Seminário criação de produto transgênico

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGIA, GENÉTICA E BIOLOGIA CELULAR 
FUNDAMENTOS DE BIOTECNOLOGIA 
PROFESSOR: Igor Vivian de Almeida 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO DE BATATA INGLESA TRANSGÊNICA 
 
 
 
 
 
Acadêmicos:  
Ana Heloisa Venzel – RA: 66999 
Ana Luísa Gonzales Barbosa – RA: 65182 
Carla Cândido – RA: 61162 
Fernanda Telles – RA: 64347 
Gabriela Espindola Amorim Ojeda – RA: 67577 
Kamila Alvares Cherman – RA: 57555 
Luciana Andretta do Nascimento – RA: 30025 
Victor Martin – RA: 77831 
Ueslei Felipe dos Santos – RA: 67266  
 
 
Maringá, Agosto de 2015 
1. INTRODUÇÃO 
 
Batatas são plantas da família das solanáceas, tem entre meio a um metro de altura, e                               
produz flores, frutos e um tubérculo comestível rico em amido. 
A batata começou a ser cultivada há cerca de 8 mil anos na região andina e seu cultivo foi                                     
aperfeiçoado pelos Incas. Foi levada a Europa pelos espanhóis e introduzida no Brasil ​por                           
imigrantes europeus, no final do século XIX, no sul do país, onde as condições de clima eram                                 
mais favoráveis à sua produção, servindo de alimentação básica para os colonos até final daquele                             
século (EMATER/RS, 2008). 
A espécie de batata cultivada no Brasil é a Solanum, ​também conhecida como batata                           
inglesa. Rica em amido, proteínas de alto valor biológico, vitaminas e sais mineirais, é a                             
classificada como a quarta cultura alimentar mais importante no mundo (FAO, 2008). 
No Brasil, a batata inglesa tem grande aceitabilidade pelos consumidores, em todas as                         
regiões do país (NUNES, 2002). No mundo, é um dos principais componentes na dieta das                             
pessoas, sendo consumida por mais de um bilhão de pessoas (PEREIRA et al., 2005). 
A batata­doce, cujo nome científico é ​Ipomoea​, é uma hortaliça tuberosa, também                       
originária da América do Sul. As melhores produções são obtidas em regiões ou épocas com boa                               
precipitação pluvial, seguido de outro de temperatura amena. Solos arenosos facilitam o                       
crescimento lateral das raízes, evitando a formação de batatas tortas ou dobradas. Além disso,                           
facilita a colheita, permitindo o arranquio das batatas com menor índice de danos e menor                             
esforço físico. 
De acordo com Silva et al. (2002), a produção de batata­doce no Brasil diminuiu nas                             
últimas décadas, de 1970 a 2000, em função da redução da área cultivada. 
A batata doce possui características semelhantes a batata inglesa, tem pouca gordura,                       
possui fibras, vitaminas e minerais em quantidades superiores. ​A principal vantagem da                       
batata­doce em relação à batata inglesa é o baixo índice glicêmico, o que faz com que a glicose                                   
seja liberada de forma gradual no organismo, caracteristica esta que tem popularizado cada vez                           
mais o seu consumo principalmente entre os atletas, pessoas que buscam perder peso e                           
portadores de diabetes. 
O índice glicêmico é um fator que diferencia os carboidratos quanto a velocidade de                           
entrada na corrente sanguínea. Quanto maior o IG, mais rápida é essa entrada, maior é a                               
liberação de insulina pelo pâncreas e maiores são as chances de os carboidratos ingeridos se                             
transformarem em gordura e triglicerídeos. 
De maneira geral, os fatores que influenciam na resposta glicêmica são: a natureza do                           
amido (amilose e amilopectina), a quantidade de monossacarídeos (frutose, galactose), a                     
presença de fibras, a cocção ou o processamento, o tamanho das partículas, a presença de fatores                               
antinutricionais (fitatos), a proporção de macronutrientes (proteína e gordura) e interações                     
amido­proteína e amido­gordura (IASI, 2002). 
Uma classificação geral define como baixo índices glicêmicos menores ou iguais a 55;                         
médios, entre 56 e 70; e, alto, acima de 71. O índice glicêmico da batata doce é 77 e o da batata                                           
inglesa, 121. 
Quando o índice glicêmico do alimento ingerido é menor, tem­se, portanto, uma menor                         
demanda insulínica e melhor manutenção da glicemia no corpo. Com isso, obter­se­á uma menor                           
quantidade de secreção de insulina, que é o hormônio responsável pelo metabolismo da glicose e                             
que leva a um maior acúmulo de gordura. Além disso com o consumo de alimentos com alto IG,                                   
após um período curto de tempo, ocorrerá uma queda brusca da glicemia, podendo levar a                             
sensação de fome (IASI, 2002). 
Principalmente por esse motivo, muitas pessoas tem dado preferência à batata­doce, ao                       
invés da batata inglesa. 
Porém, existem algumas desvantagens da batata doce, as quais incluem difículdade no                       
preparo, pois a casca da batata­doce é mais difícil de ser retirada, dificuldade para o corte, devido                                 
à dureza da raiz, além do sabor adocicado. 
Sendo assim, seria interessante o desenvolvimento de uma batata inglesa, cujo sabor e                         
aceitabilidade entre os consumidores fosse mais elevada, que apresentasse um índice glicêmico                       
mais baixo, assim como o da batata­doce.  
Esse trabalho visou avaliar a possibilidade da produção de uma batata inglesa com baixo                           
índice glicêmico, a definição do processo e estudo da aceitabilidade e interesse do consumidor.  
A produção desta batata teria que ser feita por meios da Biotecnologia. ​A biotecnologia                           
consiste em um conjunto de práticas relacionadas à interações biológicas que possam originar                         
substâncias, formas de produção ou até mesmo novas espécies. No que diz respeito à criação de                               
novas espécies, podemos citar a engenharia genética como o grande pilar dessa área da                           
biotecnologia. 
 
A engenharia genética compreende um conjunto de técnicas que visam o aprimoramento                       
ou estruturação genética de determinada espécie de vegetal ou animal conforme as necessidades                         
científicas. Apesar de ser constantemente alvo de acusações polêmicas, a engenharia genética já                         
apresentou inúmeras contribuições para a sociedade. 
Do ponto de vista mais prático a engenharia genética em plantas procura adequar o DNA                             
do vegetal para diversas finalidades como, por exemplo, resistência a pragas e doenças,                         
tolerância a solos pobres em nutrientes, aumento do valor nutritivo, tolerância a altas e baixas                             
temperaturas, aumento de produtividade, fibras mais resistentes, produção de diversos fármacos                     
entre outras aplicações, tudo isso a partir da recombinação do material genético do vegetal. 
A chamada transformação genética é a transferência (introdução) de um ou vários genes                         
em um organismo sem que haja a fecundação ou o cruzamento. Os organismos transformadosgeneticamente recebem o nome de transgênicos e os genes inseridos são denominados de                         
transgenes.  
A principal vantagem no uso da tecnologia dos transgênicos é a possibilidade de                         
transferência de características (genes) de plantas não relacionadas (ou seja, sexualmente                     
incompatíveis) como é o caso das duas espécies de plantas escolhidas. No melhoramento                         
convencional, a troca de genes está limitada somente a espécies que são sexualmente                         
compatíveis 
As características modificadas através da transformação genética podem ser divididas em:                     
característica do tipo input e características do tipo output. Características do tipo input são                           
aquelas relacionadas com o processo produtivo. Esse tipo de característica visa principalmente a                         
redução do custo de produção e abrangem por exemplo plantas transgênicas com resistência a                           
herbicida, doenças e insetos. A maioria das plantas transgênicas já liberadas para plantio                         
comercial contém transgenes para características do tipo input. Características do tipo output são                         
aquelas relacionadas com o consumidor, visando principalmente agregar valor ao produto final,                       
através da melhor conservação pós­colheita ou melhoria nutricional, que é o caso deste estudo.  
 
 
 
 
2. PROBLEMA A SER RESOLVIDO  
 
Em um estudo realizado por MONTEIRO ​et al (2009), traçou­se o hábito alimentar de 47                             
estudantes do sexo feminino, entre 19 e 27 anos. Um questionário de frequência alimentar foi                             
aplicado para verificar o consumo alimentar das participantes. Foi identificado que todas as                         
estudantes consumiam batata inglesa, sendo que 35,6% a consomem de três a quatro vezes por                             
semana. Em relação à batata doce, 66,7% das participantes afirmaram consumir essa variedade,                         
porém em menor quantidade. A grande maioria (57,8%) a consome menos que uma vez na                             
semana.  
Um dos principais motivos pela menor preferência da batata doce é que esta possui um                             
sabor forte e diferente, que não agrada à todos os paladares. A batata inglesa é um dos                                 
tubérculos mais consumidos no Brasil e já está consolidada na maioria dos lares brasileiros. 
A grande maioria de consumidores que prefere a batata doce são os atletas e praticantes                             
de atividade física. Segundo PERES (2006), o sucesso da batata doce na dieta destes                           
consumidores é devido ao seu índice glicêmico. Este índice indica a velocidade com que o                             
açúcar (carboidrato) presente em um alimento alcança a corrente sanguínea. A batata doce, por                           
ser um carboidrato complexo, apresenta baixo índice glicêmico e libera glicose na corrente                         
sanguínea lentamente.  
O consumo apropriado de carboidrato é fundamental para a otimização dos estoques                       
iniciais de glicogênio muscular, a manutenção dos níveis de glicose sangüínea durante o                         
exercício e a adequada reposição das reservas de glicogênio na fase de recuperação. A ingestão                             
de alimentos de baixo índice glicêmico algumas horas antes da atividade física mantém o                           
fornecimento de energia para o atleta mais constante durante a realização desta atividade, o que                             
ajuda o atleta a manter seu rendimento e bom desempenho.  
O consumo de alimentos de baixo índice glicêmico também é favorável para os                         
diabéticos, que devem sempre controlar e monitorar seus níveis de glicose no sangue,                         
procurando evitar picos de glicemia. 
Além do baixo índice glicêmico, a batata doce apresenta mais vantagens nutricionais do                         
que a batata inglesa. A tabela abaixo faz um comparativo entre as duas variedades, considerando                             
100g de parte comestível. As informações nutricionais foram retiradas da Tabela de Composição                         
Química dos Alimentos (EPM/UNIFESP, 2014). 
 
Tabela 1 ­ Informações nutricionais das batatas doce e inglesa 
Variedade  Fibra Alimentar (g)  Cálcio (mg)  Magnésio (mg)  Vitamina A (µg) 
Doce  3  30  25  709 
Inglesa  2.2  12  23  0 
 
Devido à superioridade do valor nutritivo da batata doce, e à preferência da batata inglesa                             
pelo consumidor brasileiro, este trabalho propõe a criação de uma batata inglesa transgênica que                           
contenha as mesmas características nutricionais da batata doce. Deste modo, visamos a criação                         
de um produto com sabor bem aceito pelo público e que apresenta valores nutricionais                           
superiores, beneficiando praticantes de atividade física e também diabéticos, que terão maior                       
opção de consumo. 
 
3. METODOLOGIA 
 
Para clonar é necessário um vetor, um vetor de clonagem é uma molécula de DNA que                               
tem 3 características fundamentais:  
• É capaz de replicar independentemente do cromossomo da célula hospedeira. 
• Organismos contendo o vetor devem poder se desenvolver preferencialmente em um                       
dado meio, porque o vetor confere ao organismo alguma propriedade física ou química, ou                           
ambas, que lhe permite este crescimento preferencial.  
• O vetor aceita a inserção de DNA adicional em sua molécula de DNA. 
Os vetores de clonagem pertencem a duas classes gerais:  Plasmídeos e  Fagos. 
Plasmídeos são pequenas moléculas circulares de DNA dupla fita, não incorporadas ao                       
genoma das bactéria, são formas autoreplicativas de DNA. Todas as enzimas necessárias para a                           
replicação de um plasmídeo são produzidas pela bactéria hospedeira, embora proteínas                     
codificadas pelo plasmídeo auxiliem na regulação de sua replicação. 
Plasmídeos utilizados para clonagem foram construídos a partir de fragmentos do                     
plasmídeo pBR­322 de E. coli. Todos os plasmídeos usados como vetor devem ter: “replicator”                           
ou origem de replicação, marcador de seletividade e sítio de clonagem. 
Origem de replicação (replicator, replicon): é uma sequëncia específica do plasmídeo,                     
com cerca de 1.000 pb, na qual tem início a replicação do DNA. Neste local há um conjunto de                                     
elementos regulatórios envolvidos no controle do número de cópias do plasmídeo que serão                         
feitas numa única bactéria. No pBR322: replicon pMB1 ­ há produção de 15 a 20 cópias/célula                               
No pBlue Script: forma mutada do mesmo replicon – há produção de 500 a 700 cópias/célula. 
 
 
Após a obtenção do plasmídeo recombinante contendo a sequência de interesse, o                       
próximo passo é colocá­lo na bactéria. Esse processo é denominado transformação. A                       
transformação é um processo ineficiente, porém eficiente o bastante para nossos propósitos. 
Inserção do plasmídeo em bactérias: • Choque térmico (bactérias tornadas “competentes”) •                       
Eletroporação (bactérias normais, em meio de baixa força iônica) Seleção das bactérias                       
transformantes(marcador de seletividade) • resistência a antibiótico  
 
3.1 Etapas do Processo de Clonagem num vetor de expressão plasmídico 
1­ Endonucleases de restrição: Fazem a clivagem da molécula do DNA em seqüências                         
específicas da molécula, geralmente palindrômicas. Ex:  ­GAATTC­CTTAAG­.  
Assim, será realizada a clivagem da molécula de DNA da batata doce com o intuito de                               
obter­se os códons de proteínas que possam gerar glicoproteina em bactérias, que ao serem                           
transferidas na planta da batata inglesa ​(​Solanum tuberosum​)​, acarretará na produção de                       
carboidratos de reserva (amido) de maior complexidade, diminuindo seu indice glicêmico. 
 
2­ Criação do DNA recombinante: Envolve a união de um fragmento de DNA ao                           
plasmídeo, utilizando­se dos segmentos de DNA obtidos na endonuclease de restrição e a DNA                           
ligase (enzima). A clivagem do DNA e do plasmídio com a mesma enzima de restrição gera                               
fragmetos de DNAs que são recombinados por emparelhamentos e as extremidade pela DNA                         
ligase (enzima). Desta forma, o plamídio pode ser transferido para a bacteria de interesse. 
 
3­ Escolha do vetor de clonagem: O vetor escolhido foi o plasmídeo pBR322­ um vetor                             
que suporta um gene de até 15 mil nucleotídeos. Os plasmídeos são os mais utilizados para a                                 
clonagem de pequenos fragmentos de DNA; são geralmente obtidos a partir de células                         
bacterianas, facilmente reintroduzidos nestas células e possuem capacidade autônoma de                   
replicação. 
 
4­ Transferência do DNA recombinante para o hospedeiro:  
Conjugação: Processo de transferência de DNA de uma bactéria para outra, envolvendo o                         
contato entre duas células. A conjugação será mediada pelo plasmídio desenvolvido, designado                       
fator F. Será inoculado em bactérias do gênero ​Rhizobium​. A célula doadora F+ contendo o                             
plasmídeo é capaz de sintetizar um pili sexual. O pili sexual contata a célula receptora F­, o pilus                                   
sexual se retrai e aproxima a célula doadora e receptora. O plamídeo F é transferido como uma                                 
única fita de DNA. Em seguida, as fitas complementares são sintetizadas nas células doadoras e                             
receptoras. Ambas as células passam a ser F+ e sintetizam pilus sexual. 
 
5­ Seleção das células hospedeiras que contém o DNA recombinante.  
 
6­ Produção de inóculo do Rhizobium  
Depois de selecionadas as bactérias portadoras do plasmídeo e com as novas                       
características genéticas, será feito um adubo orgânico com esses microrganismos. Assim, essas                       
bactérias endo­simbióticas serão colocadas no solo e podem formar os nódulos radiculares. 
 
7­ Resultados Esperados 
Após a infecção da planta e formação do rizóbio, as bactérias passarão não somente a                             
disponibilizar nitrogênio, mas também glicoproteínas para a planta. Essas glicoproteínas estarão                     
disponíveis para a participação da síntese de carboidratos através da fotossíntese (Ciclo de                         
Kelvin). Como resultado, obteremos a batata com uma quantidade maior de carboidratos                       
complexos na sua composição, o que deverá diminuir seu índice glicêmico. 
 
3.2  Pesquisa de mercado e aceitabilidade 
Para um melhor resultado e mensuração da porcentagem de aceitabilidade da batata                       
inglesa transgênica, foi realizada uma pesquisa de mercado. A mesma foi realizada através de                           
uma ferramenta fornecida pelo Google, o ​Google Docs, ​onde o documento é fornecido para os                             
entrevistados através de um link e todas as respostas são encaminhadas para uma plataforma                           
também online, que pode ser acessada apenas pelo gerenciador do documento. A pesquisa ficou                           
disponível para o público durante três dias e depois seus dados foram compilados. 
Sua finalidade era de mensurar a aceitabilidade do consumo da batata inglesa                       
geneticamente modificada com as mesmas características de baixo índice glicêmico da batata                       
doce, porém com sabor característico da inglesa.  
 
4. PÚBLICO ALVO E ACEITABILIDADE  
 
O público alvo é a população em geral, que consome ou não batata doce ou inglesa na sua                                   
dieta. O perfil dos entrevistados corresponde, majoritariamente, ao grupo de homens e mulheres                         
entre 20 e 30 anos, que juntos somam cerca de 70% da população amostral. Essa alta                               
concentração de jovens entre 20 e 30 anos na pesquisa é justificável por se tratar de uma                                 
pesquisa realizada basicamente com universitários. 
 
Gráfico 1: População amostral 
 
De um modo geral observa­se que há um alto consumo das duas variedades de batata na                               
dieta da população amostral. Percebe­se que a batata doce é menos consumida que a outra                             
espécie, tendo um índice de rejeição de 27,5% entre os homens e 24,2% entre as mulheres,                               
enquanto a batata inglesa não é ingerida por aproximadamente 3% das mulheres e 2,5% dos                             
homens.  
 
 
 
 
Gráfico 2 ­ Consumo de batata 
 
De acordo com o gráfico dois, percebe­se um índice expressivo de pessoas que não                           
consomem batata doce. O gráfico três apresenta os três principais motivos de não consumo dessa                             
espécie, onde, entre as mulheres o motivo mais evidente é por preferir a batata inglesa (60%) e                                 
entre os homens a insatisfação pelo sabor da mesma (52,9%). Por fim, o fator preço não teve                                 
influência sobre os entrevistados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 3 ­ Motivos para não consumir batata doce 
 
O gráfico quatro representa os principais motivos pelos quais os entrevistados consomem a                         
batata doce. Dentre eles, tanto para o público masculino quanto para o feminino, o consumo está                               
relacionado com a satisfação pelo sabor (aproximadamente 50%). Os outros 50% dos dois                         
grupos se dividiram em proporções aproximadas para os demais motivos, de consumo para                         
auxílio na dieta alimentar e por ter benefícios a saúde. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 4 ­ Motivos para consumir batata doce 
 
Para uma melhor conclusão da pesquisa, uma comparação direta entre a batata transgênica                         
e a batata doce foi realizada. Deste modo, foi possível perceber que se a batata inglesa tivesse as                                   
mesmas características da batata doce, porém, seu sabor característico, o consumo de batata                         
inglesa seria preferível tanto para os homens quanto para as mulheres. Ainda é possivel observar,                             
comparando­se com o gráfico quatro, que as mulheres que “consomem batata doce pelo sabor”                           
(47,8%), se aproximam da porcentagem de mulheres que “continuariam comprando a batata doce                         
pelo sabor” (48,4%), o que já não é possível se observarno sexo masculino, onde pode haver                                 
compatibilidade com a proposta da modificação genética, onde a preferência pelo sabor da batata                           
inglesa supera a doce, e tendo as mesmas caracteristicas citadas, provoca uma troca de consumo                             
do tipo de batata. 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 5 ­ Preferência entre batata doce e batata inglesa transgênica 
 
Tratando­se de um alimento geneticamente modificado, nota­se pelo gráfico cinco, que as                       
mulheres tem uma maior aversão ao consumo (cerca de 20%). Independente da aversão                         
existente, a porcentagem de aceitação é bastante elevada para ambos os sexos, chegando a quase                             
100% para os homens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 6 ­ Consumo de batata geneticamente modificada 
 
 
5. APLICAÇÃO 
 
A batata é um alimento muito utilizado e consumido das mais diversas formas, frita,                           
cozida, assada, sendo que a variedade mais utilizada para estes fins é a batata inglesa. Diversas                               
são as possibilidades de aplicação da batata na indústria alimentícia. Por exemplo, o mercado de                             
chips e snacks vêm ocupando um espaço cada vez maior, principalmente nos centros urbanos,                           
onde as pessoas acabam consumindo até mesmo para substituir uma refeição, prejudicando assim                         
sua saúde. Uma alternativa para tornar esses alimentos um pouco mais saudáveis já vem sendo                             
aplicada pela indústria alimentícia, como chips de banana verde, chips de mandioca, abobrinha,                         
entre outros, porém a maioria ainda prefere os de batata e gritz de milho. 
O uso da batata inglesa geneticamente modificada nos chips e snacks, e até mesmo na                             
produção de batata palha, irá agregar valor nutricional a um produto que já tem um nível de                                 
aceitação elevado e que é acessível a todos os públicos, e com a vantagem de ter as mesmas                                   
características sensoriais da batata comum. Além disso, irá tornar a alimentação humana mais                         
saudável devido ao consumo de alimento com baixo nível glicêmico. 
A batata inglesa geneticamente modificada também poderá ser utilizada no preparo de                       
batatas palito congeladas, que são utilizadas para produção de batata frita. O consumo de batata                             
frita no Brasil é enorme, devido à popularização das redes de hambúrgueres fast food e também                               
devido à sua grande demanda em lanchonetes, restaurantes e bares. 
Outro produto que pode ser elaborado a partir da batata inglesa geneticamente modificada                         
é o floco de batata. Ao ser hidratado e temperado, ele se transforma num purê em minutos,                                 
otimizando o tempo e diminuindo o gasto energético da preparação em relação ao purê de batatas                               
cruas. Além disso, pode ser utilizado para se fazer diversas receitas de biscoitos, recheios, molho                             
branco, empanados, espessante para alimentos, entre outros, tornando­se uma ótima opção de                       
aplicação, pois abrange uma gama maior de consumidores.  
Inúmeras poderão ser as aplicações da batata inglesa geneticamente modificada. Além                     
dos produtos industrias já citados, a batata poderá ser utilizada pelos consumidores para                         
produção de receitas caseiras (batata recheada, nhoque, batata rosti, escondidinho, batata sauté,                       
entre outros), com a vantagem de utilizarem um cultivar mais nutritivo. 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Pode­se concluir que além de ser um produto com vantagens nutricionais, há uma                         
preferência pela batata inglesa geneticamente modificada se comparado à batata doce, apesar de                         
ambas serem bem consumidas, conforme resultados obtidos na pesquisa de mercado. É relevante                         
observar ainda que há uma boa aceitação da batata transgênica apesar dos produtos transgênicos                           
ainda figurarem como vilões pelo conhecimento popular. A produção desta Batata faria parte de                           
uma nova fase de alimentos transgênicos, um produto que visa beneficiar o consumidor e não só                               
o produtor como são a maioria dos casos até o momento. Mas, mesmo com a boa aceitabilidade                                 
dos consumidores, necessitá­se de um maior estudo dos resultados e de suas consequências.                         
Desse modo, julga­se viável uma análise aprofundada para viabilizar a efetiva produção de batata                           
inglesa com baixo índice glicêmico por meio de transgênia. 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
MONTEIRO, M. R. P.; ANDRADE, M. L. O.; ZANIRATI, V. F.; SILVA, R. R. Hábito                             
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2009. 
 
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