ESTUDO DE CASOS -...

ESTUDO

DE

CASOS

do laboratório ao campo;

do campo à mesa.

Biotecnologia e Agricultura

A Biotecnologia tem revolucionado a agricultura com

modernas tecnologias que nos permitem identificar e

selecionar genes que codificam características benéficas

para serem usados como marcadores moleculares nos

processos de seleção assistida, ou ter a expressão de um

determinado gene em outro organismo por transgenia e,

assim, com maior precisão, obter novas características

agronômicas e nutricionais desejáveis nos cultivos de

plantas.

http://cib.org.br/biotecnologia/regulamentacao/ctnbio/eventos-aprovados/

Atualmente, a produção de transgênicos está difundida

em praticamente todas as regiões agrícolas do

planeta, e a adoção da biotecnologia pelos produtores

atinge níveis nunca alcançados por outras tecnologias

avançada, em toda história da agricultura. Em 2014,

culturas modificadas geneticamente foram plantadas

por mais de 18 milhões de agricultores, em 181,5

milhões de hectares, distribuídos em 28 países

(James, 2014).

O Brasil ocupa o segundo lugar entre os países com

maior área cultivada com transgênicos no mundo,

cerca de 42,2 milhões de hectares, atrás apenas dos

Estados Unidos com 73,1 milhões de hectares (Isaaa,

2014). A razão desse indiscutível sucesso são os

benefícios obtidos com a produção de plantas

transgênicas resistentes a doenças e insetos, a

redução no uso de defensivos e o aumento da

produção.

Arroz com Feijão:

O arroz possui vários

benefícios, pois é rico

em vitaminas do

complexo B ,

proteínas e ferro; é

um alimento rico em

amido, fornecendo

energia e contribuindo

para a absorção de

proteína, além de ser

um alimento de fácil

digestão e raramente

provoca alergias.

O feijão, por sua vez,

contém mais

proteína do que

qualquer outro

alimento de fonte

vegetal, sendo fonte

de vitaminas do

complexo B, ferro,

potássio, zinco e

outros minerais

essenciais.

Feijão com arroz...

O arroz tem deficiência de

lisina, porém é rico nos

aminoácidos sulfurados

metionina e cistina.

No feijão, ocorre o contrário:

deficiência em metionina e

cistina, porém com maior

oferta de lisina.

A metionina e a lisina são

aminoácidos essenciais, ou

sejam, devem ser fornecidas

pela dieta, e a cistina é

classificada como

condicionalmente essencial,

pois em algumas situações

pode ser essencial.

Arroz com Feijão:

Ambos fornecem os aminoácidos que auxiliam nosso

corpo a formar suas próprias proteínas (músculos, pele,

cabelos, unhas, ossos, cicatrização).

Os aminoácidos deficientes no feijão são justamente os

que estão presentes no arroz:

O arroz é pobre em aminoácidos lisina, presente no feijão.

O feijão não apresenta o aminoácido essencial metionina,

abundante no arroz.

A proporção ideal entre arroz e feijão é de 3 porções de

arroz para 1 porção de feijão.

Arroz Dourado

Milho Bt

e Soja RR

Animação

Soja sem Alergênico

Silenciamento Gênico

O destaque fica por conta de um estudo realizado nos Estados Unidos, no qual cientistas conseguiram silenciar o gene na soja responsável pela produção da proteína que causa alergia em grande parte da população. Quem desenvolve reações alérgicas não têm outra opção além de evitar os alimentos que contém o grão. A partir do silenciamento do gene, será possível desenvolver variedades GM que não tenham a proteína alergênica. Os pesquisadores estão otimistas com os primeiros resultados. http://www.cib.org.br/em_dia.php?id=884

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biotecnologia.

Soja sem Fitato

Silenciamento Gênico

Embrapa

Tomate Flavr Savr

Silenciamento Gênico

Insulina

Outras áreas

Comp.: 61 cm

Peso: 3 Kg

Comp.: 33 cm

Peso: 1,3 Kg

MELÃO

ACCO Antisense

Silenciamento Gênico

Etileno

& maturação de frutos

cor sabor aromas

carboidratos

dimensão textura acidez

firmeza

Objetivos: 1. Caracterizar a ACC oxidase em

frutos climatéricos

2. Relacionar o potencial de

conservação com o controle da

síntese da ACC oxidase

3. Obter um modelo de estudo com

baixa produção de etileno

Primeiros estudos:

S-adenosil-metionina

ACC

AACB

AdoMet sintetase

Metionina

MACC GACC

ETILENO

ACC M-transferase

ACC Oxidase

Glutamil transpeptidase

ACC sintase

ACC deaminase

Tomate e maçã:

Produção de etileno e atividade ACC oxidase in vivo em frutos de maçã e em tomate, em diferentes estágios de maturação*.

Material Estágio Dias após

a Colheita Etileno

(nl.h-1

.g-1

) ACC oxidase

(nl.h-1

.g-1

) Pré-climatérico 0 0,5 1,3 Maçã Climatérico 8 118,0 225,0 Pós-climatérico 19 1,2 3,8 Verde-maduro 0 0,3 1,9 Tomate “Breaker” 6 25,0 39,0 Maduro/Senescente 16 0,8 0,6 Tomate transgênico “Breaker” 12 0,6 0,5

*Os dados apresentados são uma média aritmética de três repetições.

Sendo o ETILENO gatilho da maturação,

a regulação dos genes que codificam

enzimas em sua via de biossíntese,

permitem o

CONTROLE DA MATURAÇÃO.

Recursos disponíveis:

anticorpos policlonais anti-ACC oxidase de maçã

clone da ACC oxidase de maçã: pAP4

plasmídeo pGA643

3. Um modelo de estudo:

Meloeiro transgênico

S-adenosil-metionina

ACC

AdoMet sintetase

Metionina

ETILENO

ACC sintase

ACC oxidase

Preparo do Vetor de Clonagem

SMC

LB NPT

II P 35S

H, X, Sc,Hp,

K, C, Bg

AP4as

T7-5 RB

Esquema geral da região t-DNA do pGAP4as contendo o cDNA da ACC oxidase em orientação antisense. LB: left border; NPT II: neomicina fosfotransferase II; P 35S: promotor 35S do CaMV; SMC: sítio de

multiclonagem (H-Hind III, X-Xba I, Sc-Sca I, Hp-Hpa I, K-Kpn I, C-Cla I, Bg-Bgl II); AP4as: clone da ACC oxidase em orientação antisense; T7-5: terminador do gene da octopina do pTiA6; RB: right border.

pGA643 + AP4as = pGAP4as

Agrobacterium tumefaciens LBA4404

transformação

regeneração

aclimatização

λ/HindIII AS1 AS2 AS3 CTRL pGAP4as

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

21 23 25 27 29 31 33 35 37

Dias após antese

Eti

len

o (

pp

m)

Controle AS1 AS2 AS3

Concentração de etileno nos frutos

Produção de etileno após a colheita

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dias após a colheita

Eti

len

o (

nL

.h-1

.g-1

)

Controle AS1 AS2 AS3

AS1

AS2

AS3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Frutos Controle Frutos Antisense

Pe

so

(g

) d

e m

elõ

es

AS1AS2

AS3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Frutos Controle Frutos Antisense

Pe

rím

etr

o (

cm

)

AS1

AS2

AS3

0

5

10

15

20

25

Frutos Controle Frutos Antisense

Fir

me

za

de

po

lpa

(N

)

AS1 AS2 AS3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Frutos Controle Frutos Antisense

Só

lid

os S

olú

veis

To

tais

(ºB

rix)

AS1

AS2

AS3

1,9

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

Frutos Controle Frutos Antisense

Acid

ez

To

tal

Tit

ulá

vel

(cm

ol.

L-1

)

Participantes & colaboradores

POLO DE ALIMENTOS

RASIP

ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO

ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO

Ação de enzimas

Tipo de ação = catalítica

Reações de oxidação

Se é uma REAÇÃO ENZIMÁTICA DE OXIDAÇÃO, então:

Enzima ativa

substrato

oxigênio

Fruto: separados por estruturas celulares

substrato Espaços intercelulares/vacúolos

enzima O2 ativa

Membranas tilacóides Cloroplastos

QUEM SÃO OS SUBSTRATOS:

- Tirosina tirosinase - Compostos fenólicos catequina catecolase ác. cafeínico fenolase ác. clorogênico fenoloxidase polifenoloxidase (PPOs)

REAÇÃO

Esta reação é desejada? SIM e NÃO

Quando NÃO: 1. Impede-se a sua ocorrência: a) evita-se o encontro dos elementos da reação b) “desarma-se” a enzima: destruição desnaturação retirada cofator (cobre) c) alteração condições do meio: p.ex., pH

REAÇÃO

2. Se desfaz a ocorrência a) reversão da reação

REAÇÃO

1. Inativação pelo calor → frutas/vegetais → todos? 2. Inibição química das PPOs: - sulfitos - acidulantes (ác. cítrico, p.ex.)→ pH - agentes quelantes/seqüestradores Ác. cítrico/EDTA → cobre

1. Inativação pelo calor → frutas/vegetais → todos? 2. Inibição química das PPOs: - sulfitos - acidulantes (ác. cítrico, p.ex.)→ pH - agentes quelantes/seqüestradores Ác. cítrico/EDTA → cobre

3. Agentes redutores: → reverter ortoquinonas a compostos fenólicos - ácido ascórbico - ácido D-isoascórbico - sulfitos 4. Exclusão do O2: - embalagem à vácuo - xaropes de glicose - filmes impermeáveis ao O2 - gás inerte (p.ex. N2) - mel

5. Mel → possui inibidores de PPOs (?) 6. Enzimas proteolíticas → “justiceiras”

BIOTECNOLOGIA “MODERNÍSSIMA”

Arctic Apple

(…)

A empresa Okanagan Specialty Fruits Inc. comemorou a aprovação das suas variedades transgênicas Arctic Granny e Golden pelo governo americano e já encaminhou as solicitações para o tipos Artic Gala e Fuji. O Ministério da Agricultura declarou que as variedades aprovadas não representam risco para a agricultura ou outras plantas nos EUA e a sua produção não causará efeito significativo no ambiente humano, após quase cinco anos de teste.

(…)

A produção de PPO é controlada por quatro genes. O time de geneticistas da Okanagan Specialty Fruits Inc. utilizou um processo conhecido como ‘silenciador de genes’ que utiliza genes de outras maçãs com baixa produção de PPO e ferramentas da biotecnologia.

(…)

Fonte: www.thepacker.com e www.arcticapples.com