Biotecnologia

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Divisão de Biotecnologia (NIST Chemical Science and Technology Laboratory)

A biotecnologia é a utilização de microorganismos, tais como bactérias ou levedura, ou substâncias biológicas, tais como enzimas, para executar os processos industriais ou de fabrico específicos.

As aplicações incluem a produção de certas drogas, hormonas sintéticas, e de géneros alimentícios a granel, bem como a bioconversão de resíduos orgânicos e a utilização de bactérias geneticamente modificadas na limpeza de derrames de petróleo.[1]

Aplicações Agrícolas

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Os avanços da biotecnologia abriram oportunidades de pesquisa em muitas áreas da ciência agrícola e alimentar, incluindo aplicações comerciais na agricultura, remediação ambiental, e indústria de alimentos. O interesse na produção de biocombustíveis ou combustíveis fabricados a partir de derivados agrícolas, também aumentou. Alguns cientistas agrícolas trabalham com biólogos e químicos para desenvolver processos para transformar culturas em fontes de energia, como o etanol produzido a partir de milho.

Nas últimas duas décadas, os rápidos avanços no estudo da genética têm estimulado o crescimento da biotecnologia agrícola. Alguns cientistas agrícolas e alimentares usam a biotecnologia para manipular o material genético de plantas e culturas, na tentativa de tornar esses organismos mais produtivos ou resistentes a doenças. (Ver: transformação genética)[2]

Os efeitos pretendidos das transformações genéticas podem cair em três categorias principais: traços de entrada, de saída, traços e características de valor agregado. Os traços de entrada poderiam ajudar os produtores ter mais controle sobre os produtos químicos necessários para gerenciar os insetos, doenças e ervas daninhas, ea redução do custo de produção, melhorando a produtividade das culturas. Traços de saída ajudam os consumidores, melhorando a qualidade dos produtos alimentares e de fibra que eles usam.(Purves, P332)

Outra tecnologia emergente deverá afetar a agricultura é a nanotecnologia—uma tecnologia de fabricação molecular que promete revolucionar os métodos de testes de produtos agrícolas e alimentares para verifocar a contaminação ou deterioração. Alguns cientistas de alimentos estão usando a nanotecnologia para desenvolver sensores que podem detectar com rapidez e precisão as moléculas de contaminantes em alimentos.[2]

A biotecnologia tem encontrado uma grande quantidade de aplicações na agricultura (mostra a tabela abaixo), que vão desde a melhoria das propriedades nutricionais das culturas, usando os animais como fábricas de produção de um gene para utilizar culturas mutáveis ​​para fazer vacinas orais.(Purves, P332)

Problema Tecnologia/Genes
Melhorar as adaptações ambientais de plantas Genes para tolerância à seca, tolerância ao sal
Melhorar a reprodução Esterilidade masculina por sementes híbridas
Melhorar características nutricionais Sementes de alta lisina
Melhorar lavouras após a colheita Atraso da maturação dos frutos; legumes mais doces
Utilizando plantas como biorreatores Plásticos, óleos, e drogas produzidas em plantas
Controle de pragas de culturas Tolerância a herbicidas; resistência a vírus, bactérias, fungos, insetos

Aplicação Médica

Injeções de insulina para o tratamento de diabetes.

Rápidos avanços no conhecimento médico básico relacionado à genética e moléculas orgânicas têm estimulado o crescimento no campo da biotecnologia. A descoberta de drogas importantes, incluindo a insulina humana e o hormônio do crescimento, é o resultado de pesquisa usando técnicas de biotecnologia, como o DNA recombinante. Muitas outras substâncias anteriormente não disponíveis em grandes quantidades são produzidas por meio biotecnológicos; algumas podem um dia ser úteis no tratamento de doenças, tais como Parkinson ou Alzheimer. Hoje, muitos cientistas médicos estão envolvidos na ciência da engenharia genética—isolar, identificar e sequenciar os genes humanos para determinar suas funções. Este trabalho continua a levar à descoberta de genes associados com doenças específicas e riscos para a saúde herdados, tais como a anemia falciforme. Esses avanços na biotecnologia abriram oportunidades de pesquisa em quase todas as áreas da ciência médica.[3]

A eletroforese em gel é uma técnica utilizada para separar moléculas de ADN, ARN, ou proteínas. As bandas de DNA vistas aqui são visíveis através da coloração com brometo de etídio e visualização sob luz ultra-violeta.

A primeira terapia genética clínica está em curso para corrigir uma deficiência da enzima chamada ADA em crianças. As células de medula óssea são removidas, o ADN defeituoso em células da medula óssea é suplementado com uma cópia de ADN normal, e as células são reparadas depois voltando para o corpo do paciente.[1]

Algumas proteínas que são úteis em medicina são também feitas por biotecnologia, e existem ainda mais centenas delas que estão sendo desenvolvidas. Os produtos que foram desenvolvidos, tais como o ativador do plasminogênio tissular, ilustram as técnicas que têm sido usadas. Um exemplo para esta utilização em biotecnologia é o ADN recombinante. Este tipo de ADN tem resolvido o problema de ataques cardíacos e derrames causados ​​por coágulos sanguíneos. Os ARNm de TPA são usados para fazer uma cópia do ADNc e são, em seguida, inseridos num vetor de expressão e transfectados para E. coli. E as bactérias transgênicas fazem proteína em quantidade, e estas logo se tornam disponíveis no mercado e, mais importante, disponíveis para uso para salvar a vida dos pacientes. (Purves, P331)

Produto Uso
Fator estimulante de colônias Estimula a produção de glóbulos brancos em pacientes com câncer e AIDS
Eritropoietina Previne a anemia em pacientes submetidos a diálise renal e terapia do câncer
Fator VIII Substitui o fator de coagulação ausente em pacientes com hemofilia A
Hormônio do crescimento Substitui hormona em falta em pessoas de baixa estatura
Insulina Estimula a captação de glucose a partir do sangue em pessoas com diabetes insulino-dependente (Tipo I)
Factor de crescimento derivado de plaquetas Estimula a cicatrização de feridas
Ativador do plasminogênio tecidual Dissolve coágulos sanguíneos após ataques cardíacos e derrames
Proteínas de vacinas: Hepatite B, herpes, gripe, a doença de Lyme, a meningite, a tosse convulsa, etc Prevene e trata doenças infecciosas

Engenharia Genética


Galeria

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Referências

  1. 1,0 1,1 Principles of Biotechnology North Central Regional Extension, Iowa State University, Março de 1994. Acessado em 23 de agosto de 2008.
  2. 2,0 2,1 Occupational Outlook Handbook, 2008-09 Edition: Agricultural and Food Scientists
  3. Occupational Outlook Handbook, 2008-09 Edition: Medical Scientists by U.S. Bureau of Labor Statistics