Hugo Dias Hoffmann Santos

Prof. Biologia

USO DA BIOTECNOLOGIA NA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS E CRIAÇÃO DE PRODUTOS

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CONTEXTUALIZAÇÃO

MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO

Sociedade Moderna

DISCUTIR CONCEITOS

REORGANIZAR ATIVIDADES

PRODUTIVAS

INOVAR CONCEPÇÕES

CULTURAIS

EQUACIONAR PROBLEMAS PONTUAIS

POLUIÇÃO AMBIENTAL2

ALTA CONCENTRAÇÃO POPULACIONAL

AUMENTO CO2

POLUIÇÃO AMBIENTAL

CONTEXTUALIZAÇÃO

AVANÇOS TECNOLÓGICOS E ATIVIDADES INDUSTRIAIS

COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS

LITOSFERA

HIDROSFERA ATMOSFERA

BIOSFERA

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CONTEXTUALIZAÇÃO

VALE DA MORTE (The New York Times – 23 set. 1980)

POLO PETROQUÍMICO (Geração de bebês anencéfalos)

MIL TONELADAS (gases tóxicos por dia, em 1980)

• Formação de uma névoa tóxica: problemas respiratórios.

• Contaminação da água: malformações congênitas.

• Chuvas ácidas e deslizamentos.

• Substâncias cancerígenas e risco de contaminação nos depósitos.

Cubatão/SP

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A INDÚSTRIA NO BRASIL

• Trata-se de um importante setor da economia.

• O Brasil tem o segundo maior parque industrial na América.

• Representa quase 30% do PIB.

• Principais: automotiva, petroquímica, máquinas, eletrônicos, construção, aeronaves, têxtil, alimentos e bebidas, mineração e bens de consumo duráveis.

IMPACTO NO MEIO AMBIENTE

• Necessita de grandes quantidades de água.

CONTEXTUALIZAÇÃO

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BATERIAS AJAX (Acumuladores Ajax Ltda) – BAURU/SP

• Contaminação do solo, água e ar por chumbo.

• 30 crianças examinadas: 4 concentração chumbo = 27 µg/dL (índice aceitável OMS = 10 µg/dL).

• Complicações: sistema nervoso central, renal e hepática.

CONTEXTUALIZAÇÃO

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CONTEXTUALIZAÇÃO

GASES TÓXICOS

RESÍDUOS SÓLIDOS

EFLUENTES

METAIS PESADOS

PROBLEMA REAL• Desenvolvimento industrial• Crescimento econômico do país• Sustentabilidade ambiental

SOLUÇÃO POSSÍVEL Biotecnologia7

O QUE É?

• Ciência milenar que recebeu maior destaque após 1970 com o advento da BIOTECNOLOGIA MODERNA.

• Ao lado da tecnologia da informação e computação é considerada a tecnologia-chave para o desenvolvimento econômico e social deste milênio.

• Setor produtivo capaz de transformar PRODUÇÃO CIENTÍFICA em BENS e SERVIÇOS de grande utilidade.

BIOTECNOLOGIA

• Ciência milenar que recebeu maior destaque após 1970 com o advento da BIOTECNOLOGIA MODERNA.

• Ao lado da tecnologia da informação e computação é considerada a tecnologia-chave para o desenvolvimento econômico e social deste milênio.

• Setor produtivo capaz de transformar PRODUÇÃO CIENTÍFICA em BENS e SERVIÇOS de grande utilidade.

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BIOTECNOLOGIA

DEFINIÇÃO TÉCNICA: Tecnologia que envolve o uso de organismos vivos ou substâncias obtidas destes para a geração de produtos, processos e serviços úteis de valor ao homem.

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BIOTECNOLOGIA

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BIOTECNOLOGIA

PRIMEIRA ETAPACRUZAMENTOS

Soja Milho

SEGUNDA ETAPAPROPRIEDADES

MICROBIANAS

Penicilina

TERCEIRA ETAPAGENÔMICA

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BIOTECNOLOGIA

Dentre as muitas aplicações da biotecnologia, a transferência de genes de organismos diferentes para a incorporação de uma característica desejada é a mais comum.

PLANTAS RESISTENTES MICRORGANISMOS MODIFICADOS12

BIOTECNOLOGIA

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BIORREMEDIAÇÃO

Processo biológico artificial de remediação do sistema atingido por um impacto ambiental adverso.

Realizado com microrganismos selecionados para decompor poluentes tóxicos, transformando-os em compostos menos nocivos, acelerando seu retorno às condições anteriores ao impacto ambiental.

EXXON VALDEZ

(1989)

11 milhões de litros de

petróleo 14

BIORREMEDIAÇÃO

METAIS PESADOS

MICRORGANISMOS imobilizadores de metais pesados

Chumbo, Cobre, Zinco,

Manganês, Níquel, Ferro,

Cádmio

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METAIS PESADOS

Chumbo, Cobre, Zinco,

Manganês, Níquel, Ferro,

Cádmio

BIORREMEDIAÇÃO

MICRORGANISMOS imobilizadores de metais pesados

ADSORÇÃO SIMPLESAs moléculas dos metais pesados são fixadas na superfície celular do microrganismo.

COMPLEXOS INTRACELULARESO microrganismo fagocita as moléculas dos metais pesados.

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BIORREMEDIAÇÃO

A biorremediação se consolidou, a partir da década de 90, como líder no rol das tecnologias inovadoras de remediação de áreas degradadas.

Apresenta baixo custo quando comparada com outras tecnologias.

Nos EUA, cerca de 3.000 áreas degradadas com resíduos industriais foram remediadas com aplicação de biorremediação.

Na década de 90, 800 aterros sanitários receberam biorremediação.

A biorremediação também é responsável por inúmeros empregos (5 anos = 1.200 para 10.000 empresas), em função das exigências da ISO-14000 (selo de qualidade em gestão ambiental).

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BIORREMEDIAÇÃO

BIORREMEDIAÇÃO (classificação)

Tratamento in situ

FITORREMEDIAÇÃO

Tratamento ex situ

BIODIGESTÃO18

BIORREMEDIAÇÃO

A biorremediação tomou novo impulso em 1999 a nível de ensino, pesquisa e desenvolvimento, atraindo atenções de grandes universidades e centros de pesquisa, associando-se aos recentes avanços em biotecnologia.

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Cupriavidus metallidurans CH34

O engenheiro químico RONALDO BIONDO defendeu sua tese de doutorado em biotecnologia na USP em 2008 e sua pesquisa intitulou-se “Engenharia genética de Cupriavidus metallidurans CH34 para biorremediação de efluentes contendo metais pesados”.

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Cupriavidus metallidurans CH34

A bactéria gram-negativa Cupriavidus metallidurans CH34 foi modificada geneticamente para fixar em sua membrana inúmeros metais (chumbo, zinco, cádmio, entre outros) e ajudar na despoluição de efluentes industriais.

Em laboratório, o pesquisador Ronaldo Biondo produziu um gene sintético que codifica uma proteína que tem alta afinidade por metais pesados. Por meio da engenharia genética, implantou este gene no DNA da bactéria que passou a expressar uma proteína específica e desejada.

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Cupriavidus metallidurans CH34

A codificação desta proteína, segundo o pesquisador, não alterou o desenvolvimento da bactéria, que permanece saudável durante o processo.

Com a modificação genética, a bactéria consegue agregar e manter em sua superfície íons metálicos do ambiente em níveis muito superiores aos da bactéria selvagem.

Em seu estado natural, a CH34 também aglutina metais, mas, devido a sistemas naturais de resistência, em pouco tempo eles são expulsos novamente para o ambiente. Além de não ser patogênica, a CH34 modificada geneticamente passa a ser biorremediadora.

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Cupriavidus metallidurans CH34

SELVAGEM GENETICAMENTE MODIFICADA24

Cupriavidus metallidurans CH34

Testes realizados em laboratório comprovaram a eficiência da CH34 na remoção de metais pesados de efluentes. A bactéria poderá recuperar metais de efluentes contaminados provenientes de indústrias e até mesmo do esgoto doméstico.

Atualmente, a equipe trabalha no cultivo destas bactérias transgênicas em um recipiente fechado chamado biorreator (tratamento ex situ), que permite a passagem de líquidos e funciona como um filtro.

O biorreator é alimentado com efluente contaminado ao mesmo tempo que avaliam a concentração adequada de bactérias para que o resíduo saia com níveis aceitáveis de metais, de acordo com o estabelecido pelo CONAMA. 25

Cupriavidus metallidurans CH34

Depois que a capacidade das bactérias de fixar os íons metálicos se esgota, é preciso descarregar o biorreator para incinerá-las e evitar sua dispersão no ambiente. Dessa forma, os metais retirados do efluente podem ser separados e reaproveitados.

A bactéria modificada está sendo patenteada e em breve deve começar a ser usada por uma mineradora, que financiou o estudo. A CH34 será um importante instrumento para a despoluição de efluentes. Biondo já recebeu dois prêmios científicos pela pesquisa.

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