1. Biotecnologia
P r o f a . D r a . D A N I E L A D E F A V A R I D O
N A S C I M E N T O
Biotecnologia

2. Plano de Ensino

3. Bibliografia

4. Avaliação

5. Conteúdo Programático

6. Datas Importantes
Primeira Prova Bimestral: 29/09/2011
Segunda Prova Bimestral: 24/11/2011
Entrega de relatórios de aulas práticas: sempre naEntrega de relatórios de aulas práticas: sempre na
semana seguinte a cada aula prática. (A não
entrega acarretará em ausência e zero).
Alunos sem equipamentos de segurança (jalecos,
etc) serão impedidos de entrar nas aulas práticas, ficando
portanto com ausência e zero.

7. Biotecnologia
Aplicação tecnológica que utiliza sistemas biológicos e
organismos vivos ou seus derivados para a criação ou
modificação de diversos produtos ou processos em uso
Não é considerada uma ciência como tal, mas sim qualquer
técnica ou tecnologia que emprega organismos vivos ou seustécnica ou tecnologia que emprega organismos vivos ou seus
componentes com o objetivo de melhorar espécies de plantas
ou animais, ou desenvolver microorganismos, para um fim
determinado e, geralmente, utilizada em benefício do ser
humano
Enfoque multidisciplinar, já que envolve várias ciências e
disciplinas: biologia, bioquímica, genética, virologia,
agronomia, engenharia, química, medicina, veterinária e
outras

8. Biotecnologia
É a aplicação de um conjunto de tecnologias: desde
técnicas “tradicionais”, já amplamente estabelecidas,
conhecidas e utilizadas desde a antiguidade (por
exemplo, a fermentação de alimentos e o controle
biológico), até as técnicas “modernas”, baseadas no
exemplo, a fermentação de alimentos e o controle
biológico), até as técnicas “modernas”, baseadas no
emprego de novas técnicas de DNA recombinante
(engenharia genética), nos anticorpos monoclonais e nos
novos métodos de cultivo de células e tecidos
A biotecnologia moderna tem gerado uma grande
polêmica, sobretudo no que se refere à clonagem e ao uso
de organismos geneticamente modificados

9. Evolução da Biotecnologia
Empregada pelo ser humano desde o início da história da
humanidade, quando se tornou sedentário (há cerca de 10.000
anos)
Primeiro tipo de domesticação que o homem aprendeu a realizar
não foi a animal, mas a levedura (Saccharomyces spp.) no preparo
de pão, queijo, iogurte e bebidas alcoólicas (cerveja e vinho)de pão, queijo, iogurte e bebidas alcoólicas (cerveja e vinho)
Finalidade era tornar alimentos como o leite e o suco de uvas mais
apetitosos
Além disso, o ser humano também começou com o melhoramento
de cultivos e com a domesticação de animais, mediante
cruzamentos, fator limitante na melhora de organismos, já que os
métodos convencionais, incluindo alguns descritos desde o Antigo
Testamento, eram demorados e empíricos, além de serem efetuados
por meio de teste e erro

10. Setor Produto/Atividade
Alimentar Laticínios, peixes e produtos de carne; novos gêneros
alimentícios; amido; xaropes; aditivos alimentares; corantes;
aromatizantes; estabilizadores; leveduras; aminoácidos;
Setores industriais beneficiados
pela Biotecnologia
vitaminas.
Agrícola Insumos; pesticidas microbianos incluindo virais; inoculantes
de fixação de N; inoculantes de micorrizas; propagação
vegetativa; produção de embriões; vacinas.
Químico Ácidos orgânicos; álcoois; cetonas; enzimas; polímeros;
perfumarias; extração de metais; bioacumulação.

11. Setor Produto/Atividade
Fermentação Cervejas, vinhos, destilados; queijo, proteínas de
unicelulares; produtos químicos, álcoois combustíveis;
Setores industriais beneficiados
pela Biotecnologia
(continuação)
unicelulares; produtos químicos, álcoois combustíveis;
enzimas; antibióticos; drogas; vitaminas; vacinas.
Energético Biomassa; etanol; metano.
Serviços Aproveitamento de resíduos; purificação de água;
tratamento de efluentes; recuperação de petróleo.
(Mantell et al., 1994)

12. Fermentação

13. DNA

14. MEIO AMBIENTE
AGRICULTURA MEDICINA
Monitoramento
ambiental
Biorremediação
Prevenção
de poluição
Diagnósticos Vacinas
Terapias
Rendimento
de safras
Saúde animal
Qualidade dos
alimentos
APLICAÇÕES
Tecnologia de
bioprocessamentoTecnologia
de antisenso
Engenharia
Engenharia
Engenharia
de tecidos
Tecnologia de
biosensores
INSTRUMENTOS BIOTECNOLÓGICOS
Engenharia
de proteínas
Tecnologia de anticorpos
monoclonais
Tecnologia de
chip de DNA
Engenharia
genética
Tecnologia de cultura
de células e tecidos
CONHECIMENTO CIENTÍFICO
Bioquímica
Biologia
celular
Engenharia
química
Ciências da
computação
Ciências dos
materiais
Genética
ImunologiaFisiologia
Biologia
molecular
Microbiologia
Engenharia
bioquímica
Kreuzer & Massey, 2002

15. Marcadores Moleculares
RFLP (digestão do DNA com enzimas de restrição,
corrida em gel e hibridização)
RAPD (amplificação do DNA)
AFLP (digestão e amplificação)
Microssatélites ou SSR
STR
SNP

16. Enzimas de restrição
Funcionam como "tesouras" capazes de clivar o
DNA com precisão em locais bem definidos.
Hoje em dia conhecem-se centenas de enzimas
de restrição isoladas de inúmeras bactérias.de restrição isoladas de inúmeras bactérias.
As enzimas de restrição reconhecem e atuam
sobre sequências específicas de DNA.
http://www.e-escola.pt/site/topico.asp?topico=279&canal=5

17. Bioinformática
Manipulação, análise e armazenamento de dados
biotecnológicos

18. Expressão em bactérias
para produção em massa
de proteínas
(ex.: taumatina) CLONAGEM DE
GENES DE
PLANTAS
CLONAGEM DE
GENES DE
BACTÉRIAS
Mutagênese
(Mantell et al., 1994)
Mutagênese
Sítio-específica
Substituição na mesma
espécie (ex.: proteínas de
reserva de sementes)
Transferência para uma diferente
espécie (ex.: tolerância a sais e
resistência a herbicidas)

19. Planta
Cultura de tecidos
Cultura de protoplastos Cultura de calos Cultura de meristemas
1. Fusão de protoplastos
(híbridos somáticos)
2. Transformação
1. Micropropagação
2. Variação somaclonal
3. Embriogênese somática
(sementes artificiais)
4. Metabólitos secundários
1. Micropropagação
2. Eliminação de vírus
3. Manutenção de
germoplasma

20. Meio de cultura
Composição:
água,
nutrientes (N, P, K, S, Ca, Mg, C, Fe, Mo, Cu, Cl, Zn,
Mn, Co),Mn, Co),
carboidratos,
aminoácidos,
vitaminas,
fitorreguladores.

21. Micropropagação

22. Agricultura
• Transgênicos

23. Processo de modificação do genoma do organismo através da
incorporação de um fragmento de DNA de uma espécie
diferente, utilizando a Tecnologia do DNA Recombinante.diferente, utilizando a Tecnologia do DNA Recombinante.
Transgênico
Indivíduo que possui um gene exógeno adquirido por meio de
um dos vários Métodos de Transformação.

24. › introdução de genes exógenos que possuem uma função
conhecida
› O gene que contém a informação para síntese de uma proteína
Tecnologia do DNA Recombinante
Exemplos: insulina humana, hormônios de crescimento humano, plantas
resistentes a vírus, plantas tolerantes a insetos, plantas resistentes a herbicidas
e produção de bactérias utilizadas para biodegradação de vazamentos de óleos
ou lixos tóxicos.
› O gene que contém a informação para síntese de uma proteína
de interesse pode ser transferido para outro organismo que
produzirá grandes quantidades dessa determinada proteína

25. Como Produzir moléculas de DNA
Recombinante ?
DNA de espécies de interesse são cortados com
Enzimas de Restrição
C
A
A
CG G T
T
C
GC GC C
A
A
CG G T
T
C
GC GC

26. Técnica de PCR
Finalidade de produzir rapidamente
grande quantidade de cópias de umagrande quantidade de cópias de uma
determinada sequência de DNA,com o
auxílio de primers específicos.

27. Reação de PCR

28. Clonagem Molecular
Consiste no isolamento e
propagação de moléculas de
DNA idênticas.
Próximo Passo
Vetor
Fragmento de DNA alvo
Clivagem do DNA
com enzima de
restrição para
produzir
extremidades
coesivas
DNA idênticas.
O fragmento do DNA de
interesse (inserto) é ligado a um
vetor para formar o DNA
recombinante.
Ligação das
extremidades coesivas
(DNA Ligase)
DNA
Recombinante
Inserto

29. Transformação
O DNA recombinante é introduzido numa
célula hospedeira compatível.
DNA Recombinante
Um único transformante, em condições
ideais, sofre muitos ciclos de divisão
celular, produzindo uma colônia que
contém milhares de cópias do DNA
recombinante.

30. Vetores de Clonagem
Plasmídios: DNA circular extracromossômico
encontrados em bactérias e leveduras

31. Transformação Genética
Uma vez clonado e multiplicado, o gene pode ser manipulado
e utilizado em diversas análises, incluindo a introdução desse
gene em um organismo diferente do qual foi isolado.
Pré- Requisitos
1. Cultura de Tecidos (propagação e regeneração)
2. Método eficiente de introdução do DNA
3. Agentes seletivos para os tecidos transgênicos

32. Cultura de tecidos
É necessário
portanto que a célula
Introdução de genes em células isoladas
que recebeu o gene
de interesse seja
capaz de originar um
organismo completo
(regeneração)

33. Química
Eletroporação
Métodos de Transformação
Microinjeção
Biolística
Agrobacterium

34. Eletroporação
Protoplastos

35. Microinjeção

36. Biolística

37. Câmara de Vácuo
Biolística

38. Cana-de-açúcar transgênica

39. Agrobacterium
Na Natureza:
Agrobacterium tumefaciens
Galha da coroa
Agrobacterium rhizogenes
Síndrome das raízes em cabeleira

40. Plasmídio Ti
Agrobacterium
Elementos essenciais ao processo de transferência
► Região vir
► Extremidades do T-DNA (25pb)

41. Transformação de Eucalipto
BA C
D FE
BA C
D FE
BA C
D FE
González et al (2002)

42. Como ocorre a transferência ?
Agrobacterium

44. Gene uidA: expresão da ββββ-glucuronidase (GUS)
Como Selecionar os Transformantes ?
Genes Marcadores
Fenótipos facilmente detectáveis
Indicação que o gene de interesse está se expressando
Gene uidA: expresão da -glucuronidase (GUS)
Gene bar: gene de resistência ao herbicida
glifosato
Gene nptII: de resistência ao antibiótico
canamicina
Gene gfp: expresão da “green fluorescent protein”
Transformação Genética

45. GUS GFP
Folhas de N. benthamiana

46. • Clonagem
Pecuária

47. Animais transgênicos
Andi

48. Ambiente
Biorremediação de metais pesados
Derramamento de petróleo

49. Medicina
• Terapia gênica

50. • Células tronco
Medicina

51. • Vacinas de DNA
Medicina
• Vacinas de DNA
•Vacinas comestíveis

52. • Produção de insulina, hormônios e outras substâncias por microrganismos ou
plantas
Medicina

53. • Diagnóstico precoce de doenças
•Práticas forense
•Testes de paternidade