Biotecnologia

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Biotecnologia
é um conjunto de técnicas que utilizam seres vivos no
desenvolvimento de processos e produtos.
HISTÓRICO
início com processos fermentativos.
produção de bebidas alcoólicas pela fermentação de grãos
de cereais já era conhecida pelos sumérios e babilônios antes 
de 6.000 a.C.
produção de vinagre, iogurte e queijos são realizados a mui-
to tempo
não conheciam os agentes causadores das fermentações
Antom Van Leeuwenhock descobriu a existência de seres 
minúsculos e em 1876 Pasteur provou que a causa das fermen-
tações era a ação desses seres
1928: grande marco de referência na fermentação industrial. A produção de antibióticos
Alexander Fleming descobre a penicilina, muitos tipos de 
antibióticos foram desenvolvidos no mundo
Década de 40: antibióticos integram os processos industriais
fermentativos, baseando inicialmente na síntese da penicilina e
da estreptomicina
Década de 50: biotecnologia passou a existir
 -descoberta da síntese química do DNA
 -manipulação genética: DNA recombinante
 -fusão celular ou híbrida
Década de 70: biologia molecular- fusão das técnicas da en-
genharia genética com a microbiologia industrial tradicional
1982: insulina humana é produzida por fermentação de 
micro-organismos
BIOTECNOLOGIA TRADICIONAL BIOTECNOLOGIA MODERNAX
mais antiga e rudimentar
obtenção de produtos a partir de matéria-prima, mediante
a intervenção de organismos vivos
egípcios e babilônios
a partir da década de 70
estudos e desenvolvimentos da química combinatório de
biomoléculas, os processos de biotransformação, a tecnologia
de ácidos nucleiocos, a aplicação de moléculas menores em
controles de metabolismo e em farmacologia
aplicações
BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL
 compreende a aplicação da biotecnologia para o processamento sustentável e para a produção de diversos produtos no
setor industrial.
Processamento biotecnológico: utiliza enzimas e microrganismos para aprimorar os processos industriais e gerar materiais
e produtos de alto valor 
 • produtos químicos,
 • farmacêuticos, 
 • agrícolas,
 • nutrição humana e animal,
 • pasta e papel, têxteis, 
 • energia,
 • materiais e polímeros.
O uso dessas biotecnologias em substituição aos processos existentes tem um potencial gigante para ajudar a resolver
muitos problemas da sociedade:
 • baixa produtividade na agricultura, 
 • degradação ambiental,
 • dependência de combustíveis fósseis, 
 • problemas no setor da saúde, entre outros.
Macromolécula formada por subunidades denominadas
nucleotídeos que armazena a informação genética: DNA e RNA 
Cadeias quimicamente ligadas de nucleotídeos, as unidades
básicas ou blocos construtores do DNA e RNA
molécula composta por três componentes típicos: uma
base heterocíclica, um açúcar de cinco carbonos denominado
pentose e um grupamento fosfato.
As duas fitas da dupla hélice são
unidas pelo pareamento de bases em
orientação antiparalela. 
 A formação de pontes de
hidrogênio é importante para a
especificidade do pareamento de
bases. 
 propriedade mais significava da
dupla hélice de DNA, como portadora
da informação genética, 
 é a formação dos pares de bases (pareamento) por pontes de
hidrogênio.
 Como a adenina sempre forma ponte de hidrogênio com
timina, e a guanina sempre forma ponte de hidrogênio com a
citosina, cópias exatas da informação podem ser replicadas
Biotecnologia: enorme contribuição para o setor da indústria - permitindo que as empresas invistam em tecnologia e gerem
novos produtos. 
 Permite que as empresas se alinhem a uma importante questão atualmente: proteger a natureza e nossos recursos
naturais.
 Investimento em desenvolvimento tecnológico aliado à sustentabilidade.
DNA recombinante
A tecnologia do DNA recombinante é um grupo de técnicas
moleculares para localizar, isolar, alterar e estudar segmentos
de DNA
A maior parte da informação genética eucariótica está
armazenada no DNA encontrado no núcleo.
 Uma pequena quantidade está também estocada no DNA
mitocondrial e no cloroplasto. 
ácidos nucleicos
nucleotídeo
proteínas
Resultam da expressão da informação contida no gene.
Constituem a maior parte da massa seca de uma célula.
Unidades fundamentais das células - executam a maior
parte das funções celulares.
 Uma molécula de proteína consiste em uma longa cadeia
não ramificada de aminoácidos.
Polipeptídeos. 
Cada tipo de proteína tem uma sequência exclusiva de
aminoácido. 
Existem milhares de proteínas diferentes em uma célula - 
desempenham inúmeras funções biológicas
qualquer molécula de DNA composta por sequências
derivadas de diferentes fontes.
A primeira etapa na análise molecular de um segmento de
DNA ou gene é isolá-lo do restante do DNA e fazer muitas
cópias dele de modo que uma análise posterior possa ser
feita.
vetor+ fragmento
DNA recombinate
Replicação do DNA na célula hospedeira
Isolamento, sequenciamento e manipulação do
fragmento de DNA purificado
clonagem
mecanismo comum de propagação da espécie em plantas o
bactérias
técnica possibilita a identificação, localização e caracteri-
zação de genes, criação de mapas genéticos e sequenciamento
de genomas, etc
clonagem reprodutiva: transferência do núcleo de uma
célula somática (não reprodutiva) para um óvulo cujo núcleo
tenha sido retirado
clonagem terapêutica: produção de tecidos ou ógãos 
para transplante 
vetores
Um vetor de clonagem é uma molécula de DNA replicante
e estável para a qual um fragmento de DNA exógeno pode
ser ligado para introdução em uma célula. 
 Um vetor de clonagem efetivo tem três características
importantes: 
uma origem de replicação, que garante que o vetor seja
replicado dentro da célula; 
1.
marcadores selecionáveis, que permitem que qualquer
célula contenha o vetor a ser selecionado ou identificado;
e 
2.
um ou mais sítios únicos de restrição nos quais o
fragmento de DNA pode ser inserido.
3.
produção de proteínas recombinantes
Expressão heteróloga - expressão de genes exógenos
provenientes de outras espécies, em bactérias ou em outros
tipos de organismos: 
 um gene específico deve ser propagado, transcrito 1.
necessário o conhecimento prévio sobre a estrutura e organização do gene de interesse, vetor de expressão e escolha correta do
hospedeiro
corretamente, e o RNA mensageiro correspondente deve ser traduzido em uma cadeia polipeptídica que possa ser convertida em
uma proteína funcional.
vacinas
Proteínas recombinantes podem ser utilizadas para vacinas. 
Pode-se purificar uma proteína presente em um envelope viral, por exemplo, e injetá-la em um animal. 
A proteína será reconhecida pelo sistema imune como uma proteína exógena, e promoverá a produção de anticorpos 
específicos. 
Assim, o indivíduo exposto a proteína estará sensibilizado e, caso entre em contato com o vírus, já possuirá anticorpos de 
memória para combatê-lo.
A tecnologia de DNA recombinante contribuiu significativamente para o desenvolvimento de vacinas seguras e eficazes. 
Ex: vacinas para prevenir infecções por HBV e formas oncogênicas de HPV. 
Proporciona os meios para a produção de antígenos proteicos em grandes quantidades para uso em vacinas.
terapêutico
insulina
utilizada por pacientes com diabetes do tipo I (que não são capazes de produzir o hormônio) ou do tipo II (cujos receptores
estão ausentes ou são resistentes à insulina)
1.
primeiro hormônio produzido geneticamente para uso comercial 2.
purificada de pâncreas de animais (como vacas e porcos)3.
 estratégia era mais suscetível a causar reações adversas pela presença de contaminantes e impurezas no extrato4.
diagnóstico
Diagnóstico de doenças: os testes imunológicos, com anticorpos recombinantes. 
Proteínas podem ser utilizadas para o desenvolvimento de técnicas laboratoriais, como ELISA (enzyme-linked immuno
signalling assay) e imuno-histoquímica.
pesquisa
Proteínas recombinantes: podem ajudar a elucidar princípios básicos e fundamentais de um organismo. 
 Utilizadas para identificar e localizar a posição de uma proteína codificada com determinadogene, para descobrir sua função 
fisiológica no ambiente celular. 
Genes anotados no DNA de um organismo podem possuir apenas função putativa (teórica):
a obtenção dessas proteínas e de testes que avaliem sua real função é essencial para que tenhamos mais
conhecimento sobre a fisiologia dos organismos
Os anticorpos para esses ensaios podem ser obtidos por meio da sensibilização de animais, com uma proteína recombinante, 
e da recuperação dos anticorpos produzidos por eles. 
Além disso, proteínas purificadas podem ser utilizadas em testes in vitro, a fim de verificar sua função e sua interação com 
outras proteínas e moléculas.