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.

1. Introdução a Biotecnologia
Professora Msc. Carla Lêdo

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

13. Produtos e Benefícios:
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

17. Clonagem
Mecanismocomumdepropagaçãodaespécieemplantasou bactérias.
Atécnicapossibilitaaidentificação,localizaçãoecaracterizaçãodegenes,
criaçãodemapasgenéticosesequenciamentodegenomas,entreoutras.
ClonagemReprodutiva:Transferênciadonúcleodeumacélulasomática
(nãoreprodutiva)paraumóvulocujonúcleotenhasidoretirado.
Clonagemterapêutica:Produçãodetecidosouórgãosparatransplante.
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

19. Terapia Gênica
Éainserçãodegenesnascélulasetecidosdeumindivíduocomvistas a
repararproblemascausadosporgenesdefeituososou ausentes
Oprocesso é feito por meio de umvetor
que “infecta” as células-alvo com o gene
terapêutico
 Promissornotratamentodo câncer
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.

24. BiotecnologianaSaúdeAnimal
Melhoramento da Produção
Autilização de modificadores metabólicos
(hormônios)
 Aumentaraproduçãodecarneou leite

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.

26. Produção de Alimentos
Obtidosapartirdafermentaçãodemicro-organismos
Pães,queijos,picles,cerveja,vinhoe biomassamicrobiana
Biotecnologiaea Indústria

27. Aditivos Alimentares
Espessantes:polissacarídeos como xantana, gelana,
pululana, dextrana
Vitaminas:riboflavina (B2), cianocobalamina (B12), biotina
(H), ácido ascórbico(C)
Aromas:diacetil, esteres de ácidos graxos (principalmente
frutados)
Edulcorantes:sorbitol, manitol, aspartame
Realçadordesabor: glutamato
Acidulantes:ácido cítrico, ácido lático
Pigmento:beta-caroteno
Biotecnologiaea Indústria

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

32. Inoculantes Agrícolas
Éousodebactériasefungosqueatuamfornecendonutrientesparaas
plantas(fixaçãodenitrogênio)epromovendoseu crescimento.
Podem diminuir em 70% o uso de fertilizantes nitrogenados,
consequentementediminuindoapoluiçãocausadapor esses.
BiotecnologianoAgronegócio
com inoculante sem inoculante
Com inoculante
Sem inoculante

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

36. BiotecnologianoMeioAmbiente
Biofertilizantes
Fertilizantes obtidos a partir da
decomposição da matéria
orgânica
Decomposição bacteriana de
matéria orgânica em condições
anaeróbicas
Biofertilizantes

37. BiotecnologianoMeioAmbiente
Biogás
Gasesliberadosporbactériasanaeróbicasemfunçãodadecomposição
damatériaorgânica–Compostoprincipalmentede metano
Classificado como biocombustível
fonte de energia
por ser uma
renovável.