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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
Você está recebendo a newsletter do CIB com as principais notícias sobre
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