Biologia para ciências Ambientais

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Biologia para Ciências 
Ambientais 
Hereditariedade e Questões Socioambientais
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Carlos Eduardo de Oliveira Garcia 
Revisão Textual:
Prof. Ms. Luciano Vieira Francisco
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• Introdução
• Conhecimento Genético
Nesta Unidade daremos continuidade às informações que lhe ajudarão no entendimento 
de uma Ciência desafiadora e básica, a Biologia. Abordaremos os temas da genética, 
hereditariedade, variabilidade genética, biotecnologia e a relação com as questões 
socioambientais que estão inseridas nesse contexto.
Fique atento(a) às atividades propostas e aos prazos de realização e de entrega dessas. 
Não deixe de participar do fórum de discussão, pois sua opinião a respeito do tema levantado 
é importante!
Nesta Unidade abordaremos os temas da genética, 
hereditariedade, variabilidade genética, biotecnologia e a 
relação com as questões socioambientais que estão inseridas 
nesse contexto
Hereditariedade e Questões 
Socioambientais
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Unidade: Hereditariedade e Questões Socioambientais
Contextualização
Ao avançar do século XXI a implantação de processos sustentáveis em nossa sociedade 
torna-se uma medida imprescindível e urgente. Os avanços tecnológicos aliados aos avanços 
nos conhecimentos dos processos da área biológica visam minimizar os efeitos do crescimento 
acelerado da população, garantir a oferta de alimentos, diminuir o grau de poluição gerado e 
assegurar a manutenção da qualidade ambiental.
Os recursos genéticos de animais e vegetais são acervos estratégicos ao desenvolvimento 
sustentável de nossa agricultura e ao chamado agronegócio. O estudo e a conservação desses 
recursos possibilitam a ampliação e desenvolvimento de programas de melhoramento dos 
produtos e alimentos que já estão na mesa do brasileiro e aqueles que contribuem para a 
segurança alimentar, garantindo a produção segura e diversificada tanto à nossa geração, como 
àquelas que estão por vir.
 
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Introdução
Nas últimas unidades tratamos do DNA e suas funções no núcleo celular. Vimos também que 
a célula é capaz de replicar seu DNA no período de interfase que antecede a divisão celular.
O novo indivíduo herda as características de seus pais na fecundação dos gametas ou, abordando 
de outra forma, na junção do lote de cromossomos da célula sexual masculina e feminina. Podemos 
chamar esse patrimônio genético de genoma de um organismo, que nada mais é do que a sequência 
de DNA completa de um conjunto de cromossomos; por exemplo, um dos dois conjuntos que um 
indivíduo diploide contém no núcleo de cada uma de suas células somáticas.
Os seres humanos possuem 22 pares de cromossomos mais os cromossomos sexuais (XX 
na mulher, XY no homem), sendo que um conjunto é da mãe e outro do pai. Juntos, esses 23 
cromossomos formam o genoma humano.
O genoma contém as informações genéticas necessárias para a construção do corpo da 
espécie em questão. Toda essa informação está armazenada quimicamente nos cromossomos, 
que nada mais são do que moléculas de DNA. Só para recordarmos, o DNA é formado por um 
arranjo de fitas duplas em espiral e cada fita é composta de uma série de unidades chamadas 
nucleotídeos, com bases nitrogenadas. Existem quatro bases diferentes no DNA: Adenina (A), 
Timina (T), Guanina (G) e Citosina (C). 
Uma molécula de DNA (um cromossomo) pode ser formada por umas centenas a vários 
milhares de genes. Por sua vez, os genes podem conter algumas centenas ou mesmo mais de 
um milhão de pares de bases nitrogenadas. Assim, pode-se dizer que um gene é um segmento 
de DNA que contém as instruções para a síntese de uma proteína específica.
De certa forma, pelo que estudamos até agora, pode-se dizer que as proteínas são as moléculas 
propulsoras que estimulam e controlam o trabalho de uma célula. Lembre-se que a estrutura 
das proteínas é caracterizada por diversas combinações de vinte tipos de aminoácidos, de modo 
que o número, o tipo e a sequência de aminoácidos determinam o tipo de proteína.
O número e a sequência de bases nitrogenadas do gene determinam a sequência, o número e o 
tipo de aminoácido na montagem ou síntese de uma proteína (Figura 1). A estrutura determina as 
diferentes funções especializadas de uma proteína, como fazer parte da estrutura muscular (estrutural), 
regular as diferentes reações químicas do organismo, controlar o metabolismo celular, entre outras. 
Muitas proteínas são enzimas, com a função especializada de sintetizar, ou promover a quebra 
e/ou decomposição de moléculas químicas atuando como enzimas.
Figura 1 – Genes controlam a síntese de proteínas.
 
Fonte: Adaptado de Genetics and human behavior: the ethical context, Nuffield council on bioethics, 2002.
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Unidade: Hereditariedade e Questões Socioambientais
Conhecimento genético
Outro conceito importante para relembrar é o de variabilidade genética. Afirmamos que 
a meiose promovia variabilidade genética nas células sexuais em relação à célula que as 
originava. Além da redução pela metade do número de cromossomos, a sequência de bases 
nos cromossomos dos gametas poderia ser alterada em pontos específicos pelo processo de 
crossing-over ou troca de segmentos em cromossomos homólogos.
Extrapolando esse conceito para uma espécie de ser vivo, podemos dizer que quando é 
realizada uma comparação da sequência de DNA de um determinado cromossomo entre 
dois indivíduos escolhidos aleatoriamente, esse tipo de comparação mostra que as sequências 
de DNA são quase, mas não exatamente idênticas; há variabilidade genética (diferenças na 
sequência de bases do DNA) entre os indivíduos.
Por exemplo, alguns indivíduos podem ter uma base “A” enquanto outros têm uma base “G” 
em uma mesma posição particular no cromossomo. Essa diferença pode promover a síntese de 
proteínas diferentes. Após a consolidação dos conhecimentos que estabeleceram a importância 
das células sexuais e o papel da fecundação para o restabelecimento do número diploide de 
cromossomos a hereditariedade ganha notoriedade.
Os estudos com ervilhas de Gregor Mendel ajudaram no estabelecimento das leis fundamentais 
da hereditariedade e estabeleceram a ideia de que os gametas seriam a ligação física contento 
informações químicas entre as gerações, base para os estudos do DNA e genética.
O avanço dos saberes nessa área, baseado em conhecimentos científicos promoveu o 
desenvolvimento de novas técnicas que possibilitaram o uso racional dos recursos naturais 
principalmente na área agrícola e criação de animais. Esse conhecimento serviu como base 
para a racionalização e melhor aproveitamento das características dos animais e plantas para a 
produção na área da agroindústria.
No século XX, com o aprimoramento das técnicas que envolvem a manipulação 
do DNA, houve o desenvolvimento de uma nova área de estudo: a Biotecnologia. 
Nessa área destaca-se a engenharia genética, que desenvolveu e aprimorou 
técnicas como o sequenciamento do DNA, ou seja, determinar a sequência de 
bases nitrogenadas de um determinado gene, a tecnologia do DNA recombinante 
que, além de isolar segmentos da molécula de DNA, consegue a inserção desses 
segmentos para o DNA de outros organismos.
A técnica de DNA recombinante é uma das principais dentre as tecnologias que envolvem a 
área da Biotecnologia. Para sua aplicação é utilizada uma classe de proteínas chamadas enzimas 
de restrição ou endonucleases. As enzimas de restrição foram primeiramente identificadas pela 
sua capacidade de restringir o crescimento de certas viroses em algumas linhagens de Escherichia 
coli e por isso, foram denominadas enzimas de restrição.
As enzimas de restrição cortam ou quebram a molécula de DNA em pontos específicos, 
levando à produção de fragmentos contendo pontas adesivas, que podem se ligar a outras 
pontas de moléculas de DNA que tenham sido cortadas com a mesma enzima.9
Uma das primeiras enzimas de restrição a ser isolada foi a EcoR1, produzida pela bactéria 
Escherichia coli. Essa enzima reconhece apenas a sequência GAATTC e seu sítio-alvo (ponto de 
corte) é entre o G e o primeiro A.
Figura 2 – Ilustração mostrando o sítio ativo da enzima EcoR1.
 
Além das enzimas de restrição os cientistas conseguiram dominar o uso de outra classe de 
enzimas, as enzimas DNA ligases, que inserem segmentos de DNA que foram isolados em outros 
segmentos de DNA de uma outra espécie.
Com o domínio dessas enzimas desenvolveu-se a técnica que podemos chamar de clonagem 
gênica, ou seja, o isolamento, amplificação e purificação de um gene a partir do material genético 
de um dado organismo. 
Para se produzir um número elevado de cópias de um determinado segmento de DNA, 
primeiro é preciso isola-la e introduzi-la em espécies denominadas de vetores, geralmente 
utilizando bactérias, vírus e mais recentemente leveduras. Esses organismos são facilmente 
manipulados em laboratório e possuem uma alta taxa de reprodução e rápido crescimento.
No caso das bactérias, além de seu cromossomo circular há a presença de moléculas menores de 
DNA denominadas plasmídeos, que facilitam o trabalho de incorporação de novos segmentos de DNA. 
Figura 3 – Microfotografia de plasmídeos.
 
Fonte: W
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Unidade: Hereditariedade e Questões Socioambientais
Figura 4 – Esquema ilustrativo da formação de DNA recombinante e sua clonagem em bactérias.
Essa técnica possibilitou o aparecimento e o aprimoramento do método de formação de 
organismos transgênicos. Para ficar mais claro citaremos um caso de organismo transgênico. A 
propósito, você saberia dizer o que é um organismo transgênico?
Organismos transgênicos são aqueles que ganharam materiais genéticos, segmentos de 
DNA ou genes de outros organismos. Nos dias atuais da Biotecnologia os cientistas conseguem 
realizar a transferência de genes de uma espécie A para uma espécie B por meio de técnicas de 
engenharia genética.
Esses organismos ganharam notoriedade no Brasil por volta de 1998, quando as sementes 
de soja geneticamente alteradas para contrabalançar os efeitos dos herbicidas começaram a 
chegar no Brasil, vindas de contrabando procedentes da Argentina.
Segundo dados da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), seu uso foi 
proibido e perseguido até a década passada. Contudo, atualmente sua comercialização não só 
é legal, mas a expansão foi tal que hoje 85% dos quase 25 milhões de hectares semeados com 
soja no Brasil (7% do território) são de origem transgênica.
Vamos entender o caso:
Essa nova variedade de soja desenvolvida em laboratório possui resistência ao glifosato. O 
glifosato é um herbicida de largo espectro, sendo utilizado para controlar ervas daninhas em 
lavouras de soja e outras culturas. Devido ao seu largo espectro de atuação, esse herbicida 
também mata a soja normal, o que impede o seu uso após a germinação da semente. O glifosato 
só era aplicado antes da germinação das sementes de soja normal, caso contrário; mataria as 
plantas de soja e as ervas daninhas.
Com a alteração genética, criou-se uma linhagem de soja pela introdução de um gene de 
uma espécie de bactéria que produz uma proteína que torna a planta da soja resistente ao 
herbicida glifosato. Na soja transgênica o herbicida pode ser aplicado em uma lavoura após a 
germinação da semente, pois mata somente as ervas daninhas e não a soja. A introdução do 
novo gene não altera as características da composição química da soja. 
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Neste exemplo note que as técnicas de Engenharia Genética podem gerar impactos ambientais, 
dado que as técnicas de alterações de genes refletem na alteração de propriedades biológicas; com 
isso, pode-se induzir alterações tanto nas propriedades químicas quanto físicas do ambiente.
Impacto ambiental pode ser entendido como qualquer alteração nas propriedades físicas, 
químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia 
resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam a saúde, a segurança e 
o bem-estar da população; assim como as atividades sociais e econômicas; a biota; as condições 
estéticas e sanitárias do meio ambiente; além da qualidade dos recursos ambientais.
Dessa forma, pode-se chegar à conclusão de que o uso de técnicas de engenharia genética 
com alteração de propriedades – biológicas – do organismo-objeto pode manter uma relação 
com a geração de impactos ambientais, tanto sob aspectos positivos (benefícios), quanto 
negativos (malefícios). Especificando os benefícios, temos:
• Oferta de gêneros alimentícios de melhor qualidade nutricional, aparência e de perecibilidade, 
com repercussões evidentes na saúde humana e no mercado desse tipo de produto; 
• Produção de alimentos com anticorpos, de fundamental importância à saúde humana;
• Menor uso de biocidas em projetos agrários, em função do aumento da resistência das 
espécies comerciais às pragas e doenças, com desdobramentos positivos junto ao solo, ar, 
água e biota, além do aspecto de racionalização de custos;
• Menor uso de herbicidas, decorrente da resistência induzida da espécie vegetal comercial; 
• Produção de híbridos pela transformação genética visando a esterilidade – importante 
ferramenta para o controle de vetores de doenças;
• Oferta de variedades resistentes ao estresse abiótico e biótico, com vasto interesse em 
termos de produtividade.
Quanto aos malefícios:
• Possibilidade de genes alterados se incorporarem em parentes silvestres, com repercussões 
de difícil previsão (reprodução e hereditariedade);
• Possibilidade de que parte do material genético alterado entre na cadeia alimentar local 
e/ou regional, podendo induzir a ocorrência de alergias ou outros males em diferentes 
organismos, inclusive ao ser humano, de uma forma indireta; 
• Possibilidade de se “perder” o controle de produtos com origem transgênica, tendo em 
vista a cadeia de produção e/ou cadeias de comércio, em que um produto geneticamente 
alterado não é consumido in natura, mas comumente participa de um processo complexo, 
por exemplo: milho transgênico que entra na confecção de rações para porcos e aves que 
serão consumidos por humanos. Essa situação pode gerar dificuldades em se identificar 
possíveis causas negativas junto à saúde da população humana.
O termo biossegurança é entendido como a área do conhecimento humano que trata da 
concepção, execução e monitoramento de procedimentos formais para total controle no uso de 
técnicas de engenharia genética, notadamente no que tange aos Organismos Geneticamente 
Modificados (OGM), em todo o seu espectro: construção; cultivo; manipulação; transporte; 
comercialização; consumo; liberação e descarte, visando proteger a vida e a saúde dos seres vivos.
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Unidade: Hereditariedade e Questões Socioambientais
É de responsabilidade da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (Ctnbio) exigir, se 
for o caso, um Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e respectivo Relatório de Impacto Ambiental 
(Rima) de projetos e aplicações que envolvam OGM no ambiente, além das exigências específicas 
para o nível de risco aplicável. Assim, esses documentos deverão avaliar os impactos ambientais 
relacionados aos meios físico, biótico e antrópico, a partir de sua identificação e caracterização 
qualitativa e quantitativa, além do delineamento de medidas potencializadoras e mitigadoras 
para os impactos positivos e negativos, respectivamente, e da implementação de um programa 
de monitoramento e acompanhamento desses.
A Ctnbio é uma instância colegiada multidisciplinar, criada através da Lei n.º 11.105, de 24 de 
março de 2005, cuja finalidade é prestar apoio técnico consultivo e assessoramento ao Governo 
Federal na formulação, atualização e implementação da política nacional de biossegurançarelativa aos OGM, bem como no estabelecimento de normas técnicas de segurança e pareceres 
técnicos referentes à proteção da saúde humana, dos organismos vivos e do meio ambiente, 
para atividades que envolvam a construção; experimentação; cultivo; manipulação; transporte; 
comercialização; consumo; armazenamento; liberação e descarte de OGM e derivados.
Outra técnica que ganhou destaque dentro dessa nova perspectiva da Biotecnologia foi a 
clonagem de organismos multicelulares.
Tal clonagem pode ser definida como a produção de indivíduos geneticamente idênticos, sem o 
envolvimento de gametas; por multiplicação assexuada a partir de uma linhagem de células-mãe.
Com os atuais conhecimentos da Biologia Celular há a possibilidade de se fecundar 
espermatozoides e óvulos de animais selecionados que possuam características de interesse, 
após a fecundação com o início das primeiras divisões celulares. Para se formar o embrião as 
células são separadas e implantadas em outras fêmeas. Essa metodologia ficou popularmente 
conhecida como barriga ou mãe de aluguel. Cada uma dessas células dará origem a novos 
indivíduos geneticamente idênticos.
Outra técnica desenvolvida para esse fim é a clonagem de embriões que pode ser realizada 
pela transferência nuclear, utilizando-se células somáticas, permitindo a produção de elevado 
número de indivíduos idênticos.
O anúncio oficial do primeiro animal clonado do mundo, a ovelha Dolly, foi feito em 1997, 
pela equipe do pesquisador britânico Ian Wimut. A ovelha foi produzida utilizando-se essa 
técnica, a partir de células de um mamífero adulto. Entenda o processo utilizado:
Na denominada célula receptora, um ovócito é retirado do ovário de um animal da mesma 
espécie. Com o auxílio de uma micropipeta, o material genético é sugado, retirado
 
 
Explore
Para efeito de ilustração, assista ao vídeo disponível em: 
http://docsagencia.cnptia.embrapa.br/ReproducaoAnimal/enucleacao.mpg.
Uma célula diploide da glândula mamária é fundida ao ovócito desprovido de material 
genético. O ovócito com um núcleo repleto de material genético diploide ganha estímulos à 
divisão e formação de um embrião. Ao iniciar as divisões, as células são implantadas no útero 
de uma ovelha de aluguel.
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Figura 5 – Esquema ilustrativo modificado da técnica de clonagem pela transferência nuclear 
utilizando-se células somáticas.
 
Fonte: Wikimedia Commons.
Figura 6 – Pesquisador britânico Ian Wimut e a criação, ovelha Dolly.
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A ovelha Dolly, embalsamada, 
em exposição no Museu Real da Escócia.
No Brasil e na América Latina o primeiro 
animal resultante da transferência nuclear 
(clonagem) foi a bezerra Vitória, nascida em 
2001, na Fazenda Experimental Sucupira, em 
Brasília, Distrito Federal, resultado do trabalho 
dos pesquisadores da Empresa Brasileira de 
Pesquisa Agropecuária (Embrapa).
No caso da novilha Vitória, o material 
genético utilizado foi retirado de uma célula 
embrionária de cinco dias e transferido para 
um ovócito que teve seu material genético 
previamente retirado. Após a estimulação e 
início das divisões, as células foram implantadas 
em uma vaca de aluguel.
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Unidade: Hereditariedade e Questões Socioambientais
Após a vaca Vitória ter completado três anos de idade surgiu o avanço dessa clonagem. Utilizando 
a técnica de inseminação artificial, os pesquisadores da Embrapa conseguiram o primeiro filhote 
de um organismo clonado: a vaca vitória deu a luz a uma bezerrinha chamada Glória.
Figura 6 – Vitória, organismo multicelular clonado na Embrapa.
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Segundo o relato dos pesquisadores da Embrapa, os 
objetivos dessa técnica estão voltados à conservação 
de recursos genéticos animais, melhoramento genético 
e pesquisa básica.
A ideia é promover o melhoramento genético do 
rebanho brasileiro e multiplicar animais transgênicos 
ou excepcionais à pecuária.
Há agora uma possibilidade real de utilização da 
técnica de clonagem. Com essa tecnologia dominada 
surgem as questões éticas e socioambientais que 
precisam ser avaliadas e discutidas.
Nesse contexto, torna-se necessário avaliar e valorizar nossa biodiversidade e patrimônio 
genético. Possuímos a Amazônia, que é a maior área contínua de floresta tropical do mundo, 
entre dez e vinte por cento das 1,5 milhão de espécies de seres vivos catalogadas, cerca de 
55.000 espécies de plantas com sementes, a maior diversidade de primatas, anfíbios, peixes de 
água doce e insetos e a terceira maior de aves. Uma riqueza que pouco conhecemos.
Além disso, temos que considerar os fatores socioambientais, como o uso e conhecimento 
dos recursos naturais por populações tradicionais na alimentação, combate natural de pragas, 
benzimentos e rituais de curas, entre outros, que podem representar um atalho significativamente 
rentável à indústria de biotecnologia para o desenvolvimento de novos produtos.
Você Sabia ?
Com as inovações tecnológicas e os avanços da Biologia Molecular do século XXI, o uso 
comercial dos recursos naturais será quase que inevitável. A era da biotecnologia vai se impor, os 
interesses se estenderão à utilização e à manipulação de informações genéticas dos seres vivos, 
de microrganismos a vertebrados, inclusive a espécie humana, que passarão a ser importante 
fonte de matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos pelas indústrias farmacêutica, 
química, alimentícia, agrícola, entre outras.
Em um mundo cada vez mais globalizado, o avanço e as relações que se estabelecem entre as 
Ciências como Biologia, Química, Física, Tecnologia da Informação, Nanotecnologia, Biotecnologia 
e Genética, abrem-se a possibilidade de não apenas desvendar todos os mistérios e segredos da 
herança genética de um indivíduo, como também de usá-la a favor da saúde humana.
No entanto é questão de prioridade da sociedade, das universidades, das instituições de 
pesquisa, dos órgãos governamentais e não governamentais analisarem as consequências e os 
limites do uso dessas novas tecnologias, já que a história demonstra que os avanços científicos 
sempre estão à frente do estudo e da análise dos seus riscos à saúde humana.
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Material Complementar
O seguinte material servirá para ampliar seu conhecimento sobre o tema desta Unidade:
BAMBACE, D. Plantando dúvida. Greenpeace Brasil. 22 out. 2012. 
Disponível em: http://www.greenpeace.org/brasil/pt/Blog/plantando-dvida/blog/42687. 
BRASIL avalia liberar eucalipto transgênico. Greenpeace Brasil. 4 set. 2014. Disponível 
em: http://www.greenpeace.org/brasil/pt/Noticias/brasil-avalia-liberar-eucalipto-transgenico.
EMBRAPA: recursos genéticos e biotecnologia – vídeo institucional. 2 set. 2011. 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=cgFBjYmJdPs. 
ENUCLEAÇÃO. [20--]. Disponível em: 
http://docsagencia.cnptia.embrapa.br/ReproducaoAnimal/enucleacao.mpg. 
FIV P.O nelore – seleção e aspiração dos oócitos. v. 1. 16 maio 2013. Disponível em: 
https://www.youtube.com/watch?v=Kl0Qk45xq-U. 
LOBATO, B. Bezerra Brasília é o novo clone da Embrapa. Embrapa Cerrados. 6 maio 
2013. Disponível em: http://www.cpac.embrapa.br/noticias/noticia_completa/461. 
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Unidade: Hereditariedade e Questões Socioambientais
Referências
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da Biologia Celular. 3. ed. Porto Alegre, RS: ArtMed, 2011.
AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia, v. 1. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2009.
COMISSÃO Técnica Nacional de Biossegurança. Disponível em: http://www.ctnbio.gov.br. 
LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica. 2. ed. São 
Paulo: Sarvier, 1995.
REPRODUÇÃO Animal. [20--]. Disponível em: http://www.agencia.cnptia.embrapa.br.
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Anotações
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