partir da tecnologia do DNA recombinante, é possível criar animais 
transgênicos, que são aqueles que adquirem, de forma artificial, um gene de outra 
espécie e, assim, uma característica nova e de interesse. 
 
A criação de animais transgênicos tem três objetivos principais: 
 A criação de animais como biofábricas para a produção de alguma molécula de 
interesse terapêutico. 
 A criação de animais como modelos de doenças genéticas. 
 A criação de animais para produção pelo ganho de características nutritivas, 
como a diminuição da quantidade de gordura e ganho de massa muscular ou ainda 
pela resistência a determinadas infecções. 
A criação do DNA recombinante envolve a seleção do gene de interesse, seu 
tratamento com enzimas de restrição, a escolha do vetor, onde será inserido o 
gene de interesse para ser transportado para célula hospedeira. O vetor também 
é tratado com a mesma enzima de restrição, que tem a função de cortar o DNA de 
ambos e gerar extremidades possíveis de ligação. A ligação entre o gene de 
interesse e o vetor vai ser realizada pela DNA ligase, gerando, então, o DNA 
recombinante. 
 
O DNA recombinante precisa serinserido e estar presente em todas as células do 
animal, e isso só é possível pela sua inserção do vetor ainda no embrião ou nas 
células germinativas, os espermatozoides ou óvulos. Assim, além do preparo do 
DNA recombinante, é preciso remover as células-alvo (nesse caso, as células 
germinativas), inserir o DNA recombinante e, depois, colocá-lo em um animal que 
sirva de barriga de aluguel para desenvolvimento do feto. 
 
Existem diferentes técnicas para isso. Vamos conhecer agora as mais empregadas: 
A microinjeção de DNA 
 
A utilização de um retrovírus como vetor 
 
A transferência de genes em células-tronco embrionárias 
 
A transferência nuclear 
 
Outras formas de transgenia em animais estão em estudo e incluem a 
transferência de gene mediada por espermatozoides, alteração genética mediada 
por exemplo de modal, transferência de gene mediada por cromossomo artificial, 
transplante de células testiculares, entre outras. 
 
Aplicações dos animais transgênicos 
Produção de biofármacos 
Biofámarcos são medicamentos produzidos ou extraídos em organismos vivos. Em 
outras palavras, os animais são usados como biofábricas para produção de 
proteínas de interesse médico. As proteínas obtidas pela tecnologia do DNA 
recombinante, ditas proteínas heterólogas, geralmente são proteínas plasmáticas, 
pois são mais fáceis de serem produzidas e obtidas em animais, algumas das 
proteínas produzidas em animais transgênicos incluem albumina, alfa-1-
antitripsina, hormônio do crescimento, eritropoetina, fator de coagulação IX ou 
fator VIII. 
 
A vantagem na utilização de animais transgênicos para produção farmacêutica é 
uma elevada produção do biofámarco em um rebanho pequeno e as alterações na 
proteína após sua expressão, formando proteínas com conformação correta para 
seu funcionamento. Em alguns sistemas, como nas bactérias, após a expressão, nem 
sempre as proteínas se encontram funcionais, pois não passaram pelas alterações 
necessárias para ter sua forma ativa. 
 
Animais transgênicos para a produção 
A criação de animais transgênicos para produção, que sejam resistentes a doenças, 
é uma área que requer mais estudos para entender como ocorre o processo e o 
desenvolvimento das doenças nestes animais. Entretanto, já é possível criar porcos 
e vacas resistentes à gripe suína, febre aftosa e encefalopatia espongiforme 
(conhecida como mal da vaca louca). 
 
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Muitos estudos têm buscado aumentar a concentração de proteína no leite e em 
seus derivados pela técnica do DNA recombinante. Por exemplo, 80% do leite de 
vaca é composto pela proteína caseína, que é importante para o processo de 
coagulação e formação de queijo, um produto derivado do leite. Pesquisadores 
adicionaram mais dois genes, CSN2 e CSN3, para aumentar em duas vezes a 
quantidade de caseína no leite, o que levaria a um aumento na produção de queijo, 
sendo então lucrativo para as empresas. 
 
Outro ponto interessante seria criar vacas com baixo teor de lactose. A 
intolerância à lactose é um problema em alguns indivíduos e que acomete, 
principalmente, a população da Ásia. A ideia de produzir leite com menos lactose 
veio pela criação de animais transgênicos, que têm adição do gene que codifica a 
enzima lactase, responsável pela quebra da lactose, podendo gerar assim um leite 
com menos lactose. 
 
Além disso, estudos tentam aumentar a taxa de crescimento de porcos, por meio 
do melhoramento do leite de porcas. Durante a criação de porcos, um dos maiores 
problemas que afetam o seu desenvolvimento é seu aleitamento curto. 
Pesquisadores, então, criaram porcas transgênicas, inserindo o gene da 
lactalbumina bovina e aumentando as proteínas que compõem o leite. O aumento na 
quantidade de proteínas do leite levou a um crescimento mais acelerado de leitões, 
diminuindo o tempo de criação. 
 
Também é possível criar ovelhas com maior produção de lã, porcos e vacas com 
carne menos gordurosa, mais musculosos, resistentes a doenças, com menos 
produção de poluentes etc. Dentre todos os casos, o mais interessante é o do 
salmão transgênico disponível para consumo no Canadá e nos EUA que está em teste 
em diversos outros países, incluindo o Brasil. O salmão transgênico é o primeiro 
animal liberado para consumo e levou cerca de 25 anos para ser testado quanto à 
sua segurança e aos processos regulatórios e, agora, passa pela aprovação da 
população. 
 
O salmão leva cerca de 30 a 34 meses para crescer e ser utilizado para consumo. 
Já o salmão transgênico leva de 16 a 20 meses. Essa vantagem iria aumentar a 
produção de salmão e atender à alta demanda desse peixe atualmente. O salmão 
transgênico é chamado de salmão AquAdvantage, onde foi usado o gene do 
crescimento do salmão-rei, obtido no oceano pacífico, no salmão do atlântico pela 
tecnologia do DNA recombinante, o que permitiu que estes animais se 
alimentassem o tempo todo e sem parar durante o período de crescimento. Sua 
criação é feita em tanques artificiais e são usadas apenas fêmeas estéreis. Existe 
muita discussão bioética e de biossegurança quanto ao seu uso em todo o mundo. 
 
Animais transgênicos em transplantes (xenotransplantes) 
Transplante de órgãos permitem, a partir de cirurgia, a troca de um órgão doente 
(fígado, rim, baço, coração etc.) por um órgão saudável. Todo ano, mais de 30% dos 
indivíduos que estão na fila de espera para um transplante de órgãos morrem. A 
biotecnologia tenta suprir essa necessidade, abrir novos horizontes para que mais 
vidas sejam salvas e zerar filas de transplantes. Com isso, a possibilidade de 
transplantes de órgãos de animais para humanos abriu mais uma área de estudo, 
os chamados xenotransplantes. 
 
No xenotrasplante, podem ser utilizados tecidos, órgãos ou partes de um animal 
para o ser transplantado no humano. O animal mais utilizado tem sido o porco e, 
com modificações genéticas, tem sido promissor para o transplante. Os porcos são 
utilizados como modelos por terem seus órgãos similares aos humanos, mas a 
rejeição do órgão de um animal pelo corpo humano ainda é um problema. Para 
resolver essa ponte, as técnicas de biotecnologia são utilizadas para alterar o 
material genético destes animais e facilitar a aceitação do órgão pelo nosso corpo. 
Os Estados Unidos e a Alemanha realizaram alterações e transplantes de órgão de 
porcos para macacos com resultados promissores. A ideia aqui é silenciar ou retirar 
os genes do porco que levam à rejeição do órgão em humanos, o que é possível pela 
técnica de edição genética chamada CRISPR-CAS9, com a inserção de genes que 
codificam proteínas capazes de inibir o sistema imunológico naquele tecido ou 
órgão, evitando a sua rejeição. Esta última é realizada a partir da adição do gene 
pela tecnologia do DNA recombinante. Também existe a possibilidade de se inserir 
genes humanos a fim de diminuir as características do animal e, por conseguinte, 
a rejeição. 
 
Animais transgênicos como modelos de doenças 
O ser humano possui mais de 20 mil genes em cada uma de suas células, e muitas 
doenças estão associadas a alterações nesses genes. Para encontrar uma cura, é 
preciso entender como a doença funciona, e os animais transgênicos são 
desenvolvidos com esses genes para se entender seu real papel nas doenças 
humanas, os chamados animais-modelo de doenças humanas. Isso é possível devido 
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à similaridade genética, anatômica e fisiológica destes animais com o ser humano 
e o fato de o material genético dos seres vivos ter a mesma composição, o DNA. 
Inicialmente, camundongos transgênicos foram desenvolvidos para uma enorme 
variedade de doenças. Hoje, podemos ter porcos, ovelhas e gado como modelos 
para doenças genéticas, como, por exemplo, retinite pigmentosa, mal de Alzheimer, 
câncer, doença de Crohn, insuficiência renal, doenças neurodegenerativas, estudo 
de envelhecimento, diabetes, obesidade, vírus oncogênicos,enfim, as aplicações 
são diversas. 
 
Os animais mais utilizados como modelo de estudo de doenças em laboratório são 
os ratos, camundongos, cães, coelhos e porcos. Eles são criados através da inserção 
do DNA recombinante por duas formas: a inserção de um gene humano suspeito de 
causar a doença ou o silenciamento de um gene já presente no animal pela inserção 
de um gene repressor no seu genoma, lembrando que a criação de animais 
transgênicos envolve a inserção do gene no embrião ou nas células germinativas. 
 
VERIFICANDO O APRENDIZADO 
01. Após criar o DNA recombinante no laboratório, ele precisa ser inserido na 
célula animal. Para criar um animal transgênico e garantir que todas as 
células do animal vão possuir o DNA recombinante e ser um transgênico, em 
que tipo de célula é preciso realizar a transformação? 
a) Células somáticas garantem que todas as células vão possuir o DNA 
recombinante. 
b) Qualquer célula do animal pode ser usada para se criar um transgênico, 
pois possui a capacidade de totipotência. 
c) Apenas nas células germinativas, no óvulo e espermatozoide, pois após a 
fecundação todas as células do animal vão levar adiante o genes inserido. 
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d) Nas células germinativas, no óvulo e espermatozoide e nas células 
embrionárias ainda no estágio inicial do desenvolvimento. Assim, garante-
se que todas as células do animal serão transgênicas. 
e) Apenas nas células embrionárias em estágio inicial. 
 
Gabarito: D – Para que um animal receba o DNA recombinante contendo o gene de 
outra espécie, é necessário que o processo aconteça nas células germinativas, nos 
óvulos ou espermatozoides, mas também pode ser inserido nas células embrionárias 
iniciais. 
 
02. Dentre as diversas possibilidades que a criação de animais transgênicos 
trouxe, a que representa uma aplicação na produção inclui: 
a) A possibilidade de transplante interespécies, o chamado 
xenotransplante. 
b) A produção de leite com menos lactose. 
c) A produção de fator de coagulação IX e faror VIII para tratar hemofilia 
B e A. 
d) Modelos de estudos para doença de Parkinson. 
e) Criação de animais de estimação variados. 
 
Gabarito: B – A aplicação da Biotecnologia na produção visa aumentar o rendimento 
da produção, criando animais resistentes a doenças, com maior produção de carne, 
leite e menor teor de gordura, bem como características importante para venda 
do produto, com o leite com menos lactose para pessoas alérgicas. 
 
Principais Poluentes e Seus Impactos no Meio Aquático 
A biotecnologia ambiental tem suas aplicações principalmente na descontaminação 
de ambientes pelo uso de microrganismos ou outros seres vivos (biorremediação), 
reciclagem de nutrientes, preservação da biodiversidade, e, por isso, está cada 
vez mais presente em projetos ambientalmente sustentáveis. Ela está associada a 
todas as atividades humanas que afetam de forma direta ou indireta o meio 
ambiente. Portanto, aqui procuramos resolver problemas como o excesso de lixo, 
esgoto e qualquer efluente gerado pelas indústrias, pela agropecuária, agricultura, 
mineração, entre outras atividades. 
 
Para entendermos a Biotecnologia Ambiental, vamos precisar dar uma olhada nas 
leis e formas que regem o nosso planeta. Uma das mais importantes diz respeito à 
lei da conservação de massas, que diz que nada no nosso planeta se cria, tudo se 
transforma. Podemos dizer que todos os recursos naturais utilizados são 
transformados em outros produtos. 
Existem três parâmetros que determinam a qualidade de vida do nosso planeta: 
 Produção 
 Recursos naturais 
 Poluição 
A população mundial, de acordo com a Organização das Nações Unidas (ONU), em 
2020, é de cerca de 7,79 bilhões de pessoas. Só no Brasil, temos cerca de 211,8 
milhões de pessoas, e a perspectiva é que isso aumente ainda mais com o passar 
dos anos (ALVES, 2019). Os recursos naturais são os elementos do ambiente e da 
natureza que são utilizados pela população. Quando se fala em recursos naturais, 
podemos pensar em tecnologia, economia e meio ambiente. 
 
Os recursos naturais são classificados em: 
Renováveis: Aqueles que, após sua utilização, ficam disponíveis novamente para uso: 
água, ar e biomassa. 
Não renováveis: Aqueles que, após sua utilização, não estão mais disponíveis para 
uso: combustível fóssil, minerais, urânio, cálcio, fósforo, entre outros. 
 
A poluição surge pela utilização dos recursos naturais pela população, gerando 
substâncias ou energia prejudiciais ao meio ambiente. A poluição pode afetar a 
atmosfera (gases como o ar), litosfera (solo e rochas) e a hidrosfera (água) de 
forma negativa. Existem diversos parâmetros para avaliar seu impacto no meio 
ambiente. Podemos citar como poluentes o esgoto doméstico e industrial, efluentes 
gasosos, vazamento de óleo e petróleo, aterros sanitários, agrotóxicos, plásticos, 
chorume, entre outras formas de contaminação e poluição. Seus efeitos podem ser 
a nível local, regional ou global. Hoje, esforços para diminuir e/ou reverter os 
efeitos da poluição têm sido abordados em todos os países. 
 
Com a expansão da população, ocorre o aumento do uso de recursos naturais e, 
como consequência, a poluição. Apesar dos esforços para um desenvolvimento 
sustentável, os danos ambientais gerados pela poluição só tendem a crescer. 
 
O ambiente aquático se torna um dos mais afetados, uma vez que, além de compor 
os ecossistemas, pode ser utilizado por diversos animais, plantas e seres humanos, 
seja para recreação, seja para alimentação. Engana-se quem pensa que a poluição 
não chega até os seres humanos, pois existem várias formas de carregar a poluição 
e seus contaminantes. 
A água faz parte dos recursos naturais renováveis devido ao ciclo da água ou ciclo 
hidrológico, que diz respeito ao movimento que a água faz entre a atmosfera e a 
superfície terrestre, passando por processos de evaporação, condensação, 
precipitação, infiltração e transpiração. A água é indispensável para manutenção 
da vida e pode ser encontrada em rios, lagos, mares, oceanos, no lençol freático ou 
em geleiras (Figura 9). 
 
Vale ressaltar que nem toda a água da superfície da terra pode ser consumida por 
animais e seres humanos, o que limita ainda mais este recurso. A poluição da água 
pode acontecer por elementos químicos, físicos ou biológicos que são liberados 
como consequência, principalmente, de esgoto doméstico ou industrial, efluentes 
industriais e atividades agrícolas, metais pesados (cobre, chumbo, zinco, cadmio, 
entre outros), hidrocarbonetos e pesticidas. 
 
Nesse momento, não podemos considerar contaminação e poluição a mesma coisa, 
pois a contaminação ocorre quando existe um risco à saúde do homem e na poluição 
ocorre um desequilíbrio ecológico. Ou seja, contaminação nem sempre está 
associada à poluição, e vice-versa. Um ambiente pode estar poluído e não ser um 
risco para a saúde do homem, assim como um ambiente pode estar contaminado e 
ser um risco para a saúde do homem, embora não esteja poluído, pois não leva a um 
desequilíbrio ecológico. 
 
Para avaliarmos a qualidade desses ambientes, podemos usar os bioindicadores e 
os biomarcadores: 
 
Bioindicadores: São um grupo de espécies ou gêneros que crescem em determinada 
condição biológica, podendo estar em abundância ou não, dependendo da espécie, 
mas que reflete as oscilações ambientais e o impacto antropológico (feito pelo 
homem a partir da poluição). 
 
Biomarcadores: São as variações a nível molecular, celular, fisiológico ou até 
comportamental que acontecem com as espécies que estão naquele ambiente e que 
indicam uma alteração prejudicial do ambiente. Exemplos: bioacumulação, 
biotransformação, estresse oxidativo, diversas proteínas, parâmetros 
hematológicos, imunológicos, reprodutivos etc. 
 
Para ser considerado um bioindicador, a espécie deve ser sensível às variações do 
ambiente, e, assim, conseguir indicarum desequilíbrio ambiental causado pela 
poluição. Com isso, os bioindicadores mais utilizados são os macroinvertebrados 
bentônicos, que são um grupo de invertebrados visíveis a olho nu, como as espécies 
e os gêneros dos filos Mollusca, Arthropoda, Annelida e Platyhelminthes, entre 
outros. Estes vivem no fundo do ambiente aquático se alimentando de substâncias 
depositadas. Sua diminuição no ambiente indica poluição (Figura 10). 
 
 
Os principais biomarcadores utilizados nas amostras de ambientes aquáticos 
incluem a atividade da enzima acetilcolinesterase, concentração de metalotionínas, 
atividade da catalase, da glutationa S-transferase, capacidade antioxidante, 
lipoperoxidação. Esses testes são realizados em laboratório e dependerão da 
espécie que está sendo testada. Alterações nessas atividades indicam poluição 
ambiental pela alteração do metabolismo, fisiologia ou comportamento do animal. 
A poluição da água é um problema grave em todo o mundo, o que é impulsionado 
pelo aumento da população e o uso dos recursos naturais. Apesar de ser um recurso 
natural renovável, a água poluída ou contaminada não pode ser usada para o 
consumo de animais e seres humanos. 
 
Sabemos como identificar a poluição, como medir os poluentes biológicos, 
orgânicos e inorgânicos, mas o que temos feito para melhorar isso? 
Tratamento da água residual 
A poluição e/ou contaminação de ambientes aquáticos diminui a disponibilidade de 
água para consumo e todas as atividades associadas aos seres humanos, como as 
industriais e de irrigação. Os poluentes precisam ser tratados antes de serem 
liberados no ambiente novamente. As águas provenientes da ação dos seres 
humanos e depois descartadas são ditas águas residuais e são constituídas pelos 
resíduos industriais, agrícolas e pelo esgoto. O objetivo do tratamento é diminuir 
a carga de poluentes que será liberada no ambiente. 
O tratamento de águas residuais pode ser dividido em fases: 
 TRATAMENTO PRELIMINAR: Remoção de resíduos sólidos grosseiros que 
acabaram por parar no esgoto por descarte incorreto. O uso de filtros e calhas 
ajuda neste processo. 
 
 TRATAMENTO PRIMÁRIO: Resíduos sólidos e sedimentos, como areia, pedras 
e outros elementos são removidos pela caixa de areia e ficam no fundo do 
tanque. A parte liquida segue para a próxima etapa. 
 
 TRATAMENTO SECUNDÁRIO: Parte biológica, onde se usa microrganismos 
em tanques de aeração, para consumir a matéria orgânica presente na água. Os 
microrganismos consomem a matéria orgânica para o seu crescimento gerando 
flocos biológicos, o lodo. Nessa etapa, podem ser utilizados microrganismos 
aeróbicos (utilizam o oxigênio para o seu metabolismo) ou microrganismos 
anaeróbicos (não utilizam oxigênio para o seu crescimento). Depois disso, o 
líquido sofre um processo de decantação, onde o lodo formado vai para o fundo 
do tanque. 
 
 TRATAMENTO TERCIÁRIO: Acontece a remoção dos microrganismos, 
principalmente os que apresentam algum risco para o homem. Poluentes 
específicos também são removidos, como amônia e fósforo. 
 
O tratamento de água residual faz parte da Biotecnologia Ambiental, ao 
transformá-la em água menos poluída pelo uso de microrganismos. As tecnologias 
mais avançadas já permitem o reuso da água residual, como, por exemplo, para a 
produção de biogás e biofertilizantes. 
A biotecnologia entra na utilização dos biodigestores, que são equipamentos 
fechados que permitem que bactérias anaeróbicas cresçam. Nesse equipamento, é 
colocada toda a água residual contendo matéria orgânica, que será decomposta em 
um processo chamado de biodigestão. Nesse processo, as bactérias anaeróbicas 
alimentam-se de toda matéria orgânica presente na água, gerando o biogás, 
composto, principalmente, por metano, e biofertilizantes, compostos pela parte 
sólida da decomposição. O biogás pode ser utilizado como gás de cozinha, gerar 
energia e até abastecer um veículo. A parte sólida da biodigestão pode ser 
utilizada como biofertilizantes para plantas. 
 
Curiosidade 
A biodigestão é usada principalmente por indústrias de alimentos, bebidas e 
na agropecuária, levando ao melhor aproveitamento dos resíduos industriais, à 
redução da geração de lodo, redução da utilização de produtos químicos e mão 
de obra. 
Biorremediação 
Uma das grandes aplicações da Biotecnologia Ambiental é a biorremediação, 
tecnologia que visa reduzir ou remover poluentes do meio ambiente pela utilização 
de organismos vivos. Em outras palavras, quando um ambiente está poluído, alguns 
organismos, como plantas, microrganismos, fungos, algas ou algumas enzimas 
produzidas por organismos, são utilizados para digerir, alimentar-se do poluente 
e, assim, eliminá-lo daquele ecossistema, gerando produtos do metabolismo que são 
menos tóxicos, como, por exemplo, água, biomassa, gases, sais minerais, entre 
outros. Os biodigestores que permitem que a biodigestão aconteça são exemplos 
de biorremediação. 
 
A biorremediação pode ser aplicada para tratamento de águas poluídas por 
agrotóxicos, chorume, efluentes industriais, esgoto doméstico, óleo, petróleo e 
plástico. As aplicações são finitas, e vários estudos estão sendo desenvolvidos com 
esses organismos. 
 
Existem duas formas de aplicar a biorremediação: 
Biorremediação in situ: Aquela em que o organismo ou microrganismo é utilizado 
para digerir o poluente no local da poluição. Entretanto, uma preocupação desse 
método é liberar o organismo no ambiente e este crescer sem controle, afetando 
o ecossistema daquele local. 
Biorremediação ex situ: Quando ocorre a remoção do poluente do ambiente para 
outro local a fim de tratá-lo com os organismos ou microrganismos digestores. Um 
dos principais problemas nesse tipo de procedimento é a retirada de grande 
quantidade de poluente, como em um vazamento de petróleo. 
 
Os microrganismos são bastante estudados para o uso na biorremediação; por 
exemplo, sabemos que algumas espécies dos 
gêneros Pseudomonas, Proteus, Bacillus, Penicillium são capazes de degradar 
petróleo e seus derivados. Achomobacter, Pseudomonas 
Athrobacter, Penicillum, Aspergillus, Fusarium podem degradar alguns derivados 
de combustível e resíduos industriais. Bactérias Alcaligenes e Pseudomonas podem 
utilizar o metal crômio, Bacillus e Escherichia podem usar o cobre do meio etc. No 
entanto, uma importante questão é como utilizar esses microrganismos sem afetar 
o ecossistema, pois seu crescimento descontrolado pode gerar outro problema de 
desequilíbrio ambiental. 
 
Quando falamos em biorremediação e na utilização desses organismos para digerir 
os poluentes, precisamos pensar também nas condições de vida (temperatura, pH, 
umidade, toxidade, nutrientes e oxigênio) desses organismos. Como todo ser vivo, 
é necessário pensar nas condições químicas, físicas e biológicas do seu 
crescimento, seja na biorremediação in situ, seja na ex situ. 
 
A biorremediação tem sido apontada como solução para o excesso de poluição 
causada pelo homem, pois utiliza organismos vivos encontrados naturalmente no 
ambiente para transformar o poluente em produtos menos tóxicos e de baixo custo 
comparados com outras técnicas para despoluição. Porém, precisa ser bem pensado 
e estudado, afinal o organismo ali inserido pode gerar outro problema de 
desequilíbrio ambiental. 
 
VERIFICANDO O APRENDIZADO 
01. Os bioindicadores são úteis para entendermos o impacto da poluição 
ambiental entre os diversos parâmetros utilizados para estabelecer um bom 
bioindicador. Podemos usar: 
a) Variações a nível molecular, celular, fisiológico ou até computacional que 
acontecem com as espécies que estão naquele ambiente. 
b) A utilização de biodigestores. 
c) Espécies do gênero Pseudomonas, Proteus, Bacillus, Penicillium, que são 
capazes de degradar petróleo e seus derivados. 
d) Grupo de espécies ou gêneros que crescem em determinada condição 
biológica, podendo estar emabundância ou não, dependendo da espécie, 
mas que reflete as oscilações ambientais e o impacto antropológico (feito 
pelo homem através da poluição). 
e) Os peixes, que são bons exemplos de bioindicadores. 
 
Gabarito: D – Os bioindicadores são espécies sensíveis à variação negativa no 
ambiente e capazes de detectar e serem utilizados como parâmetros da qualidade 
do ambiente. 
 
02. Muitos estudos têm sido realizados na área da biorremediação, técnica que 
promete resolver o problema de diversos poluentes e, assim, melhorar a 
poluição ambiental. Diante disto, qual é a melhor definição de 
biorremediação? 
a) É a produção de remédios a partir de bactérias. 
b) O uso de espécies como indicadores da qualidade ambiental. 
c) É o tratamento da água residual a fim de diminuir ou eliminar os 
poluentes. 
d) É aplicar remédios no ambiente a fim de matar microrganismos 
contaminantes. 
e) É a utilização de bactérias, principalmente para a limpeza de ambiente 
contaminados por poluentes. 
 
Gabarito: E – A biorremediação busca tratar, remediar ambientes poluídos pelo 
uso de organismos vivos. O princípio é a utilização do poluente com fonte de 
nutrientes para esses organismos, que irão utilizá-los e transformá-los em 
produtos menos poluentes. 
 
Características e Conceitos da Biotecnologia Industrial 
A Biotecnologia Industrial visa a substituição de processos industriais por 
processos mais limpos e menos poluentes pelo uso de organismos ou de partes 
destes. O melhoramento industrial pode ser aplicado a diversas indústrias, como a 
de alimentos, farmacêutica, cosmética, química, entre outras. A diminuição da 
poluição, conservação dos recursos naturais e redução dos custos pelo uso de 
tecnologias, como os biorreatores, bioenergia, biocombustíveis, produção de 
polímeros biodegradáveis e enzimas, são algumas de suas atribuições. 
 
A Biotecnologia Industrial tem transformado a forma de produzir diversos 
produtos e permite a produção de outros. Como exemplos de produtos produzidos, 
destacam-se: 
1. Vinho 
2. Cerveja 
3. Pão 
4. Queijo 
5. Iogurte 
6. Vinagre 
7. Leite fermentado 
8. Produção de alguns antimicrobianos, como penicilina 
9. Produção de bioprodutos em grande quantidade 
 
O uso de microrganismo no processo de produção, seja pelo seu crescimento, seja 
pelo seu metabolismo, no processo chamado de fermentação. 
 
Importante 
Os bioprodutos se referem a novos produtos “desenvolvidos a partir de organismos 
e/ou partes constituintes destes”', que podem substituir ou elevar a produção de 
produtos de fontes não renováveis. 
 
Na Idade Média, já era possível observar o uso de microrganismos, bactérias e 
fungos, para produção de alimentos (pão, cerveja e vinho). Ao longo dos anos, esses 
processos foram otimizados, e podemos usar os chamados biorreatores para 
produção deles. A engenharia genética contribuiu bastante para o aprimoramento 
destas metodologias. 
 
Na fermentação é o processo de obtenção de energia que algumas bactérias e 
fungos possuem que não utiliza oxigênio e, portanto, é anaeróbica. A principal fonte 
de energia são os açúcares e seus derivados; por exemplo, no leite, temos a lactose, 
na fruta, a sacarose, no trigo, o amido. Uma vez captado o açúcar pelo 
microrganismo, iniciam-se as reações bioquímicas dentro da célula para obtenção 
de energia. Inicialmente, o açúcar é quebrado em um processo chamado de 
glicólise, para gerar duas moléculas de ácido pirúvico. A diferença da fermentação 
está exatamente no fato de como essas duas moléculas de ácido pirúvico vão ser 
utilizadas pela célula. 
 
Na fermentação, essas duas moléculas são convertidas a um produto de interesse 
pela indústria e, dependendo do produto, a fermentação recebe o seu nome. Por 
exemplo, temos bem estabelecida na indústria quatro tipos de fermentação, a 
fermentação alcoólica, cujo produto é o álcool ou etanol, utilizado na indústria 
cervejeira, de vinho e na produção de pão e bolos; fermentação láctica, em que o 
produto é o ácido láctico, usado para produtos derivados do leite, como queijo e 
iogurte; fermentação acética, em que o produto é o ácido acético usado para 
produzir o vinagre; na fermentação butírica, o ácido butírico produzido é utilizado 
para alterar as características da manteiga, dando origem à manteiga rançosa 
(Figura 11). 
 
O principal microrganismo usado para fermentação alcoólica é a 
levedura Saccharomyces cerevisiae, que utiliza como fonte de energia: a uva para 
gerar o vinho, a cevada para a produção da cerveja e o trigo para produção de pão 
e bolos. Na fermentação láctica, os lactobacilos são bastante utilizados e são um 
grupo de bactérias encontrado em alguns probióticos. Na fermentação acética, as 
bactérias ditas acéticas, destaca-se o gênero Acetobacter. Este tipo de 
fermentação gera o vinagre, cuja matéria-prima é o vinho; atualmente, é utilizado 
também o suco de diversas frutas, tubérculos, cereais, álcool etc. Na fermentação 
butírica, a principal bactéria fermentadora é Clostridium butyricum, usada para 
alterar as características da manteiga. Uma vez bem estabelecido o processo 
fermentativo e o microrganismo utilizado, esse processo começa a ser aplicado a 
nível industrial, ou seja, em larga escala em equipamentos chamados de 
biorreatores. 
 
O biorreator possui uma entrada para matéria-prima a ser consumida, um sistema 
de agitação e um sistema de efluxo onde a solução vai sair e ser processada para 
a obtenção do produto. Durante o processo, a solução em constante agitação e o 
controle da temperatura, pH, pressão, entre outros fatores, permitem as 
condições ideias de crescimento destes microrganismos. Neles, acontecem os 
bioprocessos, reações bioquímicas feitas por microrganismos ou enzimas que 
alteram a matéria-prima. 
 
Ele atua em quatro grandes campos: Medicamentos; Alimentos; Bebidas e 
Compostos industriais. 
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Aplicações da Biotecnologia Industrial 
A utilização do biorreator vai além da produção desses alimentos mencionados 
anteriormente; eles podem ser empregados para a produção de insulina humana em 
bactérias que receberam o gene da insulina pela tecnologia do DNA recombinante, 
produção de vacinas, de antimicrobianos em larga escala e outros insumos. Por 
exemplo, a bactéria Clostridium acetobulylicum, utilizada para obtenção de 
acetona e butanol pelas indústrias, o fungo Aspergillus niger, empregado na 
produção de ácido cítrico, e a bactéria Pseudomonas denitrificans, para produção 
de vitamina B12. 
 
É importante destacar que uma das grandes aplicações para as indústrias é a 
obtenção de enzimas que possam ser utilizadas como produtos. Essa aplicação 
ganhou destaque na década de 1970, quando o uso de fosfato em produtos para 
lavagens de roupa estava poluindo o ambiente. Para solucionar esse problema, as 
indústrias desenvolveram processos para produzir em larga escala enzimas que 
substituíssem o uso do fosfato, pois produtos de base biológica são menos 
poluentes para o ambiente. 
 
Algumas enzimas são produzidas em grande quantidade nos biorreatores pelo 
crescimento do microrganismos, capazes de sintetizá-las. Ao final do processo, 
essa enzima é extraída para que seja aplicada em algum produto. Além disso, é 
possível adicionar o gene para uma enzima de interesse no microrganismo e fazer 
com que este passe a produzir a enzima. Apesar de conseguimos tirar enzimas de 
qualquer tipo de fonte celular, como vegetais ou animais, os microrganismos são os 
mais utilizados devido ao seu rápido crescimento, à produção em larga escala nos 
biorreatores e às fontes de energia mais baratas. 
Essas enzimas são utilizadas na indústria de alimentos para a produção de queijo 
e suco; têxtil, para a produção de roupas; na indústria de papel e na indústria 
farmacêutica, com diferentes aplicabilidades, até mesmo para a formulação dos 
cosméticos aplicados na estética.Produção de biocombustível 
A Biotecnologia Industrial também se preocupa com o uso de fontes de energias 
renováveis. Atualmente, a fonte de energia mundial são os recursos não renováveis 
derivados do carbono fóssil, como petróleo, carvão e gás natural. Essas fontes são 
limitadas; estima-se que, ainda neste século, ocorra uma possível escassez destes 
recursos, que são altamente poluentes, agravando o efeito estufa pela produção 
de CO2, NO x, SO2, entre outros. 
 
Uma solução para esse problema está no uso e desenvolvimento dos 
biocombustíveis, que são fontes de energia alternativas e renováveis, geradas a 
partir da biomassa, ou seja, de material orgânico de origem vegetal ou animal. 
 
Os principais biocombustíveis incluem: Biogás; Etanol e Biodiesel. 
 
O biogás é obtido a partir da decomposição anaeróbica da matéria orgânica vegetal 
ou animal, do esgoto doméstico ou industrial ou de efluentes industriais diversos, 
por meio de um processo de fermentação. Durante esse processo, há a formação 
do metano e do dióxido de carbono, principalmente e em menor quantidade, de 
hidrogênio, nitrogênio, amônia, ácido sulfídrico, monóxido de carbono, aminas 
voláteis e oxigênio. Entretanto, a produção desses gases varia de acordo com a 
origem da biomassa. 
 
O processo de produção de biogás ocorre nos biorreatores ou biodigestores e são 
compostos por três etapas. São elas: 
 Hidrólise: Ocorre a solubilização do material a ser utilizado no processo. Nesta 
primeira etapa, os constituintes orgânicos são quebrados em compostos mais 
simples e solúveis. 
 Fermentação: Os microrganismos consomem o material orgânico sem o uso de 
oxigênio, por reações químicas anaeróbicas a partir da fermentação. Os 
produtos da fermentação vão ser o lodo, parte sólida, que pode ser utilizada 
como biofertilizante, e produtos como acetato, hidrogênio, CO2, propianato e 
butirato. 
 Metanogênese: Nesta etapa, são utilizados microrganismos chamados de 
metanógenos, que vão utilizar os produtos (acetato, hidrogênio e CO2) obtidos 
na etapa de fermentação para produzir o metano, o biogás que pode ser 
empregado como fonte de energia (Figura 12). 
 
O uso de biogás gera menos poluentes para o ambiente, reduz o desmatamento, a 
economia com os trabalhadores e ajuda na eliminação de dejetos de animais e 
humanos. 
 
A produção de etanol, também conhecido como álcool, faz parte dos 
biocombustíveis por utilizar fontes renováveis para sua geração e poluir menos o 
ambiente. O etanol é um líquido, transparente, volátil e combustível, cuja fórmula 
química é CH 3CH2OH. Dependendo do teor de água no etanol, podemos ter o etanol 
anidro, teor de 0,5%, e o etanol hidratado, teor de 5%. Além de ser utilizado para 
produção de bebidas, produtos farmacêuticos, perfumaria e como antisséptico 
para eliminação de microrganismos, também pode ser empregado como combustível 
ou aditivo, onde cerca de 25% da gasolina é composta por álcool anidro. 
 
As principais fontes para produção de etanol incluem: Cana-de-açúcar; Milho; 
Aveia; Arroz; Cevada e Trigo. 
 
Outras fontes têm sido pesquisadas. O Brasil é o maior produtor de etanol usando 
cana-de-açúcar, que até o momento tem se mostrado a fonte de melhor 
rendimento. Por ser derivado de vegetais, é uma fonte renovável e menos poluente 
que o petróleo; seu processo de produção envolve a fermentação alcoólica. 
 
Como ocorre a produção de etanol? 
Inicialmente, a cana sofre um processo de moagem, gerando o caldo de cana, que 
é posteriormente aquecido, para gerar o melaço. Ao melaço, são adicionados os 
microrganismos fermentadores, normalmente a levedura Saccharomyces, que 
utilizam o açúcar da cana, a sacarose, para obter energia e como produto o etanol 
e CO2. Após a fermentação, é realizada a destilação do mosto fermentado, com o 
objetivo de separar o etanol. No processo de destilação, o mosto fermentado é 
aquecido, e o álcool é evaporado e, depois, refrigerado para que seja condensado, 
e o etanol, separado. O teor de etanol é de 96% e 4% de água. Todo o processo de 
fermentação acontece no biorreator ou em tanques de fermentação. 
 
O diesel ou óleo diesel é um combustivo obtido da destilação do petróleo e usado 
para motores a diesel, principalmente em veículos que precisam de elevada 
potência, como os ônibus, caminhões de grande porte, tratores, na mineração e 
dragagem. Além de utilizar um recurso não renovável para sua produção, ainda 
contribui para o efeito estufa, liberando grande quantidade de gás carbônico, 
oxido de nitrogênio, enxofre, fuligem, entre outros gases. 
 
O substituinte do diesel tem sido o biodiesel, cuja produção é derivada de óleos 
vegetais e gordura animal, com baixos índices de poluição. Os vegetais oleaginosos, 
aqueles ricos em óleos e gorduras, como girassol, amendoim, mamona, soja, milho, 
palma, algodão, entre outros, são a matéria-prima vegetal para produção de 
biodiesel, além de carcaças de animais. Óleos gordurosos de frituras também 
podem ser utilizados. 
 
Processo de produção do biodiesel 
1. A primeira etapa da sua produção envolve a obtenção do óleo puro e a 
eliminação do máximo de água desse material. 
 
2. O óleo e a gordura obtidos são ricos em ácidos graxos, em sua maioria 
formando os triglicerídeos (uma glicerina mais três ácidos graxos). 
 
3. Ocorre uma reação de transesterificação, com a separação da glicerina dos 
ácidos graxos. 
 
4. A glicerina é removida e pode ser utilizada pela indústria de cosméticos, por 
exemplo. 
 
5. Os ácidos graxos separados são colocados em contato com um álcool de 
cadeia curta, como etanol ou metanol, o que leva a uma reação de 
esterificação, ou seja, o ácido carboxílico, presente no ácido graxo, reage 
com o álcool, produzindo éster e água, originando, assim, o biodiesel. 
 
Todo esse processo acontece na usina usando reatores. O biodiesel é misturado 
com diesel comum e segue para consumo – cerca de 12% do diesel é composto pelo 
biodiesel. 
 
VERIFICANDO O APRENDIZADO 
01. Os microrganismos anaeróbicos são os responsáveis pela realização do 
processo de fermentação, podendo ser utilizadas leveduras ou bactérias 
nesse processo. Assinale a alternativa que melhor caracteriza esses 
microrganismos. 
a) Precisam de oxigênio para obter sua energia. 
b) Obtém sua energia através da respiração aeróbica. 
c) Precisam de um ambiente sem oxigênio para que a fermentação aconteça. 
d) Convertem ácido pirúvico em ácido lático. 
e) A fermentação não é utilizada pela Biotecnologia Industrial. 
 
Gabarito: C – A fermentação é uma forma de obtenção de energia anaeróbica, sem 
a utilização de oxigênio. É usada para alterar uma matéria-prima e obter um 
produto de interesse. 
 
02. O uso dos biocombustíveis, como álcool gerado pela fermentação da cana-
de-açúcar e o biodiesel, pode ajudar a diminuir a liberação de gases 
poluentes que contribuem para o efeito estufa. Com isso, o uso de 
biocombustíveis tem sido uma alternativa favorável devido ao fato de que: 
a) São provenientes de fontes não renováveis e podem acabar com essas 
fontes. 
b) Ajudam a eliminar gases poluentes da atmosfera. 
c) Ajudam na economia do país e geram mais empregos. 
d) Destroem os recursos renováveis. 
e) São provenientes de fontes renováveis e emitem menos gases poluentes. 
 
Gabarito: E – O uso de biocombustível é incentivado por usar fontes renováveis e 
emitir menos poluentes, quando comparado aos combustíveis de origem não 
renovável, contribuindo para menores impactos ambientais. 
 
Considerações Finais 
A biotecnologia tem aberto novas oportunidades e formas de se fazer e ser. É 
notório que o avanço científico tem impulsionado cada vez mais o uso de 
tecnológicas com bases biológicas. 
 
Ao longo deste tema, vimos que o uso de transgênicos vegetais e animais podem 
ser produzidos para atender à necessidade das empresas e da população. 
Promessas como os xenotransplantes e plantasque sejam capazes de imunizar um 
indivíduo estão em desenvolvimento neste exato momento. O uso de enzimas 
obtidas de plantas ou microrganismos tem acelerado processos industriais e 
diminuído o impacto ambiental. A Biotecnologia Ambiental e Industrial tem 
proposto novas formas de produção mais eficientes e menos poluentes. A 
biotecnologia é uma área em constante avanço, e, a cada ano, um novo produto 
biotecnológico é lançado e diversos outros estudados. 
 
Referências Bibliográficas 
ALVES, J. E. D. A revisão 2019 das projeções populacionais da ONU para o 
século XXI. Consultado em meio eletrônico em: 4 dez. 2020. 
 
COSTA NETO, P. R. et al. Produção de biocombustível alternativo ao óleo diesel 
através da transesterificação de óleo de soja usado em 
frituras. Quím. Nova vol.23 n.4 São Paulo, 2000. 
 
LEITE, C. C. R.; LEAL, M. R. L. V. O biocombustível no Brasil. Novos estudos. 
CEBRAP N°. 78. São Paulo (2007). 
 
MONQUERO, P. A. Plantas transgênicas resistentes aos herbicidas: situação e 
perspectivas. Bragantia. vol. 64 nº. 4. Campinas, 2005. 
 
REVISTA PROCESSOS QUÍMICOS. Aplicações Industriais da Biotecnologia 
Enzimática. Revista científica da Faculdade de Tecnologia SENAI Roberto Mange. 
Ano 3, nº 5, 2009. Consultado em meio eletrônico em: 4 dez. 2020. 
 
PEREIRA JR., N. Tecnologia de Bioprocessos. Séries em Biotecnologia, v. 1. Escola 
de Química/UFRJ, 2008. 
 
PERES et al. Biocombustíveis: uma oportunidade para o agronegócio brasileiro. 
Revista de Política Agrícola, 2005. 
 
QUISEN, R. C.; ANGELO, P. C. S. Manual de Procedimentos do Laboratório de 
Cultura de Tecidos da Embrapa Amazônia Ocidental. 1. ed. EMBRAPA, 2008. 
 
ROCHA, D. R.; MARIN, V. A. Transgênicos - Plantas Produtoras de Fármacos (PPF). 
Ciênc. saúde coletiva, vol. 16, N°. 7. Rio de Janeiro, 2011. 
 
RUMPF, R.; MELO, O. E. Produção de animais transgênicos: Metodologias e 
Aplicações. Distrito Federal, 2005.