O documento fornece uma introdução à biotecnologia, definindo-a como a união entre biologia e tecnologia para utilizar seres vivos no desenvolvimento de processos e produtos industriais. Resume o histórico da biotecnologia desde os processos fermentativos antigos até o desenvolvimento da engenharia genética e da biologia molecular na década de 1970. Também descreve as principais áreas de atuação da biotecnologia, como saúde, indústria e agronegócio.
2. Definição:
◦ União entre abiologia e atecnologia
“ É o conjunto de conhecimentos técnicos e métodos, de base
cientifica ou prática, que permite a utilização de seres vivo
como parte ativa ou integrante do processo de produção
industrial de bens e serviços”
É um conjunto de técnicas que utilizam seres vivos no desenvolvimento
de processos e produtos
Biotecnologia
3. Histórico:
◦ T
eve o seu início com os processos
fermentativos, cuja utilização transcende, de
muito,o início da eraCristã
◦ A produção de bebidas alcoólicas pela
fermentação de grãos de cereais já era
conhecida pelos sumérios e babilônios antes
do ano 6.000 a.C.
◦ Em 2.000 a.C., os egípcios, que já utilizavam o
fermento para fabricar cerveja, passaram
emprega-lo tambémna fabricação do pão.
Biotecnologia
4. Histórico:
◦ Outras aplicações como a produção de
vinagre, iogurte e queijos são realizadas a
muito tempo
◦ Não conheciam os agentes causadores das
fermentações
◦ Sec. XVII: Antom Van Leeuwenhock descobriu
a existência de seres minúsculos através do
microscópio.
◦ 1876: Louis Pasteur
, provou que a causa das
fermentações era a ação desses seres
minúsculos
Biotecnologia
5. Histórico:
◦ Pasteur:A fermentação não era um processo
puramente químico
◦ Pasteur: cada tipo de fermentação era
realizada alguns micro-organismos específico,
podendo viver na ausência de ar
◦ 1897: Eduard Buchner
, demonstrou ser
possível a conversão de açúcar em álcool,
utilizando células de levedura maceradas, ou
seja,na ausência de organismos vivos.
Biotecnologia
6. Histórico:
◦ 1ª Guerra Mundial: Alemanha produz grandes
quantidades de glicerol para a fabricação de
explosivos (Carl Neuberg).
◦ Inglaterra: Produção de acetona para a
fabricação de munições
◦ Tecnologia essa que contribuiu para o
desenvolvimento dos fermentadores
industriais e técnicas de controle de
infecções
Biotecnologia
7. Histórico:
industrial. A
◦ 1928: Grande marco de referência na fermentação
produção de antibióticos
tipos de
◦ Alexander Fleming descobre a penicilina: muitos
antibióticos foram desenvolvidos no mundo
Biotecnologia
8. Histórico:
◦ Década de 40: Antibióticos integram os
processos industriais fermentativos, baseando
inicialmente na síntese da penicilina e, depois,
da estreptomicina (Waksman)
◦ Década de 50: Biotecnologia passou a existir
A descoberta dasíntese química do DNA
Manipulação genética: DNA recombinante
Fusão celular ou hibridoma
Biotecnologia
9. Histórico:
A descoberta da síntese química do DNA
(JamesWatson eFrancisCrick,1953)
Manipulação genética:DNA recombinante
Fusão celular ou hibridoma
Biotecnologia
10. Histórico:
◦ Década de 70: Biologia Molecular -
Fusão das técnicas da engenharia
genética com a microbiologia
industrial tradicional
◦ 1982: Insulina humana é produzida
por fermentação de micro-organismo
Biotecnologia
11. BiotecnologiaTradicional X Biotecnologia Moderna:
•Mais antigae rudimentar
•Obtenção de produtos a partir
de matéria-prima, mediante a
intervenção de organismos vivos
•Egípcios e Babilônios
biomoléculas, os processos
•A partir dadécada de 70
•Estudos e desenvolvimento da
química combinatória de
de
biotransformação, a tecnologia
de ácidos nucleicos, a aplicação
de moléculas menores em
controles de metabolismo e em
farmacologia.
Biotecnologia
12. Área de Atuação:
◦ Caráter multidisciplinar, usandoconhecimentoeferramentadediferentes
áreas
Microbiologia
CulturadeCélulasde
AnimaisePlantas
Engenhariaquímica
Processos“downstream”
Purificaçãodeprodutos
Biorreatores
SistemasdeControle
QuímicadeprodutosNaturais
QuímicaFina
T
ecnologiadasEnzimas
Bioengenharia
Desenvolvimento
Deprocessos
“Scale-up”
Bioquímica
BiologiaMolecular
Genética
Biotecnologia
14. BiotecnologianaSaúdeHumana
A tecnologia do DNA recombinante
ManipulaçãodeDNAdecélulasvisandoaorientá-lasparaaproduçãode
proteínasespecíficas.
ConsisteemisolaroDNAdeinteresse,inseri-loemumabactériaou célula
eisolar epurificarasproteínasproduzidasnesseprocesso.
Principaisprodutoscomerciais:
Tratamento de anemia (eritropoetina, EPO);
Hemofilia(fatores de coagulação VIII e IX);
Tratamento de diabetes (insulina)
Hepatite (interferon)
Hormônio de crescimento
15. Anticorpos
Monoclonais
Produzidos por células artificiais
chamadas de hibridomas (linfócito
clonado+célula tumoral).
Produzem, em escala industrial,
anticorpos sempre idênticos em
especificidade,estruturae afinidade.
BiotecnologianaSaúdeHumana
16. Genômica e Proteômica
Genômica: Estudasequênciaseasfunçõesgênicasdasmoléculasde
DNA
Genômicaestrutural
Genômicafuncional
Proteômica: éoestudodaestruturaedafunçãodasproteínas.
Maiscomplexo:25milgenesVs20milhõesdeptn
BiotecnologianaSaúdeHumana
18. Células-tronco
Células com capacidade de se
regenerar e se diferenciar,
transformando-se em células de
diversostipos.
O principal objetivo das pesquisas
com células-tronco: Usá-las para
recuperar tecidos danificados por
essas doenças e traumas – USO
TERAPÊUTICO
BiotecnologianaSaúdeHumana
20. Biofármacos
Obtidas pela tecnologia de DNA
recombinante ou a partir de anticorpos
monoclonais.
Envolvem o cultivo de células ou micro-
organismos e sua modificação para a
produção (expressão) de substâncias
emcondiçõescontroladas.
BiotecnologianaSaúdeHumana
21. Diagnóstico
Desenvolvimento dos chamados testes
rápidos, de utilização simples e leitura
fácil, substituindo com vantagens alguns
testesconvencionais.
T
estesbioquímicosbaseadosemcores e
ensaios moleculares
BiotecnologianaSaúdeHumana
22. Vacinas
Obtenção de imunidade a doenças pelo estímulo à produção
de anticorposespecíficos
Bactérias inativados ou
Vacinas:
1ª Geração:
atenuados
2ª Geração: T
ecnologia do DNA
recombinante
3ªGeração:Vacinasgênicasouvacinasde
DNA
BiotecnologianaSaúdeHumana
23. BiotecnologianaSaúdeAnimal
Controle de Reprodução (Inseminação
Artificial)
Expansão rápida dos estoques,
reduzindo os custos de transporte de
animais.
O processo: Seleção dos pais
(reprodutores e matrizes), de acordo
com suas características genéticas
relativasàprodutividadeeàsaúde.
25. Aquicultura
BiotecnologianaSaúdeAnimal
Criação de peixes, crustáceos e
em tanques ou lagos
mariscos
artificiais
(OGM) e
Melhoramento genético
tratamentocomhormônios.
Peixes com mais ômega 3 e
crustáceos desprovidos da proteína
quecausa alergia.
28. Produção de Ácidos Orgânicos
Ácido acético, lático, glucônico, propiônico, fumárico, gálico, ácidos
graxose outros.
Biotecnologiaea Indústria
29. Produção de Aminoácidos e Enzimas
Aminoácidos: 66% dos aminoácidos produzidos são utilizados
na indústria de alimentos, 30% como aditivos de rações,
4% em medicina e cosmética, e como matéria-prima na
indústria química.
Enzimas: utilizadas na industria de alimentos, panificação,
têxtil, papel, detergente, couro, sucos, vinhos e xaropes
Biotecnologiaea Indústria
30. Biopolímeros e Bioplásticos
Biopolímeros:Sintetizadospelosseres vivos
Celulose,amido,quitina, proteínas,peptídeos,eosóleos vegetais
Bioplásticos:Polimerizaçãodeumamoléculabásicaprovenientede uma
fonterenovável(micro-organismoematérias-primas vegetal).
Polilactato(PLA),Poli-hidroxialcanoatos(PHAs)ePoli-hidroxibutirato (PHB),
Biotecnologiaea Indústria
31. Biocombustíveis
ETANOL: fermentação de leveduras sobre um substrato
adequado: cana-de-açúcar, beterraba açucareira, sorgo
açucareiro, milho. No Brasil, a matéria-prima é a cana-de-
açúcar.
BIODISEL: combustível composto por ésteres (etílicos ou
metílicos) produzidos na reação química entre óleos
vegetais e álcool (etanol ou metanol), em presença de um
catalisador inorgânico ou enzimático (lípases)
Biotecnologiaea Indústria
33. Transgênicos
Produzidos obtidos a partir de organismos cujo embrião foi modificado
emlaboratório,pelainserçãodepelomenosumgenedeoutraespécie.
Alguns dos motivos de modificação desses alimentos são para que as
plantas possam resistir às pragas (insetos, fungos, vírus, bactérias e
outros)ea herbicidas.
BiotecnologianoAgronegócio
34. Controle Biológico –Produção de bioinseticida
Técnicaqueutilizaorganismosvivos,paradiminuirapopulaçãode
organismosconsiderados pragas
BiotecnologianoAgronegócio
Joaninhapredadora
Larvas que parasitama lagarta
Fungo patógeno
Besouros
Formigas
Combate de Aedes
Aegpyticom bactéria
(Bti)
35. BiotecnologianoMeioAmbiente
Tratamento de resíduos domésticos
Biorremediação
Utilização de seres vivos ou seus
componentes na recuperação de áreas
contaminadas.
Biorremediação
Empregam plantas, micro-organismos ou
suas enzimas para degradar compostos
poluentes.
Tratamento de esgoto