44.cultivo de plantas criação de animais2013

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44.cultivo de plantas criação de animais2013

  1. 1. EXPLORAÇÃO DASPOTENCIALIDADES DA BIOSFERABiologia 12º anoabril 2013Profª Leonor Vaz PereiraCultivo de plantas ecriação de animais
  2. 2. BIOSFERAA biosfera é a parte da Terraonde se encontram os seresvivos.Ela compreende a superfícieterrestre e a porção inferiorda atmosfera e prolonga-seaté o fundo dos oceanos.A biosfera contém inúmerosecossistemas (conjuntoformado pelos animais evegetais em harmonia com osoutros elementos naturais).
  3. 3. Biodiversidade:Multiplicidade de seresvivos que se agrupamem populações quepertencem a diversasespécies queinteragem numavariedade decomunidades e deecossistemas.ECOSSISTEMA =FATORES BIÓTICOS + FATORES ABIÓTICOSQualquer dos fatores domeio ambiente respeitantesa um organismo vivo.Ex: peixes; pato; plantas…Qualquer das influênciasambientais que inclui amatéria não viva.Ex: luz, água,…
  4. 4. RECICLAGEM DE MATÉRIA NOS ECOSSISTEMASRealize a atividade da página 40
  5. 5. A diversidade de elementos e de interaçõesna biosfera possibilita as transformações deenergia e a circulação de materiais entre omeio biótico e o abiótico que garante aosorganismos a manutenção das suas funçõesvitais.O crescimento da população humana temsido acompanhado por um aumento daexploração dos recursos da biosfera e pelaintrodução de desequilíbrios.Para fazer face à procura crescente derecursos alimentares, o Homem desenvolveuestratégias que permitem aumentar essesrecursos.EXPLORAÇÃO DA BIOSFERA
  6. 6. Uma necessidade crescente de alimentos ganhou expressão apartir da segunda metade do século XX, a par de um crescentedesenvolvimento científico e tecnológico.As plantas, os animais e os produtos que deles derivamconstituem, na sua quase totalidade, os recursos alimentares doHomem que são obtidos, essencialmente pela agricultura,pecuária e pesca.RECURSOS BIOLÓGICOSPescaPecuáriaAgriculturaCaçaFloresta
  7. 7. desenvolvimento do equipamento agrícola;utilização de fertilizantes químicos epesticidas.desenvolvimento de técnicas mais eficientesde irrigação;intensificação e modernização da pecuária eda aquacultura;melhoria das embarcações e das técnicas depesca;aplicação da biotecnologia no melhoramentode espécies de organismos utilizados naalimentação humana e no aumento da suaprodutividade.FATORES DETERMINANTES DO AUMENTODA PRODUÇÃO DE ALIMENTOSPágina 42
  8. 8. O arroz, o trigo e o milho fornecem mais de metade do totalde calorias consumidas pelo Homem, sendo a principal fontede alimento de dois terços da população mundial.Quando se pratica a agricultura criam-se condiçõesecológicas anormais, formando-se ecossistemas artificiais -os ecossistemas agrários ou agrossistemas.Nos países industrializados, o desenvolvimento de novosequipamentos e produtos de uso agrícola foi acompanhado daalteração de um modelo de agricultura tradicional, de tipofamiliar, para a agricultura intensiva, assente namonocultura,PRÁTICAS AGRÍCOLAS
  9. 9. Cultivo de pequenas áreas, emregime de policultura.Utilização de técnicas quepreservam a rentabilidade dosolo: rotação de culturas; pousio; aplicação de adubosorgânicos; associação de espécies comdiferentes necessidades emelementos minerais; rega manual, muitas vezescom recurso a desvio de águados rios e ou a poços; trabalho essencialmentemanual ou com a ajuda deanimais.AGRICULTURA TRADICIONALEFEITOS DA AGRICULTURA TRADICIONAL:Mantém a fertilidade do solo.Não causa poluição do solo ou deágua.Preservar os recursos hídricos.Produção de alimentos empequena quantidade, que apenassatisfaz as necessidades familiaresou de uma pequena comunidade.
  10. 10. Cultivo de grandes áreas, emregime de monocultura.As tecnologias aplicadasincluem: aplicação de adubossintéticos; utilização de pesticidas; rega automática; trabalho executado pormáquinas.AGRICULTURA INTENSIVAEFEITOS DA AGRICULTURA INTENSIVA:Produção de alimentos em grandequantidade, destinada a comércio.Rápido esgotamento dos elementosminerais do solo conduzindo à suadegradação e à desertificação.Redução da biodiversidade comaparecimento de doenças e de pragas.Excesso de adubos e pesticidas compoluição de solo e água.Grandes consumos de água nairrigação contribuindo para oesgotamento dos recursos hídricos.Consumo de grandes quantidades deenergia fóssil.
  11. 11. Degradação dos solosErosãoPerda de fertilidadeSalinidadeDesertificaçãoPoluição do arEmissão de gases de estufaEmissão de gases poluentesEmissão de pesticidasRiscos para a saúdeContaminação da água ecomida por pesticidas ouagentes patogénicos.Perda de biodiversidadePerda de habitatMorte de peixesMorte de predadoresPoluição da águaGasto excessivo de águaPoluição de aquíferos e linhas deágua superficiais.EXPLORAÇÃO DA BIOSFERAO aumento da produção de alimentos causa a degradaçãoambiental:Página 42
  12. 12. Redução dabiodiversidadeDestruiçãode habitatCaça e pescaintensivaComercializaçãode seres vivoscom valorcomercialPoluiçãoIntroduçãode espéciesexóticasEXPLORAÇÃO DA BIOSFERA
  13. 13. ESPÉCIES AMEAÇADAS DAFAUNA E FLORA PORTUGUESAScabra montês ibérica - Capra pyrenaicaCegonha pretaBurroLoboCarvalho-alvarinhoMorcego carvernicula GrifoLince ibéricoAzevinho
  14. 14. CULTURAS EM ESTUFASPermitem:adaptar as condições climáticas enutricionais às necessidades das plantas.Alteram o ambiente naturalElevados custosMicroclimas  favorecem aparecimentosde parasitasRequer elevada protecção fitossanitária
  15. 15. PRODUÇÃO DE ALIMENTOSOUTRAS ESTRATÉGICASReprodução seletiva;Propagação vegetativa;Cultura de tecidos e micropropagação vegetal;Cultura de protoplastos;Criação e clonagem de animais;Organismos transgénicos
  16. 16. REPRODUÇÃO SELETIVAVANTAGENS DA REPRODUÇÃO SELETIVAobtenção de produtos de melhor qualidade, como frutossementes, carne, leite, ovos ou peles;melhoria das capacidades de reprodução, o que permiteobter uma descendência mais numerosa.obtenção de variedades de plantas e animais maisresistentes a doenças e a parasitas.É utilizada desde há vários séculos e baseia-sena seleção artificial para obter variedades deplantas ou animais com característicasvantajosas.Em cada geração, são promovidos oscruzamentos entre indivíduos que apresentamas características desejadas, aumentando asua representatividade na geração seguinte.Página 43
  17. 17. REPRODUÇÃO SELETIVAEM ANIMAISNos animais, a reproduçãoseletiva foi facilitada como desenvolvimento dastécnicas de inseminaçãoartificial.O sémen de um machocom característicasvantajosas pode ser usadopara inseminar uma grandequantidade de fêmeas.
  18. 18. REPRODUÇÃO SELETIVADESVANTAGENSLentidão dos processos;Combinação de características de indivíduoslimitadas à mesma espécie ou a espéciesrelacionadas;Perda de eficácia das variedades obtidas, num curtoperíodo de tempo, devido a pragas e doenças.
  19. 19. PROPAGAÇÃO VEGETATIVAEstas técnicas permitem a obtenção de clones de plantascom características desejáveis, por reprodução assexuada.A propagação por estaca, a mergulhia e a enxertia sãoalgumas das técnicas tradicionais de propagaçãovegetativa.Página 44
  20. 20. MICROPROPAGAÇÃOA micropropagação é uma extensão dosmétodos tradicionais de propagaçãovegetativa.A clonagem de plantas com característicasdesejáveis é obtida pela cultura in vitro detecidos vegetais, num meio adequado, sólidoou líquido, em condições assépticas e napresença de reguladores de crescimento queinduzem a manifestação da totipotência dascélulas.As plantas possuem uma grande capacidade deregeneração porque as células vegetais sofremdesdiferenciação e manifestam a suatotipotência com facilidade.
  21. 21. MICROPROPAGAÇÃO
  22. 22. MICROPROPAGAÇÃODESINFEÇÃOLAVAGENSEM ÁGUADESTILADAMEIO DE CULTURACOM NUTRIENTES EHORMONASCOLOCAÇÃOEM CULTURA1º DIA
  23. 23. MICROPROPAGAÇÃOMICROPOPAGAÇÃO6 SEMANAS MAIS TARDEMICROPOPAGAÇÃOOU ENRAIZAMENTO4 SEMANAS MAIS TARDEFRAGMENTAÇÃOCALOMEIO DEENRAIZAMENTOPLÂNTULAMICRORREBENTOS
  24. 24. MICROPROPAGAÇÃOPLÂNTULASACLIMATIZAÇÃO15 DIAS MAIS TARDE
  25. 25. MICROPROPAGAÇÃOUm pequenofragmento de umaplanta, o explante écolocado em cultura invitro em condiçõesque favorecem a perdade especializaçãocelular e a formaçãodo tecido caloso.Milhões derebentos podemser obtidos apartir de umúnico fragmentoinicial da planta.O tecido calosopode ser divididoe subcultivadopor sucessivasgerações.O tecido caloso é umtecido muitoheterogéneo formadopor uma massa decélulas,predominantementeparenquimatosas emproliferação.Página 45
  26. 26. TÉCNICA DE MICROPROPAGAÇÃOAs células do tecido caloso podem ser induzidas aregenerar plantas completas através de :Embriogénese somática – consiste na produção deestruturas semelhantes a embriões a partir decélulas somáticas. Os embriões somáticos sofremum desenvolvimento em plântulas semelhante aosembriões zigóticos.Organogénese – consiste na formação deestruturas caulinares ou radiculares a partir dotecido caloso. Também pode verificar-seorganogénese directamente a partir do explante.As plântulas regeneradas in vitro são,posteriormente, aclimatizadas e transferidaspara o solo.
  27. 27. A manipulação dos reguladores decrescimento adicionados ao meio decultura, principalmente auxinas ecitocininas, permite orientar o processode regeneração.De um modo geral, uma razãoauxina/citocinina elevada induz aformação de tecido caloso e a suadiferenciação em primórdios radicularese uma razão auxina/citocinina baixainduz a diferenciação das células dotecido caloso em meristemas caulinares.TÉCNICA DE MICROPROPAGAÇÃO
  28. 28. MICROPROPAGAÇÃOVANTAGENS DA CLONAGEM DE PLANTASProdução numerosa, rápida, económica ehomogénea;Recurso a um só indivíduo, selecionadopelas suas características;Presença das características desejadas emtodo o clone;Plantas com maior vigor.DESVANTAGENS DA CLONAGEM DE PLANTAStécnica altamente especializada;grande redução da diversidade das espéciescultivadas.maior sensibilidade a doenças dada ahomogeneidade das culturas.
  29. 29. A tecnologia do DNA recombinante tornoupossível a manipulação do genoma deplantas e animais utilizados na alimentaçãohumana, com determinados objectivos:Melhoramento das propriedades nutritivas;Aumento da produção de carne, leite,sementes, frutos, etc.;Aumento da resistência a doenças epragas;Tolerância a condições ambientaisadversas;Resistência a herbicidas;Alteração da maturação dos frutos.ORGANISMOS TRANSGÉNICOS
  30. 30. Transgénicos vs OGMTransgénico OGMA cor original das cenouras era branca,no entanto alguns agricultoresconseguiram torná-las laranja, tal comoas conhecemos.Introdução do gene LT-B (que codifica asubunidade B da enterotoxina da bactéria E.coli) na banana, com o objetivo de obter umantigénio utilizável como vacina oral contraa cólera.Já há vários anos que o Homem temvindo a criar novas raças ou a melhorardeterminada raça através decruzamentos genéticos.
  31. 31. Transgénicos vs OGMTransgénico OGMMilho Bt: introdução de um gene dabactéria Bacillus thuringiensis queleva à produção de proteínas tóxicaspara determinados insetos.O Homem realiza enxertos nasvinhas para melhorar a suaresistência aos solos ou condiçõesatmosféricas.Suíno produtor de hemoglobinahumana, através da introdução dogene humano que codifica paraesta proteína.
  32. 32. A transformação genética depende da introdução estável dotransgene no genoma da planta.Métodos para atingir este objetivo:a) Transformação genética mediada por Agrobacteriumb) Bombardeamento de partículas (ou biolística)c) Transferência de DNA para protoplastos
  33. 33. TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA MEDIADA PORAGROBACTERIUMPágina 47AgrobacteriumtumefaciensA.tumefaciensPlasmídio TiT-DNADNAcromossômicoT-DNACélula vegetaltransformadaTumor dagalhaCromossomoNa transformação genética das plantas é frequente a utilizaçãocomo vetor do plasmídeo de Agrobacterium tumefaciens.Esta espécie de bactéria vive no solo e infeta as plantas causandotumores.
  34. 34. A capacidade infeciosa reside num gene doplasmídeo.O plasmídeo pode ser manipulado de modoa substituir o oncogene por um gene deinteresse que é transportado para a planta.As plantas transgénicas são fáceis de obterporque possuem um ciclo de vida curto,produzem uma descendência numerosa etêm uma grande capacidade deregeneração.TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA MEDIADA PORAGROBACTERIUM
  35. 35. Co-cultivo de células da plantacom Agrobacterium “desarmada”Transferência para meiode cultura comantibiótico, herbicidaou outro método deseleçãoRegeneração da plantatransgênicaTestes da plantatransgênica emlaboratório e mais tardea campoPRINCIPAIS ETAPAS DA TRANSFORMAÇÃO VIAAGROBACTERIUM TUMEFACIENS
  36. 36. BOMBARDEAMENTO DE PARTÍCULASOU BIOLÍSTICA/BIOBALÍSTICAO bombardeamentode partículas foidesenvolvido como objetivo detransformarcereais, como otrigo, que nãosão infetados porAgrobacterium.Página 48http://www6.ufrgs.br/plantas/destaques/pistoladegenes.swf -
  37. 37. Esta técnica recorre a umaparelho, que permite disparar,sobre as células ou tecidosvegetais, minúsculas esferas demetal (de tungsténio ou ouro)revestidas com DNA do vetor deexpressão.Desta forma, as micropartículasatravessam a parede celular,introduzindo o DNA no núcleo dealgumas células.BOMBARDEAMENTO DE PARTÍCULASOU BIOLÍSTICA/BIOBALÍSTICA
  38. 38. A análise histoquímica dois dias após o bombardeamentopermite determinar o sucesso da transformação.O número de pontos azuis corresponde aos pontos em queocorreu integração do gene e sua expressão.Após a incorporação do(s) gene(s) no genoma da planta, as célulaspodem expressá-lo, com a consequente produção da proteína porele codificada.BOMBARDEAMENTO DE PARTÍCULASOU BIOLÍSTICA/BIOBALÍSTICA
  39. 39. BOMBARDEAMENTO DE PARTÍCULASOU BIOLÍSTICA/BIOBALÍSTICAGENE DEINTERESSEMICROPARTÍCULASDE OURODNA ADERE ÀSPARTÍCULASACELERAÇÃODAS PARTÍCULASLIBERTAÇÃODO DNA NONÚCLEOREGENERAÇÃODAS PLANTASTRANSGÊNICASSELEÇÃO DASCÉLULASTRANSFORMADAS
  40. 40. Os protoplastos são células vegetais cujasparedes celulares foram removidas porprocessos mecânicos ou enzimáticos.TRANSFERÊNCIA DIRETA DE DNA PARA PROTOPLASTOSELETROPORAÇÃO (DESCARGA ELÉTRICA)A transformação de protoplastos baseia‐sena abertura de poros das membranascelulares através de:• Tratamento com polietilenoglicol (PEG)na presença de catiões divalentes (e.g.,Ca2+)• O PEG e o Ca2+ destabilizam amembrana plasmática do protoplasto,tornando‐a permeável ao DNA.• Uma vez dentro do protoplasto o DNAentra no núcleo e integra‐se no genoma.Página 50
  41. 41. TRANSFERÊNCIA DIRETA DE DNA PARA PROTOPLASTOSPodem ser cultivados in vitro e regenerar plantas completas;São utilizados na obtenção de plantas híbridas, por fusão em cultura.
  42. 42. SOJAProvavelmente é o alimento transgénicoque existe em maiores quantidades pelomundo (como o trigo).A soja transgénica mais conhecida eplantada é aquela que recebeu um genede uma bactéria que existe no solo(Agrobacterium tumefaciens) e que lheconfere resistência a herbicidas.MILHOÉ também conhecido por milho BT, poiso gene inserido na planta provém de umabactéria chamada “Bacillus thuringiensis”.Esta bactéria produz uma espécie de“veneno” que mata os insetos após estesse alimentarem do milho.
  43. 43. ALGODÃOProduto transgénico comercializado, em queas enzimas introduzidas oferecem uma maiorresistência contra larvas e contra herbicidas.O objetivo desta produção é reduzir asperdas de algodão devido a ataques deinsetos, e redução na utilização deherbicidas.ARROZ DOURADOPossui dois genes retirados de narcisos eum gene retirado de uma bactéria, estescodificam uma substância chamadabetacaroteno, que é precursor da vitamina A.Assim o arroz é fortalecido com vitamina A,sendo considerado como uma vantagemespecífica para os países subdesenvolvidos,que tem uma fraca alimentação e carenciadade vitaminas como esta.
  44. 44. CRIAÇÃO DE ANIMAISA criação de animais em espaços confinados e densamenteocupados, como aviários e suiniculturas, permite produzirgrandes quantidades de carne em pouco tempo.
  45. 45. São, geralmente, administradas aos animais substânciascom efeitos nefastos para a saúde humana (alergias,resistências, desequilíbrios diversos):Antibióticos – prevenção de doenças e inibição docrescimento de bactérias da flora intestinal; osnutrientes vão exclusivamente, para o crescimento doanimal.Hormonas – aumento da produção de massa muscular,conferindo ao animal maior peso.Farinhas de origem animal – aumento da quantidade deproteínas na alimentação do animal.CRIAÇÃO DE ANIMAIS
  46. 46. CLONAGEM DE ANIMAISA clonagem de animais, comoovelhas ou coelhos, pode serconseguida através de fecundaçãoin vitro seguida da divisão etransferência de embriões.As primeiras células que resultam dadivisão do zigoto são totipotentes epodem ser separadas e cultivadasem meio de cultura apropriado,dando origem, cada uma delas, a umembrião que é implantado no úterode uma fêmea.
  47. 47. Esta técnica permite a seleção degâmetas de animais comcaracterísticas vantajosas que, assimvão originar numerososdescendentes, num curto espaço detempo.A generalização da clonagem animalserá acompanhada por uma perda devariabilidade genética, que se traduznuma menor capacidade deadaptação da espécie às alteraçõesdo ambiente.CLONAGEM DE ANIMAIS

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