Aula 1 - Biotecnologia Animal
74
Transcript of Aula 1 - Biotecnologia Animal
Principais conceitos e História da Biotecnologia
O que é a Biotecnologia O que é a Biotecnologia ??
Várias definiçõesVárias definições
BioBio – –
TecnologiaTecnologia – – solucionar problemas ou produzir produtos solucionar problemas ou produzir produtos
úteis, usáveis.úteis, usáveis.
elemento designativo de vida,elemento designativo de vida, uso de uso de
processos biológicosprocessos biológicos
Conceito Fundamental
São técnicas que permitem ao homem utilizar organismos para obter produtos de interesse.
BiotecnologiaBiotecnologia
Conjunto de tecnologias habilitadoras que envolvem a Conjunto de tecnologias habilitadoras que envolvem a
utilização de organismos vivos ou partes funcionantes, utilização de organismos vivos ou partes funcionantes,
células e moléculas para a geração de produtos, células e moléculas para a geração de produtos,
processos e serviços.processos e serviços.
áreas:áreas:
Saúde Saúde humanahumana
Meio Meio ambienteambiente
AgriculturaAgriculturaindústriaindústria
PecuáriaPecuária
Setores Bens e serviços
Agricultura adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc
Alimentação pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína, aditivos, etc.
Química butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, etc
Eletrônica biossensores
Energia etanol, biogás
Meio Ambiente recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água
Pecuária Embriões; melhoramento genético
Saúde antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnóstico, etc.
A sua História no Mundo ...
Primeira Geração:Primeira Geração: Idade Nova (2000 a.C.)
Fatos: - cruzamento de espécies animais e plantas
- leveduras para fermentação de pão e álcool
Segunda Geração:Segunda Geração: Fim do século XIXFim do século XIX
Teoria de Louis Pasteur Teoria de Louis Pasteur
Fatos: - microrganismos causam enfermidades humanasFatos: - microrganismos causam enfermidades humanas
- ação dos microrganismos anaeróbios nas - ação dos microrganismos anaeróbios nas
fermentações láctea e alcoólicafermentações láctea e alcoólica
Terceira Geração:Terceira Geração: Início de 1970. Início de 1970. Biologia MolecularBiologia Molecular
Fatos: 1Fatos: 1o o – isolamento e manipulação de genes (DNA)– isolamento e manipulação de genes (DNA)
22oo – fusão e multiplicação de células – fusão e multiplicação de células
PRINCIPAIS MARCOS HISTÓRICOS
2.000 a.C.: panificação e bebidas fermentadas são utilizadas por egípcios e gregos;
6.000 a.C.: bebidas alcoólicas (cerveja e vinho) são produzidas por sumérios e babilônios;
1880-1910: surgimento da fermentação industrial (ácido láctico, etanol, vinagre...);
1875 d.C.: Pasteur mostra que a fermentação é causada por microrganismos;
1910-1940: síntese de glicerol, acetona e ácido cítrico;
PRINCIPAIS MARCOS HISTÓRICOS
1982: insulina humana é produzida.
1973: início da engenharia genética;
1953: estabelecida a estrutura do DNA;
1940-1950: antibióticos são produzidos em larga escala por processos fermentativo;
A sua História no Mundo ...A sua História no Mundo ...
Primeira Geração:Primeira Geração: 6.000 /2000 a.C. 6.000 /2000 a.C.
Fatos: - cruzamento de espécies animais e Fatos: - cruzamento de espécies animais e plantasplantas
- leveduras para fermentação de pão - leveduras para fermentação de pão e álcoole álcool
A sua História no Mundo ...A sua História no Mundo ...
Segunda Geração:Segunda Geração: Fim do século XIX Fim do século XIX
Teoria de Louis Pasteur Teoria de Louis Pasteur
Fatos: - microrganismos causam enfermidades Fatos: - microrganismos causam enfermidades humanashumanas
- ação dos microrganismos anaeróbios - ação dos microrganismos anaeróbios
nas fermentações láctea, butírica, alcoólica....nas fermentações láctea, butírica, alcoólica....
A sua História no Mundo ...A sua História no Mundo ...
Terceira Geração:Terceira Geração: Início de 1970. Início de 1970. Biologia Biologia MolecularMolecular
Fatos:Fatos: 11o o – isolamento e manipulação de genes – isolamento e manipulação de genes
22oo – fusão e multiplicação de células – fusão e multiplicação de células
A Era da Biotecnologia Moderna
Manipulação do material genético e reprogramação de
microrganismos
“fábricas” para produção de vários bens úteis
QuímicaQuímica
FarmacêuticaFarmacêutica
AlimentosAlimentos
AgrícolaAgrícola
Papel & Papel & celulosecelulose
Evolução da Biotecnologia nos Setores Agrícola e Alimentício
Três Estágios:
11o o Estágio:Estágio: ± há 10 mil anos ± há 10 mil anos
- Práticas de cultivo e variedades melhoradas- Práticas de cultivo e variedades melhoradas
22o o Estágio:Estágio: década de 1960 década de 1960
- - “Revolução Verde”
- Uso de herbicidas, fertilizantes e variantes de - Uso de herbicidas, fertilizantes e variantes de plantasplantas
33o o Estágio:Estágio: a partir de 1970 a partir de 1970
- - “Biorrevolução”
- Uso da eng. genética- Uso da eng. genética
Plantas transgênicasPlantas transgênicas
Giancarlo Pasquali - UFRGS
Áreas Globais Plantadas com Culturas Transgênicas
Fonte: Carneiro, 2003.
Fonte: Dados CNPq vs. 4.0 – censo 2004.
Panorama sobre a Biotecnologia
Distribuição dos Grupos de Pesquisa no Brasil
Região
geográfica
Grupos de
Pesquisa
Linhas de
Pesquisa
Pesquisadores Estudantes
SudesteSudeste 1.0941.094 2.5462.546 4.9134.913 11.61011.610
Sul Sul 423423 939939 1.9001.900 3.3423.342
Noreste 285 683 1450 1.701
Centro -Oeste 116 252 668 381
Norte 84 176 390 400
Total 2.002 4.596 9320 17.434
Os Centros de Excelência em Biotecnologia
São eles:
Fundação Oswaldo Cruz - FIOCRUZ
Instituto Ludwig de Pesquisa ao Câncer
Instituto Butantan
EMBRAPA - CENARGEN
Novas Tecnologias em Biotecnologia
Cultura de Células: Plantas e Humanas
Clonagem: Molecular, Celular – Terapia Gênica
Animal Genômica
Bioinformática
Bionanotecnologia
Primeiras técnicas:
FUNGOS – pão, vinho, álcool, antibióticos
BACTÉRIAS – iogurtes, queijos, coalhada.
HOJE: Engenharia genética.
ENGENHARIA GENÉTICA, BIOENGENHARIA OU TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE
Técnicas para a manipulação do DNA para:
- identificar
- isolar
- multiplicar os genes
dos mais diversos
organismos.
Produção:Hormônio de crescimento humano.Insulina humanaVacinasBioinseticidas
Tecnologia que utiliza agentes biológicos, particularmente os microrganismos, para remover poluentes tóxicos do ambiente, principalmente do solo e da água. Os poluentes são decompostos em substancias atóxicas por meio do metabolismos microbiano.
É uma medida surgida no século XX, voltada para o
controle e a minimização de riscos advindos da
prática de diferentes tecnologias, seja em laboratório
ou quando aplicadas ao meio ambiente. A
Biossegurança é regulada em vários países no
mundo por um conjunto de leis, procedimentos ou
diretivas específicas.
- A Lei 8974 de Janeiro de 1995 - Lei de Biossegurança
estabelece as diretrizes para o controle das atividades e produtos
originados pela tecnologia do DNA recombinante. Estabelece
ainda que compete aos órgãos de fiscalização do Ministério da
Saúde, do Ministério da Agricultura e do Ministério do Meio
Ambiente a fiscalização e a monitorização das atividades com
OGMs, bem como a emissão de registro de produtos contendo
OGMs ou derivados, a serem comercializados ou liberados no
ambiente.
Home page: www.ctnbio.gov.br
- O fundamento básico da Biossegurança é estudar, entender e
tomar medidas para prevenir os efeitos adversos da moderna
biotecnologia, sendo prioritário proteger a saúde humana, animal e
o meio ambiente, para assegurar o avanço dos processos
tecnológicos.
Elementos para a E. Genética
• Enzimas de restrição
• DNA-ligase
• Clonagem em plasmídeos bacterianos
• Plasmídeos recombinantes
• Clonagem em vírus
• Animais e plantas transgênicos
ENZIMA DE RESTRIÇÃO
PLASMÍDEOS
Sequências circulares de DNA. Reproduzem-se de forma autônoma;
Encontram-se no citoplasma de certas bactérias.
Elementos genéticos
extracromossômico.
CLONAGEM
• Clone (grego:klon, broto, ramo)• População de geneticamente idênticos,
produzidos assexuadamente ou a partir de progenitor comum;
• Cópia idêntica de moléculas, células, tecidos e organismos adultos.
• Ex: população de bactérias, plantas.
EFEITO• Aumentar a chances de gravidez em
pessoas submetidas à fertilização in vitro;
• Ter gêmeos idênticos com intervalo de tempo;
• Adulto ter gêmeo idêntico como seu próprio filho;
• Manter embrião idêntico como potencial substituto de uma criança que venha a óbito.
• Manter embrião para doação de órgãos;
• Fonte potencial de tecido fetal, órgãos ou ovários;
• Doação de embriões para outra pessoa;
• Venda de embriões;
CLONAGEM TERAPÊUTICA
• Óvulo com núcleo de célula somática é cultivado por duas semanas em laboratório para desenvolvimento das células-tronco (indiferenciadas).
• O grupo de células-tronco seria induzido a se desenvolver como um tecido ou órgão.
Exemplos
• Vítimas de infarto receberiam implante de células musculares cardíacas;
• Pessoas com mal de Parkinson ou mal de Alzheimer receberiam neurônios sadios;
• É preciso conhecer o processo de diferenciação, depois reproduzir toda a delicada operação físico-química em laboratório.
CLONAGEM REPRODUTIVA
Clonagem embrionária• Clonagem a partir da bipartição de embriões:
• 1952 – girinos;
• 1970 – ratos;
• 1979 – ovelhas;
• 1980 – gado
• 1997 – Dolly (Ian Wilmut)
• Antes de 1997 as clonagens eram feitas com células totipotentes (embrionárias), a partir de Dolly, células diferenciadas (mamária).
• 277 tentativas frustradas.
Terapia Gênica
• Introdução de genes sadios para tratamento ou cura de doenças genéticas;
• Inicialmente células de pele e medula óssea;
• Carência da adenosina desaminase (Imunodeficiência humana);
• Diagnóstico pré-natal;
• Novos fármacos.
PROJETO GENOMA• Localização nos cromossomos humanos
de todos os genes responsáveis pelas características normais e patológicas;
• Mapeamento e sequenciamento de 3 bilhões de pares de bases que formam o genoma humano;
• Doenças genéticas conhecidas: seis mil.
Sonda
Utiliza-se o código genético conhecido para construir em laboratório uma molécula de cadeia simples de DNA (gene), replica-se em meio com corantes fluorescentes ou com
fósforo radioativo (sondas).
SONDAS DE RNAm
• Estudo de determinado gene que esteja em alta transcrição;
• Isola-se o RNAm;
• RNAm é transferido para um meio com nucleotídeos e transcriptase reversa (isolada do retrovirus);
• Forma-se DNA complementar (cDNA ou
cadeia simples de nucleotídeos).
• Multiplicada em meio com fósforo radioativo ou compostos fluorescentes.
cDNA
PROJETO GENOMA
SERES TRANSGÊNICOS E OGM
Recebem e manifestam genes
de outros organismos;
OGM organismos geneticamente
modificados
SERES TRANSGÊNICOS
APLICAÇÃO
• Obtenção de produtos orgânicos em grande escala: insulina, interferon, interleucina, proteínas do sangue, vacinas;
• Costeletas de porco sem colesterol;
• Vacas com leite humano para bebês órfãos;
• Bactérias produzem insulina para diabéticos.
PROBLEMAS ÉTICOS
• Manipulação da herança genética com fins eugênicos (depuração da espécie);
• Obtenção de microorganismos com características antes inexistentes (resistência a antibióticos; produção de toxinas, doenças).
Foi enxertado no milho, gene de bactéria Bacillus thuringiensis (Bt), com instruções para fabricar substância tóxica para insetos,
mas não para o homem.
A planta tornou-se um inseticida;
Em 1999 foi feita experiência com pólen de milho transgênico e 44% das borboletas monarca (não alvo) morreram.
Colocou-se gene da castanha-do-pará no feijão para corrigir a proteína, pobre em Metionina (aminoácido essencial).
• O novo feijão (PGM), acabou fugindo do controle e, ao assumir mais metionina, assumiu também as substâncias alergênicas presentes na castanha-do-pará.
EXAME DE DNA
Utilização do teste de DNA
• Teste de paternidade;
• Identificação de autores de crimes;
• Prova de laços de parentesco;• Identificação de cadáveres e fósseis.
NOVOS PARADIGMAS
medicina comercial;venda de sptz em bancos de sêmen;inseminação artificial;fertilização in vitro;criança sem pai biológico;filho de duas mulheres.
• “Deve-se usar a ciência para saber e a ética para decidir”.
• “A ética do laboratório terá de ser decidida em conjunto com a ética da sociedade” (Carlos Alberto do Vale – USP).
• “Assim como se diz que a guerra é assunto grave demais para ser decidido pelos generais, a ciência é perigosa demais para ser decidida apenas pelos cientistas”. Steve Greve (EUA).
“Se deixássemos a natureza seguir seu curso não fabricaríamos remédios; esperaríamos que nossos anticorpos vencessem os germes, que a pele queimada se recompusesse sozinha, que o osso fraturado se religasse. Quer queira ou não, o homem tem alterado a seleção da espécie”.
O QUE VEM POR AÍ?
• Admirável Mundo Novo!
• Qual sua consideração a respeito?
FIM
