BIOTECNOLOGIA

Prof.ª Viviane Santos Moreira

deltag.com.br

Reimplementar a vida baseada na escolha humana

BIOTECNOLOGIA

biotecnologianavida.blogspot.com

BIOTECNOLOGIA

Variabilidade genética

bulevoador.com.br

e-po

rtefl

io.b

logs

pot.c

om

virtual.epm.br

Recombinação

Mutação

Primeiros indícios

lce.esalq.usp.br

inovabrasil.blogspot.com

Influência do homem sobre as espécies

cultivadas

Identificar características de bom interesse econômico Seleção inconsciente

Melhoramento GenéticoCiência voltada para obtenção de

genótipos superiores aos atualmente utilizados sob determinadas condições ecológicas.

Mais vantajoso que

MELHORIA AMBIENTAL

Melhoramento genético

Aumentar as frequências gênicas

Aumento do percentual dos alelos favoráveis

Redução dos desfavoráveis

Melhora-mento

Genético

Plantas autógamas

(auto-fecundação)

Criação de novos genótipos

Posterior seleção

kokopelli-seed-foundation.com

a.C.

Domesticação do trigo, cevada, ervilhas, lentilhas, banana, maça, batata, milho.

lituraterre.com

creiaemjesus.com.br

Era CristãRedescobertas da regras de

MendelMétodos de melhoramentoGeneticista de plantas e animais

domésticosMicroorganismos – produção de antibióticos, vitaminas e

enzimas.

blog.mcientifica.com.br

Milho: Zea mays

Gene de interesseResistência a doença+baixa produtividade

Sensíveis a doença + alta produtividade

RESISTENTEE

ALTA PRODUTIVIDADE

deeproot.co.uk

Gene favorável não está disponível na espécie em questão.

ESPÉCIES SILVESTRES APARENTADAS

Cruzamento entre silvestres e cultivados

HÍBRIDOS

Retrocruzamento com a espécie cultivada, acompanhada de seleção

Descendentes semelhante ao parental cultivado com genes derivados da

espécie silvestre

HIBRIDIZAÇÃO INTROGRESSIVA

Cruzamentos interespecíficos

• Trigo e centeio

• Triticale (cultivado, atualmente, em larga escala)

• Mistura de milhares de genes das duas espécies.

biologie.uni-hamburg.de

Incompatibilidade entre espécies

Espécies A, B,e CEspécie A e C são incompatíveisUsa espécie ponte: B (compatível com as

duas)

A cruza com B, que posteriormente cruza com C

Transferência de genes

Plantas autógamas e alógamas

TÉCNICAS CONVENCIONAIS:seleção de culturas autógamas e alógamashibridização no melhoramentoretrocruzamentoendogamia heterose em variedades híbridasseleção recorrente variedades sintéticasmétodos de melhoramento de plantas propagadas

assexualmente

Melhoramento Convencional

Cruzamento

Incompatibilidade sexual

Redução do pool gênico

Transferência de genes

Limitações intrínsecas

Processo árduo e demorado

Introdução de genes exógenos

Técnicas biotecnológicas

Ganhos expressivos de produção.

Melhoramento convencional + engenharia genética

Aperfeiçoamento da exploração agrícolaAumento do rendimento de grãos, raízes e folha

Aumento da tolerância a acidez e elementos tóxicos

Aumento da toletância a problemas híbridos, temperatura, ataque de microorganismos, insetos e pássaros.

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Melhoramento convencional X Engenharia Genética

Leis de Mendel (1900)Desenvolvimento da genética Incorporar bases genéticas as técnicas

rudimentares de melhoramentoSurgimento da Biotecnologia

portaldoagronegocio.com.br

Biotecnologia

Obtenção de genótipos com maior produtividade e qualidade

Transformação genética - introdução controlada de um gene ou fragmento de DNA no genoma de uma célula receptora e sua posterior expressão.

Técnica que utiliza organismos vivos ou partes destes, para fazer ou modificar produtos, melhorar plantas ou animais, ou desenvolver microrganismos para uso específico.

Tecnologia do DNA recombinante

cienciadiaria.com.br

Produzir novos

arranjos

Endonuclease de restrição

CÓDIGO GENÉTICO UNIVERSAL

essenciadavida-julianacorreia.blogspot.com

Clonagens em plantas

Primer

uel.br

As endonucleases reconhecem seqüência especificas de dupla-fita de DNA,

conhecidas como seqüência de reconhecimento

Plasmídeo

libertaria.pro.br

Incorporar fragmentos extras contendo genes que não continha.

Facilitada pela existência de plasmídios bacterianos

Pequenos DNA circulares com capacidade de replicarem de forma autônoma na célula.

Melhoramento não se restringe

mais ao organismo

Geneflaviovisa.com

Transformação de Plantas

Estudo de função gênicaEstudo de regulação gênicaMelhoramento genético de plantas

Nutrição Resistência à fatores bióticos e abióticos

Biofábricas Fármacos Vacinas Anticorpos Biomateriais

dfrural.wordpress.com

Técnicas de transformaçãoMétodos diretos:

– Eletroporação de protoplastos

– Biobalística

Métodos indiretos:

– Agrobacterium tumefaciens

Eletroporação de Protoplastos Introdução de moléculas de DNA (em plasmídeos , por

exemplo) em células vegetais desprovidas de paredes celulares (protoplastos)

www.unimedia.fr/.../soc98/socproto6.htm

Obtenção de protoplasto: Incubação do tecido vegetal em meio de digestão composto de enzimas pectocelulolíticas;

O material é incubado numa solução contendo DNA Pulsos elétricos de alta voltagemAbrem os poros da membrana plasmática DNA entra na célula onde se integra no genoma.

Os protoplastos reconstituem suas

paredes, dividem-se, formam colônias, calos, regeneram plantas por

embriogênese ou organogênese

Nicotiana tabacum

Limitações: • Baixa eficiência de transformação

• Baixa eficiência de obtenção de transformantes estáveis

• Obrigatoriedade do uso de protoplastos

Técnicas de transformaçãoMétodos diretos:

– Eletroporação de protoplastos

– Biobalística

Métodos indiretos:

– Agrobacterium tumefaciens

Biobalística

Bombardeamento de partículas

Aceleração de micropartículas que atravessam a parede celular e a membrana plasmática, de forma não letal, carreando DNA para o interior da célula

Meristemas apicais e as células embriogênicas mais eficientes

cgm.icb.ufmg.br

pioneersementes.com.br

Milho Bt produzido por Biobalística

Genes específicos de Bacillus thuringiensis que levam à produção de proteínas tóxicas a determinadas ordens de insetos considerados pragas (insetos que causam danos econômicos) para a cultura.

http://neetescuela.com/modificacion-genetica-de-las-plantas/

Cultura de tecidos

Vantagens• Permite a transformação de diferentes tipos

de células e tecidos independentemente do genótipo

• Envolve menos manipulação das células

Limitações• Baixa freqüência de transformação estável• Materiais e reagentes são caros• A inserção de múltiplas cópias pode levar ao

silenciamento gênico

Técnicas de transformaçãoMétodos diretos:

– Eletroporação de protoplastos

– Biobalística

Métodos indiretos:

– Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens• Proliferação de tumor (galha de coroa)

promovido pela bactéria Agrobacterium tumefeciens

genmol.blogspot.com

Desviar o metabolismo da planta hospedeira

Fragmento de DNA plasmidial, denominado T-DNA é transferido para a célula vegetal e integrado

ao seu genoma.

bib2011genetik.wikispaces.com

Engenheiro genético natural

Obtenção de linhagens desarmadas: o T-DNA original,

contendo os oncogenes, é deletado pelo processo de

dupla recombinação.

Preparação do vetor: o T-DNA contendo o(s) gene(s) de

interesse é preparado em vetores .

ufpel.edu.br

roche-applied-science.com

Confirmação da transformação

BENEFÍCIOS

Insulina Humana

10emtudo.com.br

Indústria farmacêutica

saude.abril.com.br

Produção de vacinas, anticorpos, proteínas e

produtos farmacêuticos derivados de plantas, em que

seu custo fosse baixo e de fácil acesso.

Aproveitamento de áreas devastadas

GANHO ECOLÓGICOProduzir plantas capazes de sobreviverem

em solo já descartados pela agricultura

Produzir alimentos nas mesmas áreas de usoDiminuição da degradação do solo

engenhariaagronomicamc.blogspot.com

pt.dreamstime.com

Redução de perdas pós-colheita

Aumento da vida de prateleira

de frutas e hortaliças

Redução do uso de agrotóxico

Controle de pragas

portalatento.com

foxpragas.wordpress.com

Controle de poluiçãoBiorremediadores

ORGANISMOS SEQUESTRADORES

DE CARBONO

entrejovensmundomissao.blogspot.com

professormarcianodantas.blogspot.com

Primeiro vegetal transgênico produzido

no BrasilSul do paísLinhagens

adaptadas ao cerrado

Soja transgênica

TomateGenes que alteram a biossíntese do

etilenoRetardamento do amadurecimento

blog.multivegetal.com

Arroz Dourado Arroz transgênicoEnriquecido com B- caroteno Precursor da vitamina A

souagro.com.br

BatataAlteração das vias

metabólicas de biossíntese dos ácidos graxos.

Maior teor de amido

Menor absorção de óleo durante a fritura.

bibianaswiechdeborba.blogspot.com

Feijão transgênicoCTNBio - Comissão Técnica Nacional de Biossegurança aprovou a liberação para cultivo comercial do feijão geneticamente modificado (GM) desenvolvido pela Embrapa (instituição pública de pesquisa brasileira)

Resistente ao vírus do mosaico dourado, pior inimigo dessa cultura

agrícola no Brasil e na América do Sul.

mercadoetico.terra.com.br

Riscos Superalimentos Superpragas

Perda da biodiversidade

paixaoporalimentos.blogspot.com

Biosegurança

Práticas seguras, nível ambiental e da saúde humana.

Impactos e riscos potenciais

Alergias provocadas por OMG Aumento da resistência a antibióticos Novos vírus por recombinação genética

FDA (Administração de Alimentos e Medicamentos) regulamenta os transgênicos

sstrabalho.wordpress.com

Melhoramento Genético Animal

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Conjunto de processos seletivos

Direcionamento de acasalamento

Frequência alélica

Interesse econômico

SELEÇÃO NATURALX

SELEÇÃO ARTIFICIAL

MARCADORES MOLECULARES

Identifica variações na sequência de DNA que permitem diferenciar os indivíduos de uma espécie e identificar os animais com predisposição genética

cibpt.wordpress.com

Principais métodos Sinalização de genes

de resistência a doenças, pragas e insetos.

Caracterização de germoplasma

Melhoramento dos pais híbridos

Introgressão gênica Seleção auxiliada por

marcadores

Desenvolvimento de mapas gênicos

HeteroseReconstituição de

pedigreesTestes de pureza

genéticaSeleção de

resistência a patógenos exóticos

Inseminação artificial e transferência de embriões

paixaocapixaba.com.brcptcursospresenciais.com.br

PROGRAMAS DE MELHORAMENTO GENÉTICO

Competitividade comercial

Eficiência de produçãoPadronização de animais

Velocidade de crescimento

Ganho de pesoConformidade para corte

Facilidade de partoProdutividade de leiteAnimais resistentes

cavet-uss.blogspot.com

blog.faa.edu.br

cachoeiracoffees.com.br

Interesse médico-farmacêuticoVacas e ovelhas para produção de proteínas

no leite.Redução do custo quando comparado aos

microorganismos.

agrorural-ms.blogspot.com

Oferta de lã

interural.com

Programas de melhoramento que

geram melhor lã, sem necessidade de suplementar a dieta com aminoácidos,

enxofre.

Prejuízos

Reações alérgicas Perca da biodiversidade Não ocorrência da seleção natural Características não selecionadas pela

natureza.

SOBREVIVÊNCIA

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA

cnpt.embrapa.br

mst.org.br

Referências

• CARPENTIERI-PIPOLO, V. et al Culturas transgênicas: uma abordagem de benefícios e riscos. Londrina: EDUEL, 2009, 414p.

• GRIFFITHIS, A. J. F. et al Introdução a genética.7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002,794p.