Biotecnologia: o que é, os diferentes tipos e importância (com exemplos)

Rubens Castilho

Professor de Biologia e Química Geral

Biotecnologia é o ramo da Biologia que desenvolve tecnologias a partir de organismos vivos, ou matéria-prima a partir deles. Baseia-se nos processos biomoleculares e celulares, para criar ou modificar produtos e resolver problemas na sociedade.

São exemplos de produtos e métodos criados a partir das ciências biológicas aplicadas:

• Vacinas;
• Antibióticos;
• Clonagem;
• Transgênicos;
• Fertilização in vitro.

Tipos de Biotecnologia (e suas cores)

Para facilitar a identificação, a Biotecnologia é classificada em 10 cores de acordo com a área de atuação.

• Biotecnologia vermelha: tecnologias desenvolvidas para medicina e saúde humana.
• Biotecnologia branca: tecnologias para melhorar os processos industriais.
• Biotecnologia verde: tecnologias para a agricultura.
• Biotecnologia azul: tecnologias para o aproveitamento dos recursos marinhos.
• Biotecnologia amarela: tecnologias para nutrição e produção de alimentos.
• Biotecnologia cinza: tecnologias para a proteção e recuperação do meio ambiente.
• Biotecnologia marrom: tecnologias para o tratamento do solo.
• Biotecnologia dourada: tecnologias para bioinformática e nanobiotecnologia.
• Biotecnologia roxa: tecnologias para propriedade intelectual e biossegurança.
• Biotecnologia preta: tecnologias utilizadas como armamento biológico.

Importância da Biotecnologia

O ser humano faz uso da biotecnologia há milhares de anos. Exemplo disso foi a domesticação de plantas selvagens, como as bananas, e o uso de microrganismos na confecção de pães e bebidas.

O desenvolvimento da biotecnologia, com o apoio da Microbiologia, Biologia Molecular, Genética, Engenharia e Informática, entre outras áreas, é importante para:

• Prevenir doenças, reduzindo a gravidade e a fatalidade;
• Diagnosticar doenças precocemente e salvar vidas;
• Diminuir custos, simplificar e acelerar a produção industrial;
• Criar plantas e insumos com características desejáveis para aumentar o rendimento agrícola.

Vale destacar que esses exemplos estão relacionados com as áreas de maior desenvolvimento da Biotecnologia, mas a sua importância não se restringe a apenas isso.

Aplicações da Biotecnologia

As aplicações mais importantes da biotecnologia estão relacionadas com a área da medicina, além da agricultura e produção de alimentos e também no meio ambiente.

Na Medicina:

• Produção de insulina, medicamentos e vacinas;
• Manipulação de animais, como o porco, para utilizar os órgãos em transplantes;
• Produção de anticorpos em laboratório para pacientes com sistema imunitário deficiente;
• Terapia gênica para tratamento de doenças como câncer, neurológicas e cardiovasculares, cujos tratamentos convencionais não são eficientes;
• Pesquisa com células-tronco para fins terapêuticos.

Na Agricultura:

• Produção de insumos, tais como: fertilizantes, sementes e agrotóxicos;
• Melhoramento genético de plantas;
• Processamento de alimentos: alimentos transgênicos

No Meio Ambiente:

• Biorremediação: dependendo do tipo de contaminação e das condições do ambiente são usadas diferentes técnicas para reduzir ou eliminar contaminações no meio ambiente;
• Bioconversão de resíduos provenientes da agricultura;
• Produção de biocombustíveis a partir de organismos vivos ou de resíduos vegetais;
• Produção de plástico biodegradável a partir de microalgas.

Saiba mais sobre a Biorremediação.

História da Biotecnologia

Na antiguidade, há mais de 4000 anos, já se utilizava técnicas de manipulação de seres vivos para obter certos resultados. Por exemplo, para fazer o vinho ou o pão, cujo segredo é a fermentação realizada por microrganismos, as leveduras.

Início da Microbiologia

Com o desenvolvimento das diversas áreas científicas, passou-se a entender como aconteciam os processos. No final do século XIX, os estudos microbiológicos de Louis Pasteur levaram-no a desvendar a fermentação em seus experimentos.

Descoberta da molécula de DNA

Com isso, deixou-se de acreditar na geração espontânea e as atenções voltaram-se ao estudo dos microrganismos e da teoria celular.

Os cientistas James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins foram agraciados com o Prêmio Nobel em 1962 por descreverem a estrutura da molécula de DNA no ano de 1953 na revista Nature.

O modelo apresentado baseou-se nas informações de Erwin Chargaff, sobre as bases nitrogenadas utilizando a técnica de cromatografia, e nas imagens por difração de raios X obtidas por Rosalind Franklin.

Engenharia Genética e DNA Recombinante

Os estudos se aprofundaram e em 1978, três pesquisadores novamente receberam o Prêmio Nobel por isolarem enzimas de restrição, fundamentais para a técnica do DNA recombinante.

Leia sobre a geração espontânea em Origem da Vida.

Biotecnologia na Medicina

Laboratório de pesquisa biológica.

Os objetivos iniciais da biotecnologia moderna eram voltados para questões de saúde humana e de animais, com a utilização de microrganismos para a fabricação de remédios.

Entretanto, as técnicas se diversificaram bastante e atualmente são muitas as possibilidades de aplicação, tanto dentro da medicina como em outras áreas.

Vale destacar, que as pesquisas iniciaram em laboratórios de universidades e centros públicos de pesquisa. No entanto, atualmente, tanto a pesquisa quanto o mercado da biotecnologia é dominado por empresas privadas.

Aplicações da Engenharia Genética

São muitas as biotecnologias usadas no ramo da saúde, mas, no Brasil a engenharia genética ganha especial destaque.

São usados órgãos de animais para transplantes, produção de insulina e vacinas através da técnica de DNA recombinante, entre outras para produção de medicamentos, hormônios e anticorpos.

Através das técnicas de engenharia genética é possível:

1. Usar órgãos de animais, como os suinos, para transplantes em humanos;
2. Produzir insulina humana utilizando microrganismos;
3. Produzir vacinas através de técnicas de DNA recombinante;
4. Produzir medicamentos, hormônios e anticorpos.

Além dessas técnicas destacadas, a clonagem também faz parte da engenharia genética. Contudo, é uma técnica que ainda envolve polêmicas por envolver a bioética.

Porém, mesmo com todas essas questões as pesquisas continuam, sendo aplicadas, principalmente, para a clonagem reprodutiva e terapêutica.

A clonagem reprodutiva é empregada em casos de infertilidade ou para evitar doenças futuras. Por outro lado, a clonagem terapêutica aponta para tratamento de doenças degenerativas usando células-tronco.

Leia também sobre Terapia Gênica, Engenharia genética e clonagem.

Biotecnologia na Agricultura

Cultura de tecidos vegetais.

No setor da agricultura e dos alimentos estão os usos mais antigos da biotecnologia, por exemplo, quando o ser humano fazia cruzamentos entre espécies de plantas para se obter outras variedades ou melhorar os resultados da colheita.

"Revolução Verde"

Na segunda metade do século XX um modelo desenvolvido principalmente nos EUA, se internacionalizou através da chamada “Revolução Verde”.

A partir da década de 1960, o Brasil aderiu os moldes da "revolução verde". Dessa maneira, houve transformações no meio rural como, por exemplo:

1. a modernização do setor agrícola;
2. o aumento da oferta de alimentos e produtos para exportação;
3. liberação de mão de obra para setor urbano-industrial.

Foram implementadas tecnologias importadas que eram desenvolvidas para climas temperados e não para ecossistemas tropicais, onde os solos são bem diferentes e há uma maior biodiversidade, como é o caso do Brasil.

Organismos Geneticamente Modificados (OGM) e Transgênicos

A produção de transgênicos é realidade e os principais alimentos modificados são o milho, a soja e o trigo.

A soja, por exemplo, está presente em grande parte dos alimentos industrializados sob diversas formas, é um dos principais alimentos transgênicos e nem sempre essa informação é repassada corretamente ao consumidor.

Biotecnologia Ambiental

A utilização das biotecnologias ambientais são formas de reverter uma situação criada pelo ser humano e que se torna crescente no mundo todo, a produção de resíduos provenientes das diversas atividades humanas.

É uma forma de usar processos naturais controlados, para melhorar a condição de ecossistemas poluídos ou ainda para criar soluções biodegradáveis que evitem a poluição.

Assim, são usados seres vivos, bactérias, algas e plantas para realizarem processos como, fermentação, respiração aeróbica e anaeróbica e controlar a poluição de um determinado ambiente.

Outra aplicação interessante da biotecnologia na área ambiental é o reaproveitamento dos resíduos agrícolas (como o bagaço de cana), ou efluentes sólidos (esgoto) para a produção de energia e biocombustíveis.

Vantagem e desvantagens da biotecnologia

Muitas das aplicações da biotecnologia podem ser vantajosas para a humanidade, mas geram controvérsias a respeito das consequências sobre a saúde humana e animal, os impactos ambientais e a sociedade.O certo é que ainda não se sabe ao certo os efeitos a longo prazo.

Benefícios da Biotecnologia

• Aumento da produção de alimentos, motivado principalmente pela possibilidade de acabar com a fome no mundo;
• Possibilidade de se obter alimentos mais nutritivos e com propriedades medicinais;
• Técnicas terapêuticas para doenças que ainda não tem cura, como o câncer, ou cujos tratamentos não são tão eficientes;
• Produção de medicamentos, além de hormônios, anticorpos e insulina;
• Uso da biorremediação para controlar e eliminar a contaminação nos ambientes;
• Produção de produtos biodegradáveis para reduzir a poluição ambiental;

Impactos Negativos

• Utilização intensiva de agrotóxicos e fertilizantes inorgânicos;
• Interferência no equilíbrio da natureza;
• Criação de sementes geneticamente modificadas (inférteis);
• "Poluição genética", uma vez que não é possível controlar os efeitos da disseminação de organismos geneticamente modificados no ambiente;
• Alimentos transgênicos podem causar alergias, entre outros prejuízos.
• Questões éticas relacionadas à clonagem de seres vivos;
• A produção de células-tronco produz estresse celular que pode ter como consequência o envelhecimento precoce, entre outras;

Saiba mais:

• DNA recombinante;
• Biologia molecular.

Rubens Castilho

Biólogo (Licenciado e Bacharel), Mestre e Doutorando em Botânica - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Atua como professor de Ciências e Biologia para os Ensinos Fundamental II e Médio desde 2017.