BIOTECNOLOGIA AULA para turmas de 3_ANO.ppt

Aula sobre biotecnologia, clonagem, principais caraterísticas e utilizações praticas

2.  Apesar de ter surgido como objeto de estudo nas Apesar de ter surgido como objeto de estudo nas
últimas décadas, a últimas décadas, a BiotecnologiaBiotecnologia é uma tecnologia é uma tecnologia
milenar. milenar.
 A partir dos anos de 1970, com as técnicas de DNA A partir dos anos de 1970, com as técnicas de DNA
recombinante, a Biotecnologia ganhou mais ênfase.recombinante, a Biotecnologia ganhou mais ênfase.
Biotecnologia Biotecnologia
ModernaModerna
 O Brasil possui a maior biodiversidade do mundo, e O Brasil possui a maior biodiversidade do mundo, e
detém cerca de 20% das espécies do planeta. Portanto, detém cerca de 20% das espécies do planeta. Portanto,
possui um possui um grande potencial biotecnológicogrande potencial biotecnológico . .
INTRODUÇÃO

3.  O que é a Biotecnologia O que é a Biotecnologia ??
Várias definiçõesVárias definições
BioBio – –
TecnologiaTecnologia – – solucionar problemas ou produzirsolucionar problemas ou produzir
produtos úteis, usáveis.produtos úteis, usáveis.
elemento designativo de vida,elemento designativo de vida, uso de uso de
processos biológicosprocessos biológicos

4. Conjunto de técnicas que utiliza
seres vivos e conhecimentos
biológicos para obtenção de
produtos que beneficiam o ser
humano
 Caráter multidisciplinar => Química, Genética, Ciências Caráter multidisciplinar => Química, Genética, Ciências
Biológicas e da Saúde, Engenharias.Biológicas e da Saúde, Engenharias.

5. A sua História no Mundo ...A sua História no Mundo ...
 Primeira Geração:Primeira Geração: Idade Nova (2000 a.C.) Idade Nova (2000 a.C.)
Fatos: Fatos: -- cruzamento de espécies animais e plantas cruzamento de espécies animais e plantas
- leveduras para fermentação de pão e álcool- leveduras para fermentação de pão e álcool
 Segunda Geração:Segunda Geração: Fim do século XIX Fim do século XIX
Teoria de Louis Pasteur Teoria de Louis Pasteur
Fatos: - microrganismos causam enfermidades humanasFatos: - microrganismos causam enfermidades humanas
- ação dos microrganismos anaeróbios nas fermentações- ação dos microrganismos anaeróbios nas fermentações
 Terceira Geração:Terceira Geração: Início de 1970. Início de 1970. Biologia MolecularBiologia Molecular
Fatos: 1Fatos: 1
o o
– isolamento e manipulação de genes (DNA)– isolamento e manipulação de genes (DNA)
22
oo
– fusão e multiplicação de células – fusão e multiplicação de células
Láctea e alcoólicaLáctea e alcoólica

6. Os Centros de Os Centros de ExcelênciaExcelência em em
Biotecnologia Biotecnologia
 São eles:São eles:
 Fundação Oswaldo Cruz - Fundação Oswaldo Cruz - FIOCRUZFIOCRUZ
 Instituto Ludwig de Pesquisa ao CâncerInstituto Ludwig de Pesquisa ao Câncer
 Instituto ButantanInstituto Butantan
 EMBRAPA - CENARGENEMBRAPA - CENARGEN

7. Biotecnologia
clássica
Biotecnologia
moderna
Fermentação
Propagação
vegetativa
Hibridação
Clonagem molecular
Clonagem de vertebrados
Transgenia
Terapia gênica
Células- tronco
Marcadores genéticos

8. Produtos obtidos a partir da Engenharia
Genética
Produção:
Hormônio de crescimento humano.
Insulina humana
Vacinas
Bioinseticidas

9. Novas Tecnologias em BiotecnologiaNovas Tecnologias em Biotecnologia
 Cultura de Células: Plantas e HumanasCultura de Células: Plantas e Humanas
 Clonagem: Molecular, Celular – Terapia Gênica Clonagem: Molecular, Celular – Terapia Gênica
AnimalAnimal
 GenômicaGenômica
 BioinformáticaBioinformática
 BionanotecnologiaBionanotecnologia

10. FERRAMENTAS DA BIOTECNOLOGIA
Enzimas de restrição:
isoladas de bactérias,
capazes de reconhecer
determinadas sequências
de nucleotídeos da
molécula de DNA e
promover sua quebra
(endonucleases)
Enzimas ligases: capazes de
promover a ligação entre
diferentes sequências de
nucleotídeos da molécula
de DNA
Eletroforese: separação
de biomoléculas por meio
da migração em um campo
elétrico

11. ANÁLISE DE DNA EX:PATERNIDADE
•A metodologia empregada visa a identificação do DNA. O conjunto de moléculas de
DNA compõe os cromossomos, que estão localizados nos núcleos das células e
arranjados aos pares. A espécie humana possui 46 cromossomos, sendo uma
metade deles de origem materna, e a outra, de origem paterna. Cada cromossomo
é composto por moléculas de DNA dispostas em seqüência única para cada
indivíduo.
•O DNA é extraído das células (utilizando-se o sangue, por exemplo), O passo
seguinte, é decisivo, é a colocação das sondas radioativas de DNA que ligam-se às
regiões preferenciais, posteriormente reveladas através de filmes de Raio X. O
aspecto final é o de uma seqüência de faixas (bandas), que compõem uma
impressão digital do DNA para cada pessoa. Através do método, pode-se selecionar
regiões preferenciais da molécula de DNA e verificar qual é a origem dos seus
componentes. Se materna ou paterna".
•Para a verificação de paternidade, são analisados os materiais da mãe, do filho e do
suposto pai. "Primeiramente, todas as faixas (bandas) da mãe, com
correspondência no filho, são identificadas e marcadas. As faixas restantes
necessariamente têm de ter correspondência com as de origem paterna. No caso de
haver a presença, na criança, das bandas resultantes do material genético do
suposto pai, considera-se este como verdadeiro pai biológico. A exclusão ocorrerá
quando não houver cor

12. TESTE DE PATERNIDADE

13. CLONAGEM MOLECULAR
Utilização de plasmídios bacterianos
Retirada do plasmídio da bactéria
Abertura o plasmídio com enzimas de restrição
Ligação do segmento de DNA ao plasmídio com enzimas
ligases
Devolução do plasmídio recombinado à bactéria
Divisão da bactéria - duplicação do segmento de DNA
introduzido
Reação em cadeia da polimerase (PCR)
Meio de reação: segmento de DNA, nucleotídeos livres,
primers (sequências de iniciação) e enzima DNApolimerase
Aquecimento à 90°C – abertura do segmento de DNA
Resfriamento para 50°C – ligação dos primers às fitas do DNA
Aquecimento à 70°C – inserção dos nucleotídeos livres às fitas
do DNA (atividade da enzima DNApolimerase)

15. CLONAGEM DE VERTEBRADOS
Transferência do núcleo
de uma célula somática
para um óvulo enucleado,
o qual é estimulado a se
dividir para dar origem a
um novo organismo.
Clonagem de mamíferos
As células somáticas de um organismo doador são colocadas
em um meio pobre em nutrientes (ativação de todos os genes).
Fusão da célula somática ao óvulo enucleado por meio de
descargas elétricas.
Estímulo da divisão celular por meio de nova descarga elétrica.
Implantação do embrião em um útero de aluguel

17. Observação
O clone apresenta DNA nuclear idêntico ao DNA do organismo
doador da célula somática, e DNA mitocondrial idêntico ao
DNA do organismo doador do óvulo
DNA nuclear – Finn Dorset
DNA mitocondrial – Scotish Black Face
Ex: Ovelha Dolly

18. TIPOS DE CLONAGEM
•1) Clonagem natural:
•A clonagem é natural em todos os seres originados a partir de reprodução assexuada
(ou seja, na qual não há participação de células sexuais), como é o caso das
bactérias, dos seres unicelulares e mesmo da relva de jardim. A clonagem natural
também pode ocorrer em mamíferos, como no tatu e nos gêmeos univitelinos. Nos
dois casos, embora haja reprodução sexuada na formação do ovo, os descendentes
idênticos têm origem a partir de um processo assexuado de divisão celular. Os
indivíduos resultantes da clonagem têm, geralmente, o mesmo genótipo, isto é, o
mesmo patrimônio genético.
2) A clonagem induzida artificialmente:
É feita a partir de um processo no qual é retirado de uma célula um núcleo, e de um
óvulo a membrana. A junção dos dois depois é colocado em uma barriga de aluguel,
ou mesmo em laboratório, para a clonagem terapêutica.A clonagem induzida
artificialmente é uma técnica da engenharia genética aplicada em vegetais e animais,
ligada à pesquisa científica. Nesse caso, o termo aplica-se a uma forma de
reprodução assexuada produzida em laboratório, de forma artificial, baseada num
único património genético. A partir de uma célula-mãe, ocorre a produção de uma ou
mais células (idênticas entre si e à original), que são os clones. Os indivíduos
resultantes desse processo terão as mesmas características genéticas do indivíduo
«doador», também denominado «original».

19. TIPOS DE CLONAGEM
•3) CLONAGEM REPRODUTIVA:
•
Uma das técnicas básicas usadas por cientistas é a
transferência nuclear da celula somática (SCNT). Esta técnica foi usada por
cientistas durante muitos anos, para clonar animais através de
células embrionárias.
•Como o nome da técnica implica, a transferência de uma célula somática está
envolvida neste processo. Esta célula somática é introduzida, então, numa
célula retirada de um animal (ou humano), logo depois da ovulação. Antes de
introduzir a célula somática, o cientista deve remover os cromossomos, que
contêm genes e funcionam para continuar a informação hereditária, da célula
recipiente.
•Após ter introduzido a célula somática, as duas células fundem.
Ocasionalmente, a célula fundida começará a tornar-se como um embrião
normal, produzindo a prole se colocado no útero de uma mãe-de-aluguel
para um desenvolvimento mais adicional.
•Os problemas associados com a técnica de SCNT são o stress em ambas as
células envolvidas no processo. Isto resulta numa taxa elevada de
mortalidade de ovos recipentes. Além disso, o processo inteiro é um consumo
de tempo e de recursos, porque as partes dele requerem o trabalho manual
sob microscópio. Similar a outras técnicas, ela é também ineficiente pois, só
apróximadamente 3% dos embriões sobrevivem dado logo após o
nascimento. Como de 2004, a causa das perdas é desconhecida

20. TIPOS DE CLONAGEM
•4) CLONAGEM TERAPÊUTICA:
•
A Clonagem Terapêutica é um procedimento cujos estágios
iniciais são identicos a clonagem para fins reprodutivos, difere no
facto do blastocisto não ser introduzido no útero. Ele é utilizado em
laboratório para a produção de células-tronco a fim de produzir
tecidos ou órgão para transplante.
•Esta técnica tem como objetivo produzir uma cópia saudável do
tecido ou do órgão de uma pessoa doente para transplante.As
células-tronco embrionárias são particularmente importantes porque
são multifuncionais, isto é, podem ser diferenciadas em diferentes
tipos de células. Podem ser utilizadas no intuito de restaurar a
função de um orgão ou tecido, transplantando novas células para
substituir as células perdidas pela doença, ou substituir células que
não funcionam adequadamente devido a defeito genético (ex:
doenças neurológicas, diabetes, problemas cardiacos, derrames,
lesões da coluna cervical e doenças sanguíneas etc...).
•As células-tronco adultas não possuem essa capacidade de se
transformar em qualquer tecido. As células musculares vão originar
células musculares, as células do figado vao originar células do
figado, e assim por diante.

21. POTENCIAIS DA CLONAGEM
HUMANA
•Ao longo da evolução do tempo, foram vários os benefícios que os
cientistas acreditam que a clonagem humana tem. Aqui estão
algumas das suas ideias sobre o assunto:
•O rejuvenescimento. O Dr. Richard Seed, um dos principais
propulsores da clonagem humana, sugere que um dia, poderá vir a
ser possível inverter o processo do envelhecimento devido à
aprendizagem que nos é fornecida através do processo de clonagem.
•A tecnologia humana da clonagem podia ser usada para inverter os
ataques cardíacos. Os cientistas afirmam que conseguirão tratar
vítimas de ataques cardíacos através da clonagem das suas células
saudáveis do coração, e injectando-as nas áreas do coração que
foram danificadas. As doenças cardiovasculares são a maior causa de
morte em grande parte dos países industrializados;
•Casos de infertilidade. Com a clonagem, os casais infertéis poderiam
ter filhos. Uma estimativa é que os tratamentos atuais de
infertilidade são menos de 10 por cento bem sucedidos. Os casais
passam por um sofrimento psíquico e emocional muito grande, para
uma possibilidade remota de ter filhos. Muitos perdem o seu tempo e
dinheiro sem sucesso. A clonagem humana torna possível fazer com
que muitos casais inférteis consigam ter filhos.

22. POTENCIAIS DA CLONAGEM
HUMANA
•Problemas no fígado e nos rins. Poderá ser possível clonar
fígados humanos para transplante dos mesmos;
•A Leucemia. Este espera-se ser um dos primeiros
benefícios a vir desta tecnologia.
•Ferimento da coluna vertebral. Aprenderemos a fazer
crescer, outra vez, os nervos ou a parte posterior da coluna
vertebral, quando magoada. Tetraplégicos poderão sair das
suas cadeiras de rodas e voltar a andar.
•Testar algumas doenças genéticas. A clonagem pode ser
usada para testar, e talvez curar, doenças genéticas.

23. RISCOS
•A possibilidade de comprometer a individualidade;
•A perda de variabilidade genética;
•Envelhecimento precoce;
•Grande número de anomalias;
•Lesões hepáticas, tumores, baixa imunidade;
•Um mercado negro de fetos pode surgir, de doadores ‘’desejáveis’’ que
queiram clonar-se a eles próprios, como estrelas de cinema, atletas entre
outros;
•A tecnologia não está ainda bem desenvolvida, tendo uma baixa taxa de
fertilidade (para clonar a Dolly foram precisos 277 ovos, 30 começaram a
dividir-se, 9 induziram a gravidez e apenas 1 sobreviveu);
•Os clones poderão ser alvo de discriminação por parte da sociedade;
•Os clones poderão estar sujeitos a problemas psicológicos desconhecidos,
com impacto na família e na sociedade.

24. Poliembrionia
Produção de vários embriões a partir de um único óvulo fecundado
A poliembrionia ocorre naturalmente (ex: tatus), mas pode ser
induzida, separando as primeiras células formadas nas primeiras
divisões do zigoto.

25. ORGANISMOS TRANSGÊNICOS
Organismos que incorporam ao seu material
genético, genes provenientes de outras
espécies
A produção de transgênicos visa a obtenção
de organismos com características novas ou
melhoradas em relação ao organismo original

26. Evolução da Biotecnologia nos Setores Evolução da Biotecnologia nos Setores
Agrícola e AlimentícioAgrícola e Alimentício
Três Estágios:Três Estágios:
 11
o o
Estágio:Estágio: ± há 10 mil anos ± há 10 mil anos
- Práticas de cultivo e variedades melhoradas- Práticas de cultivo e variedades melhoradas
 22
o o
Estágio:Estágio: década de 1960 década de 1960
- - ““RevoluçãoRevolução VerdeVerde””
- Uso de herbicidas, fertilizantes e variantes de - Uso de herbicidas, fertilizantes e variantes de
plantasplantas
 33
o o
Estágio:Estágio: a partir de 1970 a partir de 1970
- - “Biorrevolução”“Biorrevolução”
- Uso da eng. genética- Uso da eng. genética
Plantas transgênicasPlantas transgênicas

27. Vantagens dos transgênicos
Obtenção de plantas resistentes a insetos pragas, a herbicidas,
a metais pesados, a fungos, a geadas, a alta salinidade do solo...
Obtenção de plantas com maior teor protéico, com óleos mais
saudáveis, com maior teor vitamínico...
Produção de vacinas e alimentos (iogurtes) que estimulam o
sistema imunológico
Obtenção de microrganismos que produzem determinados
hormônios humanos (ex: insulina)

28. Desvantagens dos transgênicos
Aumento de alergias
Redução ou anulação da eficácia de antibióticos durante o
tratamento
Aumento de substâncias que podem representar riscos à saúde
Interação entre os genes
Poluição gênica

29. TERAPIA GÊNICA
Introdução de genes
saudáveis para corrigir
genes defeituosos em
doenças genéticas ou
para tratamento de
câncer, utilizando um
retrovírus como vetor

30. CÉLULAS-TRONCO
Células indiferenciadas com grande capacidade de divisão celular,
e que através do processo de diferenciação celular, podem dar
origem a outros tipos de células
Embrionárias: extraídas do embrião
Adultas: extraídas de diversos tecidos (fígado,
medula óssea, cordão umbilical, placenta, etc)
Origem

31. Obtenção de
células-tronco

32. Tipos de células-tronco
Totipotentes: podem todas as células do embrião e dos anexos
embrionários
Pluripotentes: podem originar todas as células do embrião,
menos dos anexos embrionários
Multipotentes: podem produzir células de várias linhagens
Oligopotentes: podem produzir células de uma única linhagem
Unipotentes: produzem somente um tipo de célula

34. Clonagem terapêutica
Utilização de células-tronco para regeneração de tecidos
danificados e possivelmente para a produção de órgãos

36. BIORREMEDIAÇÃO
Tecnologia que utiliza agentes biológicos, particularmente os
microrganismos, para remover poluentes tóxicos do
ambiente, principalmente do solo e da água. Os poluentes
são decompostos em substancias atóxicas por meio do
metabolismos microbiano.

37. Biossegurança
É uma medida surgida no século XX, voltada para o controle e a minimização de
riscos advindos da prática de diferentes tecnologias, seja em laboratório ou quando
aplicadas ao meio ambiente. A Biossegurança é regulada em vários países no mundo
por um conjunto de leis, procedimentos ou diretivas específicas.
A Lei 8974 de Janeiro de 1995 - Lei de Biossegurança estabelece as diretrizes para
o controle das atividades e produtos originados pela tecnologia do DNA recombinante.
Estabelece ainda que compete aos órgãos de fiscalização do Ministério da Saúde, do
Ministério da Agricultura e do Ministério do Meio Ambiente a fiscalização e a
monitorização das atividades com OGMs, bem como a emissão de registro de produtos
contendo OGMs ou derivados, a serem comercializados ou liberados no ambiente.
Home page: www.ctnbio.gov.br
O fundamento básico da Biossegurança é estudar, entender e tomar medidas para
prevenir os efeitos adversos da moderna biotecnologia, sendo prioritário proteger a
saúde humana, animal e o meio ambiente, para assegurar o avanço dos processos
tecnológicos.