1001 Biotecnologia
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BIOTECNOLOGIA
Prof.ª Viviane Santos Moreira
deltag.com.br
Reimplementar a vida baseada na escolha humana
BIOTECNOLOGIA
biotecnologianavida.blogspot.com
BIOTECNOLOGIA
Variabilidade genética
bulevoador.com.br
e-po
rtefl
io.b
logs
pot.c
om
virtual.epm.br
Recombinação
Mutação
Primeiros indícios
lce.esalq.usp.br
inovabrasil.blogspot.com
Influência do homem sobre as espécies
cultivadas
Identificar características de bom interesse econômico Seleção inconsciente
Melhoramento GenéticoCiência voltada para obtenção de
genótipos superiores aos atualmente utilizados sob determinadas condições ecológicas.
Mais vantajoso que
MELHORIA AMBIENTAL
Melhoramento genético
Aumentar as frequências gênicas
Aumento do percentual dos alelos favoráveis
Redução dos desfavoráveis
Melhora-mento
Genético
Plantas autógamas
(auto-fecundação)
Criação de novos genótipos
Posterior seleção
kokopelli-seed-foundation.com
a.C.
Domesticação do trigo, cevada, ervilhas, lentilhas, banana, maça, batata, milho.
lituraterre.com
creiaemjesus.com.br
Era CristãRedescobertas da regras de
MendelMétodos de melhoramentoGeneticista de plantas e animais
domésticosMicroorganismos – produção de antibióticos, vitaminas e
enzimas.
blog.mcientifica.com.br
Milho: Zea mays
Gene de interesseResistência a doença+baixa produtividade
Sensíveis a doença + alta produtividade
RESISTENTEE
ALTA PRODUTIVIDADE
deeproot.co.uk
Gene favorável não está disponível na espécie em questão.
ESPÉCIES SILVESTRES APARENTADAS
Cruzamento entre silvestres e cultivados
HÍBRIDOS
Retrocruzamento com a espécie cultivada, acompanhada de seleção
Descendentes semelhante ao parental cultivado com genes derivados da
espécie silvestre
HIBRIDIZAÇÃO INTROGRESSIVA
Cruzamentos interespecíficos
• Trigo e centeio
• Triticale (cultivado, atualmente, em larga escala)
• Mistura de milhares de genes das duas espécies.
biologie.uni-hamburg.de
Incompatibilidade entre espécies
Espécies A, B,e CEspécie A e C são incompatíveisUsa espécie ponte: B (compatível com as
duas)
A cruza com B, que posteriormente cruza com C
Transferência de genes
Plantas autógamas e alógamas
TÉCNICAS CONVENCIONAIS:seleção de culturas autógamas e alógamashibridização no melhoramentoretrocruzamentoendogamia heterose em variedades híbridasseleção recorrente variedades sintéticasmétodos de melhoramento de plantas propagadas
assexualmente
Melhoramento Convencional
Cruzamento
Incompatibilidade sexual
Redução do pool gênico
Transferência de genes
Limitações intrínsecas
Processo árduo e demorado
Introdução de genes exógenos
Técnicas biotecnológicas
Ganhos expressivos de produção.
Melhoramento convencional + engenharia genética
Aperfeiçoamento da exploração agrícolaAumento do rendimento de grãos, raízes e folha
Aumento da tolerância a acidez e elementos tóxicos
Aumento da toletância a problemas híbridos, temperatura, ataque de microorganismos, insetos e pássaros.
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Melhoramento convencional X Engenharia Genética
Leis de Mendel (1900)Desenvolvimento da genética Incorporar bases genéticas as técnicas
rudimentares de melhoramentoSurgimento da Biotecnologia
portaldoagronegocio.com.br
Biotecnologia
Obtenção de genótipos com maior produtividade e qualidade
Transformação genética - introdução controlada de um gene ou fragmento de DNA no genoma de uma célula receptora e sua posterior expressão.
Técnica que utiliza organismos vivos ou partes destes, para fazer ou modificar produtos, melhorar plantas ou animais, ou desenvolver microrganismos para uso específico.
Tecnologia do DNA recombinante
cienciadiaria.com.br
Produzir novos
arranjos
Endonuclease de restrição
CÓDIGO GENÉTICO UNIVERSAL
essenciadavida-julianacorreia.blogspot.com
Clonagens em plantas
Primer
uel.br
As endonucleases reconhecem seqüência especificas de dupla-fita de DNA,
conhecidas como seqüência de reconhecimento
Plasmídeo
libertaria.pro.br
Incorporar fragmentos extras contendo genes que não continha.
Facilitada pela existência de plasmídios bacterianos
Pequenos DNA circulares com capacidade de replicarem de forma autônoma na célula.
Melhoramento não se restringe
mais ao organismo
Geneflaviovisa.com
Transformação de Plantas
Estudo de função gênicaEstudo de regulação gênicaMelhoramento genético de plantas
Nutrição Resistência à fatores bióticos e abióticos
Biofábricas Fármacos Vacinas Anticorpos Biomateriais
dfrural.wordpress.com
Técnicas de transformaçãoMétodos diretos:
– Eletroporação de protoplastos
– Biobalística
Métodos indiretos:
– Agrobacterium tumefaciens
Eletroporação de Protoplastos Introdução de moléculas de DNA (em plasmídeos , por
exemplo) em células vegetais desprovidas de paredes celulares (protoplastos)
www.unimedia.fr/.../soc98/socproto6.htm
Obtenção de protoplasto: Incubação do tecido vegetal em meio de digestão composto de enzimas pectocelulolíticas;
O material é incubado numa solução contendo DNA Pulsos elétricos de alta voltagemAbrem os poros da membrana plasmática DNA entra na célula onde se integra no genoma.
Os protoplastos reconstituem suas
paredes, dividem-se, formam colônias, calos, regeneram plantas por
embriogênese ou organogênese
Nicotiana tabacum
Limitações: • Baixa eficiência de transformação
• Baixa eficiência de obtenção de transformantes estáveis
• Obrigatoriedade do uso de protoplastos
Técnicas de transformaçãoMétodos diretos:
– Eletroporação de protoplastos
– Biobalística
Métodos indiretos:
– Agrobacterium tumefaciens
Biobalística
Bombardeamento de partículas
Aceleração de micropartículas que atravessam a parede celular e a membrana plasmática, de forma não letal, carreando DNA para o interior da célula
Meristemas apicais e as células embriogênicas mais eficientes
cgm.icb.ufmg.br
pioneersementes.com.br
Milho Bt produzido por Biobalística
Genes específicos de Bacillus thuringiensis que levam à produção de proteínas tóxicas a determinadas ordens de insetos considerados pragas (insetos que causam danos econômicos) para a cultura.
http://neetescuela.com/modificacion-genetica-de-las-plantas/
Cultura de tecidos
Vantagens• Permite a transformação de diferentes tipos
de células e tecidos independentemente do genótipo
• Envolve menos manipulação das células
Limitações• Baixa freqüência de transformação estável• Materiais e reagentes são caros• A inserção de múltiplas cópias pode levar ao
silenciamento gênico
Técnicas de transformaçãoMétodos diretos:
– Eletroporação de protoplastos
– Biobalística
Métodos indiretos:
– Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens• Proliferação de tumor (galha de coroa)
promovido pela bactéria Agrobacterium tumefeciens
genmol.blogspot.com
Desviar o metabolismo da planta hospedeira
Fragmento de DNA plasmidial, denominado T-DNA é transferido para a célula vegetal e integrado
ao seu genoma.
bib2011genetik.wikispaces.com
Engenheiro genético natural
Obtenção de linhagens desarmadas: o T-DNA original,
contendo os oncogenes, é deletado pelo processo de
dupla recombinação.
Preparação do vetor: o T-DNA contendo o(s) gene(s) de
interesse é preparado em vetores .
ufpel.edu.br
roche-applied-science.com
Confirmação da transformação
BENEFÍCIOS
Insulina Humana
10emtudo.com.br
Indústria farmacêutica
saude.abril.com.br
Produção de vacinas, anticorpos, proteínas e
produtos farmacêuticos derivados de plantas, em que
seu custo fosse baixo e de fácil acesso.
Aproveitamento de áreas devastadas
GANHO ECOLÓGICOProduzir plantas capazes de sobreviverem
em solo já descartados pela agricultura
Produzir alimentos nas mesmas áreas de usoDiminuição da degradação do solo
engenhariaagronomicamc.blogspot.com
pt.dreamstime.com
Redução de perdas pós-colheita
Aumento da vida de prateleira
de frutas e hortaliças
Redução do uso de agrotóxico
Controle de pragas
portalatento.com
foxpragas.wordpress.com
Controle de poluiçãoBiorremediadores
ORGANISMOS SEQUESTRADORES
DE CARBONO
entrejovensmundomissao.blogspot.com
professormarcianodantas.blogspot.com
Primeiro vegetal transgênico produzido
no BrasilSul do paísLinhagens
adaptadas ao cerrado
Soja transgênica
TomateGenes que alteram a biossíntese do
etilenoRetardamento do amadurecimento
blog.multivegetal.com
Arroz Dourado Arroz transgênicoEnriquecido com B- caroteno Precursor da vitamina A
souagro.com.br
BatataAlteração das vias
metabólicas de biossíntese dos ácidos graxos.
Maior teor de amido
Menor absorção de óleo durante a fritura.
bibianaswiechdeborba.blogspot.com
Feijão transgênicoCTNBio - Comissão Técnica Nacional de Biossegurança aprovou a liberação para cultivo comercial do feijão geneticamente modificado (GM) desenvolvido pela Embrapa (instituição pública de pesquisa brasileira)
Resistente ao vírus do mosaico dourado, pior inimigo dessa cultura
agrícola no Brasil e na América do Sul.
mercadoetico.terra.com.br
Riscos Superalimentos Superpragas
Perda da biodiversidade
paixaoporalimentos.blogspot.com
Biosegurança
Práticas seguras, nível ambiental e da saúde humana.
Impactos e riscos potenciais
Alergias provocadas por OMG Aumento da resistência a antibióticos Novos vírus por recombinação genética
FDA (Administração de Alimentos e Medicamentos) regulamenta os transgênicos
sstrabalho.wordpress.com
Melhoramento Genético Animal
form
ando
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l201
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Conjunto de processos seletivos
Direcionamento de acasalamento
Frequência alélica
Interesse econômico
SELEÇÃO NATURALX
SELEÇÃO ARTIFICIAL
MARCADORES MOLECULARES
Identifica variações na sequência de DNA que permitem diferenciar os indivíduos de uma espécie e identificar os animais com predisposição genética
cibpt.wordpress.com
Principais métodos Sinalização de genes
de resistência a doenças, pragas e insetos.
Caracterização de germoplasma
Melhoramento dos pais híbridos
Introgressão gênica Seleção auxiliada por
marcadores
Desenvolvimento de mapas gênicos
HeteroseReconstituição de
pedigreesTestes de pureza
genéticaSeleção de
resistência a patógenos exóticos
Inseminação artificial e transferência de embriões
paixaocapixaba.com.brcptcursospresenciais.com.br
PROGRAMAS DE MELHORAMENTO GENÉTICO
Competitividade comercial
Eficiência de produçãoPadronização de animais
Velocidade de crescimento
Ganho de pesoConformidade para corte
Facilidade de partoProdutividade de leiteAnimais resistentes
cavet-uss.blogspot.com
blog.faa.edu.br
cachoeiracoffees.com.br
Interesse médico-farmacêuticoVacas e ovelhas para produção de proteínas
no leite.Redução do custo quando comparado aos
microorganismos.
agrorural-ms.blogspot.com
Oferta de lã
interural.com
Programas de melhoramento que
geram melhor lã, sem necessidade de suplementar a dieta com aminoácidos,
enxofre.
Prejuízos
Reações alérgicas Perca da biodiversidade Não ocorrência da seleção natural Características não selecionadas pela
natureza.
SOBREVIVÊNCIA
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA
cnpt.embrapa.br
mst.org.br
Referências
• CARPENTIERI-PIPOLO, V. et al Culturas transgênicas: uma abordagem de benefícios e riscos. Londrina: EDUEL, 2009, 414p.
• GRIFFITHIS, A. J. F. et al Introdução a genética.7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002,794p.