Introdução a biotecnologia

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Introdução à Biotecnologia 
Drª. Alice Ornelas
UNESA
Fevereiro, 2019 1
Roteiro da aula
1. Conceitos;
2. Histórico;
3. Bases da Biotecnologia;
4. Tipos de Biotecnologia;
5. Modelos em Biotecnologia.
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https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1042861339-kit-9-display-cientista-totem-chao-mesa-mdf-festa-_JM
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Conceitos
Biotecnologia
A palavra tem origem grega, onde “bio” significa vida, “tecnos” remete à técnica
e “logos” quer dizer “conhecimento”.
1. tecnologia que gera produtos e processos de origem biológica;
2. espectro ou conjunto de tecnologias moleculares aplicadas ao estudo de
microrganismos, plantas e animais.
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Histórico
 8000 a.C., Mesopotâmia: os povos 
selecionavam sementes de plantas 
para aumentar a colheita.
 7000-6.500 a.C., Babilônia: os 
povos descobriram que poderiam 
usar microrganismos vivos 
(leveduras) para fermentar pães 
(trigo), bebidas (uva) e outros 
alimentos (Biotecnologia clássica);
Até hoje, queijos, iogurtes, bolos e 
vinhos são produzidos com a 
ajuda de bactérias, fungos, algas e 
até alguns tipos de vírus.
https://www.meusresumos.com/historia/mesopotamia/
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Histórico
 1675, Van Leeuwenhock: por meio da 
construção e da utilização de um 
microscópio com capacidade de ampliação
de 270x, descreveu a existência de seres 
minúsculos que poderiam ser os agentes 
responsáveis pela fermentação;
https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/leeuwenhoek.html
https://www.behance.net/gallery/4871853/Microscopic-observations-by-Anton-Van-Leeuwenhoek
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Histórico
 1875, Louis Pasteur: 
mostrou que a 
fermentação era causada 
por microrganismos 
chamados leveduras 
(gênero Saccharomyces).
http://olhar-sustentavel.blogspot.com/2012/05/pasteur.html
https://www.beerbooks.com/cgi/ps4.cgi?action=enter&thispage=1299&order_id=!ORDERID!
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Fermentação
 O processo fermentativo atingiu o 
seu auge entre os anos de 1910-
1940. Nesse período, as grandes 
guerras mundiais motivaram a 
produção em escala industrial de 
produtos oriundos de processos 
fermentativos (solventes orgânicos), 
que seriam a base para a fabricação
de explosivos.
Bruno, 2014.
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Fermentação
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/fermentacao.htm
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Histórico
 1928, Alexander Fleming: observou ao microscópio que a cultura de bactérias
que estavava estudando (Staphylococcus aureus) continha um fungo e não
estava crescendo normalmente. Por algum motivo, em vez de considerar o 
experimento perdido, Fleming decidiu acompanhar o crescimento daquele 
fungo, o Penicillium notatum. A descoberta da penicilina, um produto da 
biotecnologia, revolucionou a medicina do século XX. 
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A penicilina
 Depois de isolar esse fungo, o médico francês
descobriu que ele continha uma substância capaz 
de matar muitas das bactérias que infectavam o 
homem, a penicilina. Foi assim, praticamente por 
acaso, que o mundo ingressou na era dos 
antibióticos. Assim como a descoberta da 
fermentação, a da penicilina também ocorreu em 
um período de guerra (durante a 2a Guerra 
Mundial), quando quantidades massivas desse 
antibiótico começaram a ser produzidas para 
combater os processos infecciosos dos feridos, 
sendo responsáveis por isso os cientistas Howard 
Florey e Ernest Boris Chain.
http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?sid=7&infoid=811
http://topatudo.blogspot.com/2013/09/15-de-setembro-descoberta-da-penicilina.html
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Histórico
 1953, James Watson e Francis 
Crick: descobriram a natureza 
química e a estrutura 
tridimensional do material 
genético, o DNA. Esse ano foi um 
marco para a história e para o 
desenvolvimento da biotecnologia.
https://br.pinterest.com/pin/5136987045094138/
https://lobaparda.com/dna-molecule-diagram/dna-molecule-diagram-lovely-colored-diagram-dna-car-wiring-diagrams-explained-%E2%80%A2/
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Histórico
 Início da década de 1970: a partir do desenvolvimento da tecnologia do DNA 
recombinante, que permite a transferência de material genético entre 
organismos vivos, passaram a existir dois conceitos de biotecnologia. Essa 
classificação, baseou-se no nível científico e tecnológico das diferentes 
técnicas biotecnológicas.
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Histórico
 Biotecnologia tradicional: caracteriza-se pela utilização dos organismos
vivos como são encontrados na natureza.
 Biotecnologia moderna: caracteriza-se pela utilização de organismos vivos
modificados geneticamente por meio da engenharia genética ou tecnologia
do DNA recombinante.
http://www.portaldaindustria.com.br/cni/canais/industria-2027/noticias/saiba-por-que-a-biotecnologia-e-uma-inovacao-relevante-para-o-presente-e-o-futuro/
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Biotecnologia moderna
Além do uso de microrganismos para realizar as modificações, 
pesquisadores aprenderam a interferir diretamente no DNA das espécies. 
Isso possibilitou o desenvolvimento de plantas, animais e outros seres 
vivos com novas características genéticas. Assim surgiram os primeiros 
organismos geneticamente modificados (OGM), que apresentam 
benefícios para o consumidor, para o agricultor e para o meio ambiente.
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Histórico
 1981: primeira planta geneticamente modificada (OGM). 
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Transgenia
Bruno, 2014.
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Histórico
 1981: primeira planta geneticamente modificada. 
 1996: nascia a primeira ovelha clonada, chamada Dolly.
 1997: camundongos, porcos, ovelhas, bovinos, cabras, cavaloss foram
clonados com a mesma metodologia.
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Ovelha Dolly
 Dolly foi o primeiro mamífero reproduzido a partir de uma célula somática
(qualquer célula do organismo que não esteja envolvida na reprodução) de
uma ovelha adulta, com seis anos de idade. A técnica de clonagem que deu
origem a Dolly também é denominada transferência de núcleo, ou seja, o
núcleo de uma célula somática é retirado e inserido em um óvulo cujo núcleo
foi previamente removido.
Bruno, 2014.
http://rotinasinteligentes.blogspot.com/2012/01/ovelha-dolly.html.
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Clonagem da ovelha Dolly
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Histórico
 Com o advento da técnica de transgenia: criação de plantas resistentes a 
pragas (plantas transgênicas) e, portanto, com menor necessidade de uso de 
agrotóxicos. 
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Histórico
 1982: O primeiro produto derivado de um 
organismo transgênico chega ao mercado. 
Tratava-se da insulina, produzida por uma 
bactéria geneticamente modificada, na 
qual foi inserido um gene humano para 
essa proteína. 
https://br.freepik.com/vetores-premium/uma-insulina-e-seringa-no-fundo-branco_2590788.htm
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A insulina
 A insulina é um hormônio
pancreático que regula os 
níveis sanguíneos de glicose. 
Os indivíduos com diabetes do 
tipo I não produzem insulina e 
necessitam de injeções diárias
desse hormônio para manter a 
glicose no sangue em valores 
normais. Até então, a insulina 
utilizada por diabéticos era 
extraída de porcos e bois, 
causando reações alérgicas.
https://www.news-medical.net/health/Insulins-role-in-the-human-body-(Portuguese).aspx
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Vacinas
 1976, Edward Jenner: conseguiu impedir que um menino de oito anos de 
idade desenvolvesse varíola após ter sido inoculado com o pus extraído da 
mão de uma ordenhadora que havia contraído a varíola bovina e, em seguida, 
com o líquido extraído de uma pústula oriunda do contágio pela varíola
humana. Atualmente, as vacinas são produzidas por meio de técnicas
biotecnológicas para uma série de doenças que antes eram praticamente 
fatais.
https://brasil.elpais.com/brasil/2017/08/24/ciencia/1503587279_312148.html
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Biotecnologia e setores de atuação
http://profissaobiotec.com.br/singularidade-da-biotecnologia/
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Biotecnologia na saúde
 Antibióticos: penicilina;
 Medicamentos;
 Hormônios: insulina e hormônio do crescimento;
 Vacinas: contra hepatite B e contra dengue;
 Testes diagnósticos e reagentes.27
Biotecnologia na agricultura
 Biofertilizantes;
 Biopesticidas;
 Adubos;
 Mudas de árvores para reflorestamento;
 Mudas de plantas livres de doenças;
 Mudas de plantas resistentes a pragas;
 Plantas com novas características.
As características introduzidas nos transgênicos disponíveis para a 
agricultura facilitam o manejo do produtor. A tolerância a herbicidas e a 
resistência a insetos otimizam o uso de defensivos químicos.
Redução das perdas nas lavouras 
e, consequentemente, aumento 
da produtividade. Isso faz com 
que mais alimentos estejam 
disponíveis para compor a ração 
animal e também para o 
consumidor final.
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https://transgnia.wordpress.com/author/transgnia/
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https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Avaliação da segurança de uma planta GM
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Aprovação comercial de OGM
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Legislação brasileira
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Biotecnologia no meio ambiente
 Recuperação de petróleo;
 Tratamento de água usada e do lixo;
 Eliminação de poluente por biorremediação, em que organismos vivos são
utilizados para remover os poluentes.
Ao otimizar o uso de insumos, os transgênicos permitem que o agricultor 
use menos água para diluir os produtos e menos combustível para a 
aplicação.
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Milho
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Soja
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Economia do uso de água nas pulverizações 
de defensivos
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Biotecnologia na indústria de alimentos
 Alimentos transgênicos: realçam o
sabor e a cor do alimento, e
conferem textura;
 Alimentos com maior valor nutritivo;
 Alimentos orgânicos capazes de
serem cultivados em ambientes
extremos, como no solo seco ou
salinizado;
 Produção de pães e biscoitos,
laticínios - como iogurtes, bebidas
lácteas e queijos, bebidas alcoólicas
- como cervejas, vinhos e destilados;
 Produção de adoçantes.
Além de utilizar OGM (como soja 
e milho) e seus derivados (óleo, 
amido, proteína, etc), a indústria 
de alimentos se vale de aditivos 
e ingredientes para formular 
seus produtos, muitos deles 
produzidos via fermentação por 
microrganismos geneticamente 
modificados. Alguns exemplos 
são enzimas (proteases, lipases, 
amilases), aminoácidos 
(glutamato, lisina, treonina), 
gomas (xantana, gelana, 
dextrana), vitaminas (B12, B2 e 
C), aromas (baunilha, citronelol, 
diacetil), ácidos orgânicos 
(cítrico, acético e lático) e 
antimicrobianos (nisina).
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Biotecnologia na indústria de energia
 Produção de etanol: fermentação de açúcar por leveduras;
 Produção de butanol: fermentação por Clostridium acetobutylicum;
 Biodiesel: transesterificação à base de óleo e gorduras vegetais ou animais;
 Outros combustíveis a partir de biomassa (um material renovável que provém
de matéria orgânica).
Produção de combustíveis líquidos renováveis, que substituam o uso de 
combustíveis fósseis, derivados do petróleo. Atualmente, os biocombustíveis 
representam cerca de 1% da matriz mundial de transportes, sendo os maiores 
produtores os Estados Unidos, Alemanha, Brasil e China. Os biocombustíveis 
mais importantes da matriz energética brasileira são o álcool etanol e o 
biodiesel. Estudos alternativos: milho, soja, bagaço e palha da cana-de-açúcar, e 
restos de outras culturas agrícolas.
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Biocombustíveis
https://cib.org.br/wp-content/uploads/2011/10/ApresentacaoCTC.pdf
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Biotecnologia na indústria têxtil
 No sabão em pó, enzimas resistentes às condições do processo de lavagem
produzidas por bactérias geneticamente modificadas são usadas para
degradar gorduras, carboidratos e proteínas nos tecidos sujos. Essas enzimas
também podem ser usadas para tornar as fibras dos jeans mais macias e obter
o efeito “desbotado”, sem poluir o meio ambiente como fazia o processo de
“stonewashing”, que utilizava pedras e ácido.
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Biotecnologia na indústria química
 Desenvolvimento de óleos vegetais quimicamente semelhantes ao petróleo
cru, que servem de matéria-prima para tintas de parede, revestimentos e
plásticos.
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Quantos produtos transgênicos estão 
aprovados hoje no País?
 De 1998 a outubro de 2017, a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança
(CTNBio) emitiu parecer técnico favorável à liberação de 116 eventos
transgênicos no Brasil. Destes, 40 são de milho, 15 de algodão, 14 de soja, um
de feijão, um de eucalipto e um de cana-de-açúcar. Os três últimos, porém,
ainda não são plantados comercialmente. O País tem, ainda, 28 vacinas
geneticamente modificadas (GM) já aprovadas para uso animal e humano.
Além disso, a CTNBio liberou um mosquito da dengue (Aedes aegypti)
transgênico, um medicamento para melanoma (câncer de pele) e mais 14
microrganismos GM – leveduras e microalgas usadas para fabricação de
etanol, triglicerídeos e bioprodutos.
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Perspectivas de avanços em Biotecnologia
 Requerem também avanços na área de bioinformática, uma ciência capaz de
armazenar e relacionar dados biológicos com o auxílio de programas de
computadores (softwares), da Matemática, assim como da Estatística.
https://www.labnetwork.com.br/especiais/bioinformatica-saiba-mais-sobre-essa-profissao-multidisciplinar-que-cresce-a-cada-dia/
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Obrigada
https://abobrinhaecia.wordpress.com/2011/11/04/focinho-de-porco/