Fermentação e atividade enzimática

download Fermentação e atividade enzimática

If you can't read please download the document

Transcript of Fermentação e atividade enzimática

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Atividade enzimtica Sabe-se hoje que os processos fermentativos que esto na base da produo ou transformao de alimentos resultam do metabolismo dos microrganismos envolvidos nestes processos. O metabolismo o conjunto de reaes qumicas que ocorrem numa clula: Catabolismo molculas complexas so convertidos em molculas mais simples, com libertao de energia; Anabolismo sntese de molculas complexas a partir de molculas simples, com gasto de energia. As reaes de catabolismo e de anabolismo relacionam-se de tal modo que a energia libertada pelas primeiras utilizada nas segundas.

A ocorrncia de uma reao qumica implica a rutura de ligaes qumicas nas molculas dos reagentes e a formao de novas ligaes qumicas que do origem aos produtos de reao.

A energia que necessrio fornecer ao sistema para se iniciar uma reao qumica a energia de ativao.

1

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

As reaes qumicas que ocorrem nas clulas envolvem molculas muito estveis e cuja energia de ativao elevada.

No pode ser o calor a fornecer a energia de ativao, uma vez que causaria a desnaturao das protenas e a morte celular.

ENZIMAS So biocatalizadores que intervm no metabolismo celular: Diminuem a energia de ativao e, consequentemente, aumentam a velocidade das reaes qumicas; No so destrudas nas reaes qumicas que catalisam nem alteram os seus equilbrios qumicos; So molculas proteicas (apoenzima), com conformao tridimensional. Algumas possuem elementos no proteicos (cofatores); So especficas (relativas ou absolutas); A sua atividade influenciada por fatores ambientais, como a temperatura, o pH ou a presena de outras substncias. Estrutura das enzimas: A molcula sobre a qual a enzima atua o substrato; As enzimas so protenas com uma conformao tridimensional e possuem uma regio da qual se estabelece a ligao ao substrato o centro ativo; O centro ativo corresponde geralmente a uma reentrncia na molcula da enzima onde se localizam determinados aminocidos; A ligao do substrato ao centro ativo da enzima forma o complexo enzimasubstrato; As ligaes que se estabelecem no complexo enzima-substrato so fracas, mas suficiente para desencadear a converso do substrato em produtos; Os produtos deixam o centro ativo e a enzima fica livre para catalisar a transformao de outro substrato. 2

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Mecanismos de ao enzimtica Nas reaes qumicas catalisadas por enzimas verifica-se, ao longo do tempo: A diminuio da concentrao do substrato; A diminuio, seguida de estabilizao, da concentrao de enzima livre; O aumento, seguido do de da complexo

estabilizao, concentrao enzima-substrato

O aumento da concentrao do produto Quando formao a velocidade do de

complexo

enzima-substrato iguala a velocidade de dissociao, as concentraes de enzima livre e de complexo enzima-substrato estabilizam. Especificidade enzimtica A complementaridade entre o substrato e o centro ativo da enzima est na origem da especificidade de ao enzimtica: Especificidade absoluta: a enzima atua apenas sobre um determinado substrato; Especificidade relativa: a enzima atua sobre um conjunto de substratos qumica e estruturalmente relacionados. Formao do complexo enzima-substrato Modelo chave-fechadura: considera o centro ativo da enzima uma estrutura rgida e pr-complementar do substrato; o substrato ajusta-se ao centro ativo da enzima como uma chave se ajusta a uma fechadura; este modelo est em sintonia com a especificidade absoluta. Modelo do encaixe induzido: o centro ativo da enzima interage, de uma forma dinmica, com o substrato, ajustando-se a ele quando se estabelece a ligao. Este modelo permitiu explicar a especificidade relativa de algumas enzimas. 3

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Cofatores Certas enzimas esto associadas a elementos no proteicos essenciais sua atividade os cofatores. Nestes casos, a regio proteica da enzima designa-se apoenzima e a associao entre a apoenzima e o cofator designa-se holoenzima. Inibio enzimtica As substncias capazes de provocar uma diminuio da atividade das enzimas designam-se inibidores enzimticos; Os inibidores podem apresentar diferentes mecanismos de atuao. Os inibidores provocam uma inibio enzimtica reversvel quando se ligam temporariamente enzima e, aps a sua dissociao, a enzima permanece funcional. A reversibilidade da inibio radica nas fracas ligaes que se estabelecem entre o inibidor e a enzima. Quando os inibidores se combinam com a enzima de forma permanente, inativandoa ou destruindo-a, diz-se que ocorre uma inibio enzimtica irreversvel. Muitas das substncias que funcionam como venenos so inibidores irreversveis. Na inibio competitiva, o inibidor compete com o substrato normal, ligando-se ao centro ativo da enzima. Esta ligao possvel porque o inibidor estruturalmente semelhante ao substrato. Contudo, esta semelhana no absoluta e, por isso, a enzima, frequentemente, no catalisa nenhuma reao. Neste tipo de inibio, o inibidor ocupa apenas temporariamente o centro ativo que, por isso, algumas vezes est ocupado pelo verdadeiro substrato e outras pelo inibidor. Se a concentrao do substrato for superior do inibidor, ser maior a probabilidade de o centro ativo estar ocupado com o verdadeiro substrato, revertendo-se ou minimizando-se assim este tipo de inibio. Diz-se, por isso, que a inibio competitiva depende da relao entre a concentrao do inibidor e a do verdadeiro substrato. Na inibio no competitiva, o inibidor estruturalmente diferente do substrato e liga-se enzima num local que no o centro ativo (centro alostrico). A ligao deste tipo de inibidor enzima provoca a sua inativao porque produz uma alterao da conformao do centro ativo, impedindo a sua ligao ao substrato. 4

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Muitos dos inibidores no competitivos so substncias metablicas enzimtica, combinando-se as enzimas. de forma reversvel com que regulam a atividade

Fatores que influenciam a atividade enzimtica Temperatura A influncia da temperatura na atividade enzimtica resulta do facto de este fator interferir com as ligaes intermoleculares da enzima responsvel pela sua estrutura globular. Temperaturas elevadas: rompem-se ligaes que conduzem a uma alterao da conformao da enzima e, consequentemente, a uma modificao do seu centro ativo. Este tipo de alterao da conformao associada perda da atividade biolgica designado desnaturao. Mesmo que a temperatura regresse a valores inferiores, no se restabelecem as mesmas ligaes qumicas, irreversvel) Temperaturas baixas: no ocorre rompimento de ligaes, mas apenas compactao da molcula, dificultando as ligaes com o substrato. Uma vez restabelecida a temperatura, a enzima torna-se ativa (inibio reversvel). pH 5 tornando-se a enzima permanentemente inativa (inibio

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

O pH pode alterar a distribuio das cargas eltricas das enzimas. Verifica-se que, no caso da catlase, valores elevados de acidez (pH baixo) ou basicidade (pH elevado) tornam inativa a enzima. De facto, o pH do meio interfere com a conformao do centro ativo, podendo em casos extremos, conduzir desnaturao da enzima, tornando-a permanentemente inativa. Normalmente, nos extremos dos intervalos de temperatura e pH, a atividade das enzimas baixa, existindo um valor de temperatura timo e um valor de pH timo, em que se atinge a velocidade mxima das reaes catalisadas por essas enzimas. Paralelamente, algumas enzimas requerem condies de pH cido, como, por exemplo, a pepsina que atua no estmago. Por outro lado, existem enzimas, como a tripsina, que atuam no intestino, que exigem condies de pH bsico, de forma que a conformao dos centros ativos seja capaz de interatuar com o substrato, catalisando a reao. Concentrao de enzima Verifica-se que a velocidade da reao aumenta de forma proporcional ao aumento da concentrao da enzima, enquanto houver substrato no meio. Concentrao do substrato A velocidade das reaes catalisadas por enzimas aumenta medida que a concentrao do substrato vai aumentando, at se atingir um valor mximo, a partir da qual a velocidade se mantm constante. Este comportamento resulta do facto de, quanto maior for a quantidade de molculas de substrato disponveis no meio, maior vai ser a velocidade da reao at que todas as enzimas estejam ocupadas. Estando todos os centros ativos das enzimas ocupados, atinge-se um ponto de saturao, a partir do qual, por mais que a concentrao do substrato aumente, a velocidade da reao mantm-se constante.

Controlo das vias catablicas Cada clula possui um elevado nmero de enzimas que catalisam, em cada momento, um elevado nmero de reaes qumicas. Geralmente, estas reaes no ocorrem de uma forma isolada, mas de forma sequencial, isto , o produto de uma reao utilizado como substrato de uma reao e assim sucessivamente at se

6

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

obter o produto final. Uma cadeia de reaes deste tipo, catalisada por uma cadeia enzimtica, constitui uma via metablica. As vias metablicas so, geralmente, reguladas por molculas que se comportam como inibidores reversveis no competitivos. Estas molculas ligam-se a um centro alostrico da primeira enzima da via metablica e alteram a sua conformao. O resultado dessa alterao pode ser a inibio ou a ativao da enzima. Frequentemente, o produto final de uma via metablica, quando se acumula em excesso, que inibe a primeira enzima, por ligao ao centro alostrico, bloqueando toda a sequncia de reaes. Este mecanismo de inibio por retrocontrolo contribui para a economia da clula, ao permitir evitar o desperdcio de recursos que estariam a ser utilizados para produzir substncias em quantidade excedentes. Quando a concentrao de produto final diminui, este liberta-se do centro alostrico e a enzima retoma a atividade, fazendo aumentar de novo a concentrao do produto final.

Fermentao A fermentao um processo metablico realizado por alguns microrganismos com vista obteno de energia a partir de nutrientes, sendo, por isso, um processo catablico. Do ponto de vista bioqumico, a fermentao consiste num conjunto de reaes de oxidao e reduo catalisadas por enzimas e realizadas na ausncia de oxignio (processo anaerbio), em que compostos orgnicos servem tanto como dadores como acetores finais de eletres, sendo produzido ATP por fosforilao a nvel do substrato. Os microrganismos que realizam processos fermentativos utilizam a glicose ou outros glcidos simples. Etapas da fermentao: Gliclise ocorre a degradao de glicose em cido pirvico; 7

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

A reduo do cido pirvico conduz formao dos produtos de fermentao. Uma das vias metablicas mais comuns que conduz fermentao da glicose , ento, a gliclise. Esta via ocorre tanto na presena como na ausncia de oxignio. A glicose oxidada e formam-se duas molculas de cido pirvico. O agente oxidante o NAD+ que transformado em NADH. O saldo energtico de duas molculas de ATP.

Na reduo do cido pirvico, o cido pirvico, ou molculas orgnicas que se formam a partir dele, so acetores dos eletres do NADH, o que permite regenerar o NAD+. O NAD+ pode, assim, voltar a ser utilizado na oxidao da glicose com formao de 2 ATP.

Os produtos finais da fermentao dependem da molcula orgnica que produzida a partir do cido pirvico.

Existem, assim, diversos tipos de fermentao, algumas das quais so responsveis pela produo ou transformao de produtos usados na alimentao humana.

A diversidade de vias fermentativas depende no s dos microrganismos que as realizam como, tambm, das condies ambientais (pH, temperatura, disponibilidade de esses organismos se encontram. Assim compreende-se que um mesmo organismo, em momentos distintos, possa levar a cabo diferentes tipos de fermentao. oxignio, etc.) em que

Destacam-se duas vias fermentativas na produo alimentar: a lctica e a alcolica. Alm disso, pode referir-se a fermentao actica que, embora no possa ser

8

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

considerada do ponto de vista bioqumico uma fermentao, um processo catablico realizado por microrganismos, sendo utilizada no fabrico de vinagre. Fermentao ltica Esta fermentao levada a cabo por diversas bactrias e conduz formao do cido ltico. Considera-se, ainda, a existncia de dois tipos de fermentao ltica: Fermentao homoltica: produo de grandes quantidades de cido ltico, sendo este o principal produto obtido. (processo realizado por bactrias no fabrico de iogurtes e queijos) Fermentao heteroltica: ocorre formao de outros produtos, como, por exemplo, o cido actico, o etanol e o dixido de carbono, alm do cido ltico. (processo realizado por bactrias na produo de certos queijos fermentados) Fermentao alcolica Caracteriza-se pela produo de grandes quantidades de etanol e dixido de carbono. Este processo realizado por vrias espcies de leveduras, quando colocadas em condies anaerbias. Na indstria alimentar usa-se este tipo de fermentao para a produo de bebidas alcolicas e po. Contudo, no primeiro casa pretende-se obter, sobretudo, o lcool, enquanto que no caos de fabrico de po deseja-se obter o CO2. Na produo de po, o CO2 formado forma bolhas que ficam aprisionadas na massa, conferindo a estrutura alveolar caracterstica do miolo do po. O lcool produzido evapora-se no momento do cozimento. A quantidade de leveduras e a temperatura que ocorre a fermentao so os principais fatores que determinam a intensidade do processo. Na produo de bebidas alcolicas, o CO2 evapora em grandes quantidades, enquanto que o lcool se acumula, tal como outros compostos orgnicos resultantes do metabolismo das leveduras. Fermentao ltica O vinagre pode resultar da alterao do vinho, por ao de bactrias acticas, quando exposto ao ar. Este tipo de fermentao levado a cabo por bactrias 9

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

do gnero Acetobacter e Gluconobacter que crescem na superfcie do vinho ou de outras bebidas alcolicas. As bactrias promovem a oxidao do etanol que conduz formao do cido actico. Assim, neste caso, o termo fermentao usado no sentido clssico, na medida em que se refere a uma alterao de um composto orgnico levado a cabo por microrganismos.

Conservao, melhoramento e produo de novos alimentos A deteriorao dos alimentos deve-se: Crescimento e atividade de microrganismos; A deteriorao dos alimentos por microrganismos muito frequente e particularmente grave em termos de sade pblica. Os microrganismos que contaminam os alimentos podem ser bactrias, fungos e leveduras. Este tipo de deteriorao condicionada pelas caractersticas fsicas e qumicas dos alimentos, pelas condies de armazenamento e pela forma como os alimentos so manipulados. Insetos; Ao de enzimas do prprio alimento; Reaes qumicas espontneas no catalisadas por enzimas; Alteraes fsicas causadas pela temperatura, presso e humidade, entre outras. Objetivos da conservao de alimentos: Aumentar o perodo de tempo durante o qual os alimentos podem ser consumidos com segurana; Melhorar as propriedades organolpticas, isto , propriedades agradveis aos rgos dos sentidos; Ultrapassar a sazonalidade do consumo de certos alimentos, tornado a dieta mais variada e equilibrada; Aumentar a higiene alimentar 10

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Genericamente, pode considerar-se que os mtodos de conservao visam: Evitar ou retardar o desenvolvimento de microrganismos indesejveis; Evitar ou retardar a alterao dos alimentos devido a fenmenos de autlise de oxidao.

Os diferentes mtodos de conservao podem atuar de maneira diferente: Alguns permitem destruir parcialmente ou totalmente os microrganismos responsveis pela alterao dos produtos alimentares. Neste caso, destacam-se os tratamentos trmicos, como a pasteurizao e irradiao; Outros retardam o crescimento dos microrganismos responsveis pela alterao. Constituem um exemplo destes mtodos a conservao pelo frio, a adio de agentes qumicos conservantes, a adio de sal ou de acar, a secagem e a embalagem em atmosfera modificada; Existem, ainda, mtodos que eliminam parcial ou totalmente os microrganismos que se encontram na superfcie ou no interior dos alimentos. Neste caso, pode referir-se a lavagem e a filtrao esterilizante.

Fatores de conservao Assepsia previne o acesso dos microrganismos aos alimentos; Remoo de microrganismos retira microrganismos existentes; Calor mata os microrganismos porque causa a desnaturao das protenas e das enzimas necessrias ao metabolismo; Frio retarda as reaes qumicas e ao das enzimas do alimento e inibe ou reduz o crescimento e a atividade dos microrganismos, mas no os mata. Reduo de guas inibe o crescimento de microrganismos e a atividade enzimtica nos alimentos. Efeitos osmticos em meio hipertnico, por adio de sal ou acar, ocorre a plasmlise dos microrganismos; Modificao da atmosfera cria condies anaerbias que impedem o crescimento de microrganismos e a oxidao;

11

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Irradiao radiaes, como os raios UV e as radiaes ionizantes, tm ao germicida e retardam a germinao de sementes e a maturao de frutos; Acidez inibe ou reduz o crescimento e atividade de microrganismos, por desnaturao das enzimas; Aditivos inibem o crescimento e atividade de microrganismos, a autlise do alimento e retardam a oxidao. Microrganismos e temperatura

O calor elimina os microrganismos quando estes so submetidos a uma temperatura letal. Esta temperatura varivel de acordo com a espcie do microrganismo e com a forma em que se encontra.

Tcnicas de conservao alimentar Aditivos alimentares Os alimento que lhe so adicionadas no sentido de: Conservar as caractersticas organolticas: cheiro, sabor, consistncia; Preservar as propriedades nutritivas; Aumentar o tempo de vida dos alimentos; Melhorar a apresentao dos alimentos Atualmente, os conservantes qumicos so agrupados em: Antioxidantes: cidos orgnicos e sais derivados; Acares e lcoois; 12 aditivos alimentares so

substncias qumicas estranhas ao

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Sais orgnicos; Gases esterilizantes; Antibiticos; A utilizao dos diferentes conservantes determinada pelo tipo de alimento que se pretende conservar.

Esterilizao um mtodo trmico que consiste em submeter o alimento a uma temperatura igual ou superior a 100C em atmosfera hmida, de forma a destruir ou inativar os microrganismos e as enzimas capazes de produzirem alteraes. Este tratamento deve ser realizado num recipiente fechado, para que se possa gerar um vcuo parcial, no sentido de reduzir a presena de oxignio e para impedir a contaminao no final do procedimento (autoclaves) Tratamento UHT: aquecimento a uma temperatura superior a 130 durante 1 a 2 segundos. Embora este mtodo permita uma conservao durante um perodo de tempo razovel, as elevadas temperaturas destroem algumas vitaminas e alteram outros nutrientes, produzindo-se uma modificao do valor nutritivo do sabor, da cor e da consistncia do alimento.

Pasteurizao A pasteurizao um mtodo de conservao trmico mais sofisticado que a esterilizao e deve o seu nome a Louis Pasteur que desenvolveu este mtodo. A temperatura utilizada inferior a 100C, estando geralmente compreendida entre os 60C e os 80C. O tratamento pode durar apenas alguns segundos os vrios minutos, de acordo com o produto alimentar que se pretende pasteurizar. Este processo baseia-se na probabilidade de o nmero de microrganismos que permanecem viveis aps o tratamento ser suficientemente baixo para que no possam causar adulterao do alimento.

13

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Refrigerao/Congelao O frio conserva os alimentos porque retarda ou inibe a multiplicao microbiana. Refrigerao: Os alimentos so conservados a uma temperatura superior a 0C. A refrigerao comercial utiliza uma temperatura entre 5 e 7,2C; os organismos psicrfilos continuam a desenvolver-se. Congelao: Conservao dos alimentos a uma temperatura igual ou inferior a -18C. A tcnica de congelao rpida demora cerca de 30 min e utiliza, geralmente, azoto lquido; a congelao lenta demora entre 3 a 72 horas. Os mtodos de conservao pelo frio apresentam a vantagem de preservar a maior parte do valor nutricional dos alimentos. Contudo, no eliminam os microrganismos que estejam presentes nos produtos alimentares. Por esta razo, quando o alimento deixa de estar sujeito a frio, os microrganismos podem reiniciar a sua atividade e o seu crescimento. Alm disso, dado que o frio no desnatura as enzimas prprias do alimento, a sua estabilizao no completa, podendo ocorrer, embora de forma muito lenta, alguns fenmenos de autlise.

Irradiao A irradiao consiste na sujeio dos produtos alimentares a uma fonte de radiao, geralmente ultravioleta ou ionizante. A aplicao da radiao permite destruir os microrganismos, retardar a germinao e a maturao de alguns frutos e legumes, destruir insetos e parasitas. Envolve, assim, a exposio do alimento, embalado ou no, a um tipo de energia ionizante (esterilizao) - raios gama, raios X - ou no ionizante (desinfeo) UV (superficial).

Liofilizao Consiste na secagem dos alimentos a frio. Apesar de a sua aplicao ser restrita, dado o seu custo elevado, a tcnica de desidratao que melhor 14

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

garante a conservao do aroma, da textura, da cor, bem como a capacidade de reidratao dos alimentos. Procede-se desidratao de alimentos congelados por sublimao (estado gasoso para slido, sem passar pelo estado lquido) da gua. A gua extrada lentamente mantendo-se a forma, aspeto e restantes propriedades do alimento, mesmo que estes j estejam cozinhados.

Fumagem O alimento exposto ao fumo que resulta da queima de madeira e que contm uma variedade de produtos volteis (formaldedo, fenis), com efeito bactericida. O mais importante desses compostos o formaldedo. O alimento sofre tambm desidratao e ao do calor.

Desidratao/secagem Mtodo de conservao que se baseia na reduo da maior parte da gua da constituio de alimentos por evaporao. A reduo do teor de gua no alimento, torna inativos os microrganismos, desacelerando as reaes enzimticas e qumicas de alterao. Os fatores que influenciam a secagem e que devem ser controlados so a temperatura, a humidade relativa e a velocidade de circulao do ar. Adio de acares

Os doces e geleias conservam-se muito bem durante tempos longos porque qualquerbactria que penetre neste ambiente de alta concentrao em acares (at 60-65%) morre rapidamente por desidratao a gua do citoplasma passa muito rapidamente para o exterior da parede celular por osmose - plasmlise das clulas microbianas. (O princpio o mesmo no processo de conservao por salga).

Fermentao

Alm das caractersticas organolticas e odorficas, os cidos desempenham quasesempre uma funo antimicrobiana, uma vez que a maior parte dos microrganismos se desenvolve apenas numa faixa muito estreita de pH. Neste caso, os vegetais podem ser preservados em vinagre na forma de picles (normalmente a ao reforada pela a adio de acar, sal e especiarias). 15

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Filtrao esterilizante

Consiste na passagem do lquido ou do gs atravs de um filtro muito fino, de forma areter os microrganismos. Este mtodo tem a vantagem de permitir a eliminao de microrganismos, conservando as caractersticas nutritivas, sem necessidade de aplicar aditivos alimentares.

A filtrao pode ser utilizada no tratamento da gua, sumos, vinagre, cerveja, vinho,leos vegetais, etc.

Atmosfera modificada

A composio da atmosfera interfere com o desenvolvimento de microrganismos, bemcomo com fenmenos de oxidao, ambos capazes de contribuir para a alterao dos alimentos. Alm disso, determinados compostos volteis so capazes de promover a maturao de frutas e de legumes. Assim, a modificao da atmosfera um procedimento de enorme importncia na indstria alimentar. Esta modificao pode ocorrer a vrios nveis:

Armazenamento em atmosfera controlada - Consiste na alterao dacomposio da atmosfera, seguida de um controlo contnuo durante todo o perodo de armazenagem da composio, da temperatura e humidade relativa da atmosfera. As concentraes gasosas timas de conservao variam com o tipo de produtos e com o seu grau de maturao. O aumento do teor de CO 2, acompanhado da diminuio da quantidade de oxignio e do abaixamento da temperatura, permite aumentar o tempo de conservao de alguns alimentos.

Embalagem em atmosfera modificada remoo de oxignio; substituio daatmosfera da embalagem por uma mistura gasosa que favorece a conservao. Nessa mistura aumentada a concentrao de CO2 e diminuda a concentrao de O2, em relao ao ar atmosfrico

Embalagem em vcuo - Consiste na extrao do ar das embalagens.Geralmente so utilizadas embalagens retrteis que garantam ser impermeveis e estanques. Carnes, produtos de salsicharia, pescado, queijo e produtos de pastelaria podem ser mantidos em vcuo; o processo de conservao completo com a refrigerao.

Explorao das potencialidades da Biosfera16

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

O aparecimento da agricultura e da pecuria aumentou a capacidade de produo e armazenamento de alimentos, deixando o Homem de estar dependente apenas do que a natureza lhe colocava, anteriormente, disposio no momento.

Com a industrializao a agricultura, a pecuria e a pesca sofreram alteraes, tornando-se cada vez mais intensivas, sempre no sentido de um maior aproveitamento dos recursos.

Apesar de todos os avanos tecnolgicos o Homem ainda no conseguiu com exatido o equilbrio dinmico da Biosfera, pelo que tem de tirar o mximo de partido dela, tendo o cuidado de preservar.

Assim, a Humanidade depende, essencialmente, de trs atividades para a sua alimentao: a agricultura (cultivo de plantas), a pecuria (criao de animais) e a pesca.

O aumento da produtividade alimentar deve-se a fatores, dos quais se destacam o recurso: A maquinaria e equipamento agrcola cada vez mais sofisticados; A tcnicas eficientes de irrigao; A pesticidas; A fertilizantes inorgnicos; A variedades de plantas de elevado rendimento; A barcos e artes de pesca mais eficientes; intensificao da pecuria; intensificao da aquacultura;

Todos estes fatores podem levar degradao ambiental (degradao dos solos, poluio do ar, poluio da gua, perda de biodiversidade e riscos para a sade)

As necessidades crescentes na alimentao humana implicaram melhoria qualitativa e quantitativa na produo de plantas. Destacam-se trs mtodos para essa melhoria: Clonagem de plantas; 17

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Regenerao a partir de protoplastos (ou protoplasmas clulas vegetais qual foi removida a parece celular por processos enzimticos, ficando a clula protegida apenas pela membrana celular.); Engenharia gentica

Cultivo de plantas Mtodos tradicionais de propagao vegetativa: alporquia, estaca, enxertia, mergulhia Atualmente possvel produzir milhares de clones a partir de uma nica clula somtica ou de um pequeno pedao de tecido vegetal, atravs da cultura de tecidos vegetais por MICROPROPAGAO ou clonagem. Neste processo temos a interveno de uma substncia de enraizamento (hormona: auxina estimula a formao de razes) Envolve a reproduo assexuada, ou seja, descendentes geneticamente idnticos, sendo a mitose o processo de diviso celular envolvido na clonagem. Como se processa a cultura de clulas e tecidos vegetais in vitro? Escolha do explante - a escolha do explante (fragmento de tecido vegetal obtido atravs de uma planta) condiciona o grau de sucesso na micropropagao. Os explantes devem ser provenientes de plantas jovens adultas, de preferncia de zonas de crescimento ativo, nomeadamente dos meristemas. Desinfeo do explante - a desinfeo feita em etapas, com recurso a lcool etlico comercial, hipoclorito de sdio (lixvia) ou clcio, seguido de lavagens com gua destilada. Incubao em meio de crescimento - o explante incubado em meio de crescimento, contendo uma mistura de sais minerais, fonte de energia (sacarose), vitaminas e fito-hormonas (tais como auxinas e citocininas). As clulas crescem e multiplicam-se indefinidamente, desde que o meio seja periodicamente renovado. O conjunto de clulas indiferenciadas denomina-se tecido caloso. Transferncia - do tecido caloso para um meio contendo determinadas concentraes hormonais para a organognese. As plntulas regeneradas in vitro so aclimatizadas e transferidas para o solo.

18

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

A micropropagao de plantas apresenta vantagens relativamente aos mtodos tradicionais de propagao: Produo de plantas livres de doenas; A obteno de taxas de multiplicao e crescimento superiores ao normal; O controlo de fatores ambientais adversos; A realizao de pesquisas de melhoramento gentico; A obteno de grandes quantidades de compostos a custos reduzidos. Muitos medicamentos possuem produtos extrados de plantas, sendo os procedimentos para a sua extrao extremamente dispendiosos. As tcnicas de cultura podero representar uma forma de facilitar a obteno/extrao desses produtos, com maior grau de pureza; A reduo do espao para o seu crescimento; A propagao de espcies de difcil reproduo.

No entanto, a micropropagao de plantas tem desvantagens: Tcnica com elevada especializao Risco de diminuio da biodiversidade Culturas homogneas so mais sensveis a doenas

ENGENHARIA GENTICA As tcnicas de Engenharia Gentica constituem um instrumento fundamental para a melhoria da produtividade agrcola, tendo importante aplicao quer na criao de plantas, quer na criao de animais. 19

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

A maioria das plantas apresenta uma srie de caractersticas que as torna adequadas para o melhoramento gentico: Possuem um ciclo de vida curto, o que permite uma seleo rpida de novas caractersticas; Podem ser autofecundadas, o que permite a fixao de uma nova caracterstica introduzida; So muito prolficas, o que favorece o aparecimento de mutaes, aumentando a diversidade sobre a qual a seleo pode atuar; As clulas vegetais isoladas mantm a totipotncia, podendo, por isso, regenerar um organismo completo;

Por todas estas razes, existem numerosas plantas transgnicas, isto , portadoras de genes novos no seu genoma. Entre elas, contam-se plantas portadoras de genes que, por exemplo, retardam o amadurecimento, conferem resistncia a doenas ou aumentam o seu valor nutritivo.

Para a introduo do DNA exgeno em plantas so utilizados, essencialmente, dois processos: Tcnica do DNA recombinante (transferncia mediada pela bactria Agrobacterium tumefacies) e o bombardeamento de partculas ou biolstica.

Introduo de DNA exgeno - So usadas tcnicas para transferir material gentico, que podem: usar veculos de transporte de material gentico: vetores biolgicos: plasmdios de bactrias como p.ex. Agrobacterium (plasmdio Ti de A. tumefaciens) ; vetores no-biolgicos: micropartculas de metal (ouro ou tungstnio) revestidas com ADN que so ''disparadas" em direo s clulas dum tecido vegetal alvo (tcnicas de biolstica ou bombardeamento) no usar veculos: transferncia direta por fuso de protoplastos possvel fundir dois protoplastos (clulas cuja parede celular foi removida) de diferentes espcies, originando protoplastos hbridos que quando colocados num meio de cultura adequado formam uma plntula hbrida. 20

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Plantas GM (geneticamente modificadas) DNA recombinante: Identificao e isolamento de um gene dum ser vivo qualquer, que tenha interesse (gene X) Ligao do gene a um vetor; Transferncia - transporte do gene X para protoplastos ou clulas vegetais; Integrao - insero estvel do gene X no genoma da planta. Expresso do gene inserido - a sua manifestao. Dela depende o sucesso da transformao gentica.

O uso comercial das culturas geneticamente modificadas tem como pr-requisitos bsicos: A expresso estvel do transgene; A transmisso hereditria do transgene de modo 'fiel', ou seja, de acordo com leis mendelianas.

Na natureza h bactrias que causam nas plantas hospedeiras ndulos ou tumores. Sabe-se que esta interao bactria/planta se faz atravs de feridas existentes na planta. Algumas destas bactrias vivem no solo.

A Agrobacterium tumefaciens tem mecanismos que lhe permitem detetar uma ferida numa planta, aproximar-se dela e transferir para as clulas vegetais uma poro de DNA, que se integra no ncleo da clula vegetal.

Tranformao por A. Tumefeciens O Plasmdeo Ti (do ingls 'Tumor inducing') da A. tumefaciens contm um segmento de DNA - T-DNA que contm uma srie de genes que codificam enzimas envolvidas na sntese de hormonas vegetais (citocininas e auxinas), causando um desequilbrio hormonal nas clulas transformadas levando induo dos tumores. Na natureza, o plasmdeo Ti da bactria A. tumefaciens entra numa planta e integrado no DNA desta. Os tumores crescem em resultado da ao da regio T (TDNA) do gene. Atravs de tcnicas de recombinao de DNA, um gene de interesse introduzido dentro da regio T do plasmdeo Ti, destruindo a sua capacidade de 21

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

induo tumoral. Posteriormente, uma bactria que contenha este plasmdeo recombinante usada para introduzir o gene de interesse nas clulas da planta.

Transformao por bombardeamento de partculas ou biolstica

H uma srie plantas que no so facilmente regeneradas a partir de tecidos que foram transformados pela A. tumefaciens. O processo est dependente de uma interao hspede/hospedeiro, que nem sempre se estabelece. Para evitar este problema foram desenvolvidos mtodos alternativos com os quais possvel efetuar transferncia de DNA para plantas.

Um deles o bombardeamento com micropartculas (normalmente de ouro ou tungstnio e com cerca de 1 micrmetro de dimetro), revestidas com o DNA e impulsionadas por presso de gs ou descarga eltrica, para entrarem no tecido vegetal.

Esta

tcnica,

frequentemente,

no

transforma

a

totalidade

das

clulas

bombardeadas, ficando uma populao mista de clulas transformadas e outras normais. Este facto leva muitas vezes ao desenvolvimento de plantas que possuem regies com uma determinada composio gentica e outras com diferente constituio. Fuso de protoplastos Quando no h possibilidade de cruzamento in vitro, a cultura e fuso de protoplastos constituem um mecanismo que possibilita o rompimento de barreiras da hibridao, possibilitando a seleo de caractersticas desejveis nos fusionantes: transferir resistncia doenas, aumentar o teor ou induzir a sntese de algum metabolito, por exemplo. Nesta tcnica, as clulas de duas plantas so cultivadas e isoladas in vitro, e em seguida as suas paredes so submetidas digesto enzimtica. Utiliza-se ento Ca++ ou corrente eltrica, para que os protoplastos se possam fundir. Pode ento ocorrer hibridizao do citoplasma e do genoma cromossmico. O produto de fuso poder regenerar a parede celular e dividir-se, originando um calo e posteriormente uma planta inteira. 22

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Ex: o cruzamento entre plantas de gneros diferentes como o de batata com tomate (Solanum x Lycopersicon), que em ingls ficou conhecido por 'pomato.

APLICAES NA MODIFICAO DAS PLANTAS Alterao da maturao dos frutos: O 1 caso de comercializao de cultura transgnica foi o do tomate (FlavrSavr) - tomates com amadurecimento retardado, por diminuio da sntese da enzima poligalacturonase, responsvel pelo amolecimento de paredes celulares. Esta enzima degrada a pectina (componente celular da parede de frutos imaturos). A pectina est diretamente relacionada com o amolecimento do fruto. Logo, o processo do amolecimento pode ser travado se essa enzima for inibida. Tolerncia a condies ambientais adversas: Vrios tipos de transformaes so efetuadas de forma a permitir uma melhor resistncia a condies ambientais, tais como a luz intensa, o frio extremo, a seca ou a salinidade. Estas condies conduzem formao de compostos reativos de oxignio, que interferem com vrios processos celulares e danificam as membranas. Diferentes espcies de plantas forma transformadas de forma a produzirem a enzima superxido dismutase (responsvel pela transformao do anio superxido forma reativa do oxignio em perxido de hidrognio, facilmente eliminado pelas enzimas catalse e peroxidase). Estes transgnicos apresentam uma maior resistncia elevada intensidade luminosa, apresentando uma melhor produtividade e sobrevivncia, relativamente s variedades no transformadas. A resistncia secura e salinidade est dependente, em parte, da capacidade da planta acumular osmlitos, ou osmoprotetores (compostos que aumentam o potencial osmtico intracelular, facilitando a entrada de gua e protegendo a clula de elevadas concetraes salinas). Uma das transformaes mais comuns a promoo de betana (um dos osmlitos mais importantes, mas que no produzido em planta como o arroz, a batateira e o tomateiro). 23

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Melhoramento de qualidade nutritivas: So vrias as transformaes efetuadas nas plantas no sentido de melhorar as suas qualidades nutritivas. A obteno de leguminosas com nveis elevados de metionina (aminocido essencial, quer para o ser humano, quer para o gado) e o aumento dos nveis de vitamina A e de ferro no arroz so dois exemplos.

Criao de animais Reproduo seletiva em animais utilizada h vrios sculos e baseia-se na seleo artificial para obter animais com caractersticas vantajosas. Tal como nas plantas, em cada gerao, so promovidos os cruzamentos entre indivduos que apresentam as caractersticas desejadas, aumentando a sua representatividade na gerao seguinte. Razes que levam os criadores a selecionar animais: Produo de melhor carne, leite, ovos...; Obteno de maior descendncia; Obteno de animais mais resistentes a doenas e parasitas.

24

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

25

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Fertilizao in vitro e transferncia de embries: Encontrado o touro e a vaca com as caractersticas desejadas, faz-se a extrao do esperma e os vulos so aspirados e colocados num fluido semelhante ao que se encontra no oviduto. O esperma recolhido adicionado aos vulos. D-se a fecundao in vitro. Os embries comeam a desenvolver-se, sendo a cultura mantida em condies controlveis. Quando cada embrio atinge 8 a 16 clulas, as clulas podem ser separadas e colocadas num meio de cultura. Cada clula totipotente, formando um novo embrio. Os embries podem ser separados. Cada embrio colocado no tero de uma vaca considerada me portadora. Injees de progesterona asseguram que o tero esteja pronto para receber o implante. Animal geneticamente modificado: ovelha que produz leite contendo um medicamento fator IX de coagulao sangunea; O fator IX tem um papel chave na coagulao e sua deficincia determina a apario de hemofilia B. Esta doena pode ser tratada administrando-se fator IX exgeno, porm o fator produzido em bactrias no conserva sua funo biolgica, este deve ser obtido a partir do plasma humano. A produo deste fator no leite de ovelhas seria uma fonte alternativa e de baixo custo para esta protena. Para a criao de uma ovelha transgnica que produza o fator IX da coagulao no leite, manipulou-se geneticamente fibroblastos em cultivo e utilizou a tcnica de clonagem previamente desenvolvida.

O (ab)uso de antibiticos e hormonas Os antibiticos previnem doenas e inibem o crescimento de bactrias da flora intestinal, o que permite canalizar os nutrientes exclusivamente para o 26

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

crescimento do animal. Aumentam os riscos de reaes alrgicas e de desenvolvimento de resistncias em seres humanos. As hormonas (anabolizantes), so tambm utilizadas para acelerar o crescimento dos animais na pecuria intensiva. As hormonas so administradas com maior frequncia em bovinos, porque tm um crescimento mais lento, mas tambm so administrados nos sunos. Podem, consoante os casos, ter efeitos endcrinos, imunolgicos, e cancergenos, bem como efeitos no desenvolvimento humano (crianas). Na Unio Europeia, estas substncias podem ser apenas aplicadas com fim teraputico e no com o objetivo de aumentar a massa muscular do animal. Farinhas de origem animal: permitem aumentar a quantidade de protenas na alimentao do animal, mas podem introduzir desequilbrios, como o que levou ao aparecimento da variante humana da encefalopatia espongiforme bovina (BSE).

Quais os impactes dos organismos geneticamente modificados? Se o gene que inserido na planta (transgnica) expresso nas flores, pode produzir compostos txicos que afetem os insetos, ou mesmo os seres humanos, atravs do mel. Muitos agricultores podem ficar dependentes das grandes empresas

multinacionais do sector agrcola, pois necessitam de adquirir todos os anos as sementes, caso as plantas possuam o gene terminador. A seleo dos OGM frequentemente processada recorrendo a marcas de resistncia a antibiticos. No se conhece se estes genes podem disseminar-se na natureza e dificultar o tratamento de doenas contra os organismos geneticamente modificados. OGMs Contras Prs

27

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Alguns cientistas esto preocupados que os alimentos GM possam afetar a sade de maneiras ainda desconhecidas.

A engenharia gentica pode aumentar o valor nutricional.

As culturas podem ser modificadas para resistir a doenas ou ataques por pragas.

Custo desnecessrio j tem mtodos tradicionais, de cultivo de plantas e criao animal.

As culturas podem ser modificadas para terem uma maior taxa de produo.

A tica misturar genes de espcies que nunca se intercruzariam na natureza.

As culturas podem ser modificadas para crescer numa rea salina ou seca.

As

culturas no

GM cruzada

podem e com

libertar fazer outras

sementes polinizao espcies.

ambiente

Haver uma forte monitorizao e regulao para controlar implicaes indesejveis.

Controlo de pragas Muitos organismos so considerados pragas, isto , espcie indesejvel para o ser humano (por competio alimentar, por danos causados em bens e propriedades, por transmisso de doenas, etc.) Estes organismos podem alimentar-se de plantas e animais, diminuindo a disponibilidade de alimentos e agravar o problema da fome e subnutrio. O seu controlo pode processar-se por controlo natural, uso de pesticidas ou produo de plantas transgnicas resistentes. Considera-se que os antecessores dos atuais utilizadores de pesticidas qumicos surgiram cedo na histria: h cerca de 4000 anos alguns povos tero usado enxofre no controle de insetos e aranhios. A substituio dos pesticidas convencionais urgente, j que conduz poluio dos solos e cursos de gua com substncias de longa persistncia, txicas para o Homem e outros animais.

28

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Podemos considerar que os pesticidas/biocidas so qualquer substncia txica usada para matar animais ou plantas que causam danos econmicos s colheitas ou s plantas, ou que so perigosos sade dos animais domsticos e do homem.

Todos os pesticidas interferem no processo metablico normal dos organismos, chamados tambm biocidas, que matam a vida (esterilizantes). Podem ser inorgnicos, como o flor ou orgnicos como o DDT.

Os pesticidas possuem caractersticas distintas, nomeadamente no que diz respeito ao seu espetro de ao e sua persistncia.

Os pesticidas de largo espetro so txicos para vrias espcies, enquanto os pesticidas especficos s so eficazes num nmero restrito de espcies. A persistncia de um pesticida o intervalo de tempo que ele permanece ativo no ambiente.

So, muitas vezes, classificados de acordo com o tipo de organismo que combatem. Incluem: Os inseticidas para uso contra insetos nocivos; os herbicidas para controlo de ervas daninhas; Os fungicidas para controlo de doenas vegetais; Os rodenticidas para controlo de roedores; Os germicidas usados na desinfeo de produtos; Os algicidas etc.

Com o desenvolvimento de pesticidas eficazes e baratos, iniciado durante a Segunda Guerra Mundial, as formas tradicionais de combate qumico, cultural e biolgico foram substitudas e o consumo dos pesticidas atingiu, em certos casos, nveis at ento impensveis.

Esta utilizao exagerada conduziu aos inconvenientes seguintes: Aparecimento de fenmenos de resistncia nos inimigos das culturas, devido seleo dos indivduos geneticamente resistentes ao(s) pesticida(s) usado(s);

29

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Destruio de organismos no visados pelos tratamentos fitofarmacuticos, incluindo polinizadores e auxiliares (inimigos naturais dos inimigos das culturas), com os consequentes desequilbrios biolgicos; Aparecimento de novos inimigos das culturas: a supresso do(s) inimigo(s) originalmente tratamento, das alvo aliada aos culturas de dois

primeiros fatores referidos, pode fazer com que inimigos das culturas que at ento no causavam prejuzos com importncia econmica sejam libertos da presso a que se encontravam submetidos e se tornem inimigos principais; Poluio do ambiente: contaminao de solos, redes de gua e dos prprios produtos agrcolas com compostos qumicos que se acumulam biologicamente e cuja concentrao se eleva, medida que caminhamos para o topo das cadeias alimentares; Perigos para a sade humana, quer diretamente, atravs do manuseamento dos pesticidas e do consumo dos produtos agrcolas tratados, quer indiretamente, por exposio a ambientes que foram sujeitos a tratamentos qumicos; Aumento dos custos de produo. Desenvolvimento de resistncia a inseticidas

Se um inseto sofrer uma mutao que permita que no seja afetado por esse pesticida, ento esse vai ser o nico sobrevivente quando aplicarmos o pesticida. E como esse organismo mutado sobrevive, d origem a outros organismos mutados que tambm sobrevivem. E enquanto estivermos a aplicar o pesticida estaremos apenas a eliminar a espcie selvagem (que no sofreu mutao) e a dar ainda mais espao aos que sobrevivem, para se desenvolverem.

A utilizao generalizada e indiscriminada de pesticidas de largo espectro de ao, tem sido responsvel pelo desenvolvimento das populaes de certas pragas ao 30

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

eliminar os seus inimigos naturais, que so os auxiliares mais importantes na regulao das populaes dessas pragas. A persistncia do pesticida pode conduzir a fenmenos de acumulao biolgica perigosa se estes produtos txicos entram nas cadeias alimentares. O fenmeno, pelo qual os qumicos txicos do meio ambiente se acumulam nos seres do ecossistema denominado bioacumulao /bioconcentrao. A bioconcentrao, pode atingir um nvel to alto que pode matar o organismo, ou induzir disfunes ao nvel da reproduo, e assim fazer terminar a cadeia. A isto chama-se bioampliao. O pesticida ideal: Mata s a praga-alvo No tem efeitos a curto e longo prazo na sade dos organismos no-alvo, incluindo as pessoas. degradado em produtos inofensivos em pouco tempo. Impede o desenvolvimento de resistncia gentica nos organismos-alvo. Permite poupar dinheiro comparado com no fazer nenhum esforo para controlar as pestes. PRTICAS ALTERNATIVAS PARA O CONTROLO DE PRAGAS Uso de culturais alternativos Rotao anual do tipo de culturas efetuadas num campo; O recurso policultura em detrimento da monocultura; A realizao das culturas em locais onde no existam as suas principais pragas; O ajuste dos ciclos das culturas de forma a que as principais pragas morram de fome ou sejam comidas pelos seus predadores naturais; O plantio de culturas marginais para atrair as pragas para fora da cultura principal; O plantio de sebes em redor das culturas, de forma a fornecer habitats para os inimigos naturais das pragas. 31

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Recurso Engenharia Gentica para aumentar a resistncia das plantas s pragas Resistncia a Insetos Uma das estratgias de pesquisa tem sido a procura de indivduos naturalmente resistentes e o isolamento dos genes e a sua transferncia para plantas sensveis. o caso dos genes das endotoxinas do Bacillus thuringiensis (uma bactria do solo) que conferem resistncia contra um grupo especfico de insetos (aplicao no cultivo de milho, algodo e batata), possibilitando uma reduo quantitativa e qualitativa do uso de pesticidas. As toxinas de B. thuringiensis acumulam-se normalmente na bactria sob a forma de cristais, que, ingeridos pelo inseto, so degradados nas condies alcalinas do seu trato digestivo libertando a toxina ativa. Desta forma as clulas afetadas rompem e a larva morre. Tm a vantagem sobre certos inseticidas tradicionais de atingirem uma gama de insetos joaninhas). As toxinas Bt tm vindo a ser estudadas e modificadas no sentido de cada vez serem mais especficas. Bioinseticida: TUREX um bioinseticida de Bacillus thuringiensis, resistente radiao UV e com uma persistncia de 10 dias, extremamente eficaz no combate a lepidpteros (lagartas). Resistncia a herbicidas As plantas transgnicas modificadas para adquirir tolerncia a um dado herbicida permitem que o uso desse herbicida no as afete ao mesmo tempo que ele eficaz no combate s infestantes ou 'ervas daninhas'. Uma das vias seguidas para conseguir esta tolerncia nas plantas faz uso de genes existentes em bactrias do solo que so responsveis por essa tolerncia (que se deseja ver expressa nas plantas). bastante mais restrita (preservando, por exemplo abelhas e

32

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Resistncia a fungos e bactrias Os fungos e as bactrias causam grandes prejuzos nas culturas agrcolas. Os produtos qumicos utilizados para combater estas pragas so geralmente persistentes no meio ambiente e muito prejudiciais sade. Tm sido isolados vrios genes codificadores de protenas naturais com atividade anti-fngica (protenas PR com quitinases enzimas envolvidas na degradao da quitina das paredes dos fungos) e incorporados nas plantas que se desejam transformar. A resistncia (total ou parcial) a bactrias, via transformao gentica de plantas, recorre a genes envolvidos em processos de sntese de protenas com atividade anti-bacteriana (lisozima enzima que hidrolisa a parede bacteriana).

Resistncia a vrus No existe um tratamento qumico eficiente para os vrus que atacam as plantas. Em 1980, na Universidade do Havai, incluram no genoma da papaia, genes de um vrus que ataca as papaieiras. As protenas quando expressas nas plantas suscitam uma resposta imunitria que interfere com o vrus infecioso. As 1s papaias resistentes foram comercialmente cultivadas em 1999. 33

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Controlo biolgico de pragas Os mtodos baseiam-se nas relaes biticas entre os organismos, o controlo gentico e o uso de feromonas/hormonas. Conhecimento das relaes biticas (mtodos eficazes sem impactos ambientais): Joaninhas alimentam-se de outros insetos e larvas, que consomem grandes quantidades de culturas, podendo ser libertadas pelo Homem. Morcegos os morcegos devem ser preservados, pois alimentam-se de grandes quantidades de insetos, funcionando como controlos naturais. Vespas algumas vespas so utilizadas como importantes controlos biolgicos, pois atacam outras espcies que se constituem como pragas. Organismos auxiliares: Organismos que auxiliam o agricultor no combate a pragas e doenas das culturas, constituem um recurso natural importante, pois participam na limitao natural das pragas. (Ex: vespa parasitoide deposita os ovos no interior de outros insetos causando-lhes a morte. O desenvolvimento completo ocorre no interior do hospedeiro, saindo apenas quando atingir seu desenvolvimento completo depositando os ovos no interior dos ovos da praga, impedem, a continuao do seu ciclo biolgico e consequentemente a sua reproduo. Desta forma a atividade da vespa previne a ocorrncia de estragos nas culturas. Esterilizao de machos Nesta tcnica procede-se largada de insetos estreis em quantidade suficiente (25 para 1) para competirem sexualmente com a populao natural da mesma espcie conduzindo, a prazo, erradicao da praga ou reduo da densidade da sua populao. Exige a produo em massa da praga, a esterilizao em grandes quantidades de insetos machos por radiaes gama e a sua largada para acasalarem com as fmeas presentes no ecossistema. O sucesso da luta autocida depende de vrios fatores, nomeadamente da sua utilizao em rea abrangente e em zonas com algum isolamento como, por exemplo ilhas ou zonas ecologicamente bem diferenciadas.

34

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

Em Portugal, tem vindo a ser aplicada na Madeira, contra a C. capitata, que causa na ilha enormes prejuzos. Foi construda uma biofbrica que iniciou a produo, em massa, de machos estreis (SIT), em 1996, com incio de largadas por avio em 1998. As largadas so feitas semanalmente e o objetivo manter as populaes a densidades suficientemente baixas. Uso de feromonas Incuas para o Homem e para o ambiente, respeitam o equilbrio ecolgico. As feromonas atraem os insetos de uma dada espcie, sendo colocadas em difusores associados a armadilhas, onde os insetos so aprisionados e acabam por morrer Difusores de feromonas para confuso sexual: a confuso sexual uma tcnica que consiste em difundir permanentemente o atrativo sexual sinttico do inimigo na cultura a proteger. Os machos recebem o atrativo de todas as direes e no so capazes de localizar e fecundar a fmea. No havendo encontro entre sexos no h reproduo. As fmeas no pem os ovos frteis que iriam originar as indesejadas lagartas. Uso de hormonas Para ocorrer o desenvolvimento, crescimento e reproduo normais de um inseto, certas hormonas juvenis (JH) e hormonas de muda (MH) tm que estar presentes nas vrias fases do ciclo de vida. A aplicao de RCI mimticos das hormonas juvenis, interfere com a hormona responsvel pelo desenvolvimento dos insetos (metamorfoses). Esta inibio traduz-se na impossibilidade do inseto, nas fases larva ou ninfa, passar fase seguinte, o que lhes provoca a morte. Proteo integrada A proteo integrada consiste na utilizao racional e equilibrada de todos os meios de luta disponveis para anular os prejuzos causados pelos pragas, considerando os fatores de carter econmico, toxicolgico e ecolgico, procurando fomentar a limitao natural das pragas e respeitando os nveis econmicos de ataque. O objetivo do controlo integrado das pestes manter cada populao abaixo do tamanho a partir do qual causa prejuzos econmicos.

Nvel econmico de ataque 35

Biologia 12 ano Produo de alimentos e sustentabilidade

O nvel econmico de ataque a densidade de pragas a partir da qual se devem aplicar medidas limitativas ou de combate, para impedir que o aumento da populao atinja nveis em que se verifiquem prejuzos de importncia econmica superiores ao custo das medidas de luta a adotar.

Nvel econmico de ataque (NE), densidade populacional mdia de um inseto durante um longo perodo de tempo, que no causa prejuzo econmico pra a cultura. Nvel de dano econmico (NDE), densidade populacional de um inseto que causa prejuzo econmico para a cultura semelhante ao custo de adoo da medida de controle. Nvel de controle (NC), densidade populacional de um inseto em que devem ser adotadas medidas de controle para evitar que o NDE (nvel de dano econmico) seja atingido.

36