A engenharia genética verde é uma subárea da engenharia genética, mais precisamente na área de melhoramento vegetal . Agora você pode descobrir o que pode imaginar com isso e quais objetivos ele tem.
O termo “engenharia genética verde” refere-se a processos com os quais genes específicos podem ser transferidos para o genoma das plantas. A engenharia genética tornou possível pela primeira vez transferir genes de uma espécie para outra. Aqui explicamos como isso é possível:
No melhoramento de plantas, são feitas várias tentativas para equipar plantas úteis com propriedades novas e úteis. A decodificação da base genética – fala-se do genótipo de uma planta – e a elucidação da função dos genes individuais abriram novas perspectivas: uma planta pode ser equipada com novas propriedades através da transferência direcionada de um ou mais genes de outro organismo. A engenharia genética tornou isso possível pela primeira vez no final do século 20.
Se alguém usa processos de engenharia genética em plantas ou na agricultura, isso é chamado de engenharia genética verde . Assim, fala-se de engenharia genética vermelha no campo médico-farmacêutico ou de engenharia genética branca em aplicações industriais (por exemplo, para a produção de química fina).
A engenharia genética verde simplesmente explicada
A engenharia genética verde, também conhecida como biotecnologia verde, significa o uso da engenharia genética na agricultura e no melhoramento de plantas . O objetivo é produzir plantas geneticamente modificadas. Eles são úteis porque são particularmente resistentes a pragas e herbicidas, por exemplo. Quando você transfere genes entre espécies diferentes, você cria o que é conhecido como plantas transgênicas . Em comparação com a reprodução normal de plantas, você pode trocar genes entre espécies e alterá-los de maneira direcionada.
Você pode diferenciar a biotecnologia verde de outros tipos de engenharia genética , como engenharia genética vermelha (medicina) ou engenharia genética branca (indústria) de acordo com sua área de aplicação. Definição de engenharia genética verde
A engenharia genética verde (também biotecnologia verde, engenharia agrogenética) é uma subárea da engenharia genética. Designa métodos para a produção de organismos geneticamente modificados vegetais.
Objetivos verdes da engenharia genética
O objetivo da engenharia genética verde é melhorar as propriedades das plantas. Existem vários objetivos de melhoramento: características que melhoram o cultivo e crescimento das plantas ou facilitam a comercialização dos produtos colhidos.
Acima de tudo, são cultivadas plantas geneticamente modificadas resistentes a pragas ( resistência a insetos ) ou agentes de controle de ervas daninhas (resistência a herbicidas ). Além disso, os rendimentos podem ser aumentados e as plantas tornam-se menos sensíveis às influências ambientais, como calor, frio ou seca. Por exemplo, existe o milho tolerante à seca. Apesar da falta de água, pode manter as funções celulares mais importantes. Mas você também pode melhorar o próprio produto: prolongar a vida útil ou aumentar o teor de nutrientes . O exemplo mais famoso é o “Arroz Dourado”. Este arroz é amarelo porque também contém β-caroteno. Isso evita a deficiência de vitamina A.
Beispiel Bt-Mais
Um dos exemplos mais conhecidos do uso da engenharia genética na agricultura é uma resistente a insetos: o milho Bt. Este milho geneticamente modificado pode produzir toxinas inserindo um gene bacteriano. As toxinas são chamadas de toxinas Bt e são provenientes da bactéria Bacillus thuringiensis(Bt). Isso permite que a planta se defenda contra a broca do milho européia, uma lagarta e uma das principais pragas do milho.
Métodos de engenharia genética verde
Como funciona a modificação genética das plantas? Existem três métodos importantes para introduzir os genes alterados na planta:
- 1. Transferência de vetor : A primeira possibilidade é que você use uma espécie de “transporte de genes” para transportar o novo gene. Você também chama esse meio de transporte de vetor . Você equipa o vetor ( plasmídeo ) com o novo gene e então o transfere para as células vegetais . A transmissão funciona com a ajuda da bactéria do solo Agrobacterium tumefaciens.
- 2. Canhão de genes: Outra possibilidade é a transmissão mecânica por um chamado canhão de genes . Para fazer isso, você reveste pequenas partículas de ouro com DNA plasmidial que contém seu gene. Você então atira as partículas diretamente nas células usando a pressão do gás com o canhão.
- 3. Transformação de protoplastos: Em uma terceira opção, você primeiro dissolve as paredes celulares de células vegetais individuais usando enzimas especiais. As paredes celulares impedem a penetração do material genético. O que resta após a dissolução das paredes celulares são protoplastos individuais. Com isso você quer dizer uma unidade celular sem parede celular. Sem a parede celular, você pode introduzir mais facilmente o DNA na célula. Você também chama a transferência de DNA em protoplastos de transformação de protoplastos.
No entanto, todos os três métodos só são bem sucedidos com algumas das plantas. Apenas alguns pegam o plasmídeo com o novo gene e o integram de forma estável em seu genoma . Portanto, as plantas modificadas com sucesso devem ser selecionadas. Isso funciona através de um truque – você marca o plasmídeo. Isso significa que você transfere os chamados genes marcadores junto com o genena planta. Isso pode ser resistência a antibióticos, por exemplo. Isso significa que se você tratar as células com antibióticos, apenas aquelas que pegaram o vetor contendo seu gene sobreviverão. Com base na resistência aos antibióticos, você pode ver quais plantas foram introduzidas com sucesso e quais não foram. Porque dá às plantas proteção contra o antibiótico tóxico.
Prós e contras da engenharia genética verde
A modificação de plantas por meio da engenharia genética verde tem várias vantagens. Você pode fazer várias melhorias rápida e especificamente. Isso permite, por exemplo, a redução de pesticidas, aumenta o rendimento ou melhora o teor de nutrientes das plantas.
No entanto, também há críticas ao processo de engenharia genética. Os principais tópicos discutidos são:
- Alterações genéticas indesejadas devido à introdução inadvertida de genes.
- Danos a organismos não-alvo. Por exemplo, se o milho Bt afetar outras espécies de lagartas além da broca do milho europeia.
- A disseminação de plantas geneticamente modificadas em habitats naturais.
- Desenvolvimento de resistência, para que surjam “super ervas daninhas” ou “super pragas”, contra as quais as modificações genéticas não ajudam mais.
- Possíveis riscos para a saúde ao comer os produtos geneticamente modificados.
Engenharia genética
Além da engenharia genética verde, existem várias outras áreas no campo da engenharia genética. Eles lidam com mudanças genéticas em áreas como medicina, indústria ou meio ambiente.
Como você transfere genes para um genoma?
Para que a transferência do gene ocorra, o gene desejado deve primeiro ser isolado em laboratório. Aqui, o gene é suplementado com outros elementos para formar um construto gênico (cassete de genes), para que posteriormente possa se tornar ativo na planta. O cassete gênico contém um promotor que é efetivo em plantas e que inicia e controla a expressão gênica , bem como um “sinal de parada” ( terminador ) para o término da transcrição. Além disso, um gene marcador é frequentemente incluído para monitorar o sucesso da transferência de genes. A construção do gene pode ser entregue usando diferentes métodos, por exemplo, usando um veículo de transporte biológico ( vetor) ou por um gene gun , são introduzidos na célula receptora:
- A bactéria fitopatogênica do solo Agrobacterium tumefaciens é frequentemente usada como vetor, também conhecida como “ferry de genes” . É naturalmente capaz de transferir material genético para outros organismos. Essa capacidade é usada na engenharia genética para modificar geneticamente células de maneira direcionada. A construção do gene entra na célula vegetal com a ajuda de pequenas moléculas circulares de DNA encontradas nas bactérias: os chamados plasmídeos Ti . “Ti” significa “indução de tumor”. Isso ocorre porque a informação genética é normalmente armazenada no plasmídeo Ti natural, o que leva a crescimentos cancerígenos na planta. No entanto, essas seções não estão mais contidas nos plasmídeos Ti usados para transferência de genes em laboratório.
- Alternativamente, uma construção de gene também pode ser “atirada” em células vegetais usando uma arma de partículas (também chamada de arma de genes). Para fazer isso, o DNA deve ser acoplado a minúsculas partículas de ouro ou tungstênio e depois catapultado para dentro das células vegetais sob alta pressão. Os microprojéteis penetram nas paredes celulares e o DNA é integrado aleatoriamente ao genoma da planta.
No entanto, apenas em uma pequena proporção das células é bem sucedida a transferência de genes ou integração estável dos novos genes no genoma. Portanto, em uma etapa subsequente, essas células devem ser selecionadas onde for o caso. Para isso, são usados genes marcadores que são transferidos ao mesmo tempo, como genes de resistência a antibióticos . Se as células forem tratadas com antibióticos após a transferência do gene, apenas aquelas que contêm o gene de resistência ao antibiótico podem sobreviver. A partir dessas células transformadas com sucesso, plantas completas podem ser cultivadas novamente em laboratório ( regeneração ). Essas plantas contêm os genes recém-transferidos em todas as células.
Plantas geneticamente modificadas
O produto criado por este método de criação é um organismo geneticamente modificado ( OGM ). De acordo com a Lei de Engenharia Genética, trata-se de um organismo que “não ocorre em condições naturais por cruzamento ou recombinação natural ” ( § 3º, GenTG ).
Se genes específicos de espécies são transferidos usando engenharia genética, fala-se de plantas cisgênicas . Por outro lado, genes de outras espécies são introduzidos por plantas transgênicas . Do ponto de vista puramente legal, ambos estão sujeitos à Lei de Engenharia Genética e precisam passar por processos especiais de aprovação.
Provavelmente o exemplo mais conhecido de uma cultura geneticamente modificada é o ” arroz dourado ” que foi enriquecido com β (beta)-caroteno. Os cientistas desenvolveram o arroz dourado com o objetivo de aliviar a deficiência de vitamina A. Porque o β-caroteno é o precursor da vitamina A e, portanto, também é chamado de provitamina A. Devido ao ingrediente, os grãos de arroz têm uma cor amarelo-alaranjada característica, que deu nome ao arroz.
Vantagens e desvantagens do método
Ao transferir genes de outras espécies, as plantas podem ser equipadas com novas propriedades que não seriam possíveis da forma tradicional. Um exemplo disso é a transferência de um repelente de insetos em milho (milho Bt) que se originou em uma bactéria do solo.
Mas também há vantagens na transferência direcionada de genes específicos da espécie: a planta modificada também contém apenas o gene geneticamente transferido. a maioria dos quais não são desejados. Muitas outras etapas de cruzamento são então necessárias para trazer as propriedades indesejadas novamente.
Mas os métodos de engenharia genética da “primeira geração” (cf.: ” Plantas geneticamente modificadas da segunda geração “) não são isentos de controvérsia. Os genes transferidos são inseridos em qualquer lugar do genoma. Como resultado, Z. B. a possibilidade de danificar outros genes e levar a alterações indesejadas no metabolismo da planta.
Também está sendo discutido se tais plantas apresentam riscos ecológicos ao meio ambiente após serem liberadas. Embora essas plantas tenham que passar por um extenso processo de aprovação com uma verificação de segurança antes de poderem ser cultivadas, tem havido uma falta de ampla aceitação pública dessa tecnologia até o momento.