Cultivo de plantas e criação de animais

Cultivo de plantas e criação de animais

Ariana Mesquita, Maria Serra e Tomás Cerdeira

Índice

• Introdução

• Desenvolvimento do trabalho

• Reprodução seletiva

• Cultivo de plantas

• Introdução do DNA exógeno

• Engenharia Genética

• Vantagens e desvantagens de organismos geneticamente modificados

• Aplicações da modificação de plantas

• Criação de animais

• Conclusão

• Bibliografia Webgrafia

Introdução

O cultivo de plantas e a criação de animais desempenham um papel fundamental na nossa sociedade, fornecendo alimentos e matérias-primas. Essas práticas estão enraizadas na história da humanidade e continuam a desempenhar um papel crucial na segurança alimentar e no desenvolvimento sustentável. O cultivo de plantas envolve o cuidado e o manejo de diversas espécies vegetais, desde cultivos agrícolas até plantas ornamentais. Por outro lado, a criação de animais compreende a domesticação e o cuidado de animais para a produção de alimentos, como a pecuária, a avicultura e a piscicultura. Ambas as práticas, o cultivo de plantas e a criação de animais, são essenciais para garantir a subsistência humana e o equilíbrio ambiental, sendo alvo de contínuo aprimoramento e inovação tecnológica.

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Existem, principalmente, três atividades que a Humanidade depende para a sua alimentação: agricultura (cultivo de plantas), a pecuária (criação de animais) e a pesca (essencialmente, pesca oceânica).

Considerando os diferentes tipos de criação animal e de plantas, é possível observar que no seu conjunto representam 93% das fontes de alimentação humana.

Tem-se verificado gradualmente na produção de alimentos a partir das 3 fontes referidas. Este aumento da produtividade deve-se a vários fatores dos quais se destacam o recurso:

• a maquinaria e equipamento agrícola cada vez mais sofisticados;
• a técnicas eficientes de irrigação;
• a pesticidas;
• a fertilizantes inorgânicos;
• a variedade de plantas de elevado rendimento;
• a barcos e artes de pesca mais eficientes,
• à intensificação da pecuária;
• à intensificação da aquacultura;

Estas atividades humanas, tal como outras, podem contribuir para a degradação ambiental, devido à poluição que causam, das quais são exemplos, diminuição da fertilidade dos solos, da salinização dos solos, do gasto excessivo de água, sobrepastoreio ou da sobrepesca, o que pode limitar a futura produção de alimentos.

da água

• Gasto excessivo de água
• Poluição de aquíferos e linhas de água superficiais

05

Poluição

de biodiversidade

• Perda de habitat
• Morte de peixes
• Morte de predadores

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Perda

para na saúde

• Contaminação da água e comida por pesticidas ou agentes patogénicos

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Riscos

do ar

• Emissão de gases de estufa
• Emissão de gases poluentes
• Emissão de pesticidas

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Poluição

dos solos

• Erosão
• Perda de fertilidade
• Salinização
• Desertificação

01

Degradação

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Reprodução seletiva

Já há séculos que o Homem tenta rentabilizar a produção de alimentos e melhorar as características dos mesmos, recorrendo sobretudo a técnicas de propagação vegetativa de plantas e de reprodução seletiva de plantas ou de animais.

Desde o aparecimento da agricultura e da domesticação de animais que o Homem usa técnicas de reprodução de e seleção artificial.

As técnicas de seleção artificial têm como objetivo obter plantas, ou animais com uma mais características desejáveis, através de cruzamentos selecionados. O resto é feito pelos mecanismo genéticos, depois, de geração em geração, a frequência da ocorrência da características desejadas vai aumentando.

Um exemplo deste cultivo por reprodução seletiva, é o milho. O milho cultivado nos dias de hoje deriva de uma espécie selvagem (Teosinte) que começou a ser selecionada no período do Neolítico. O milho selvagem possuía espigas minúsculas, com poucos grãos por espiga, estes encontravam-se protegidos por uma casca rija, que por sua vez tinha que ser removida. Além disto, na altura da disseminação, os grãos caiam da espiga, o que dificultava a colheita.

O milho atual tem espigas de grande tamanho, com um grande número de grãos, maiores e mais tenros do que os da variedade selvagem. Os grãos deste milho encontram-se, permanentemente, ligados à espiga e esta encontra-se envolvida por uma bainha protetora.

É evidente a reprodução seletiva em animais utilizados para a alimentação humana, sendo o exemplo paradigmático, o gado bovino de raça frísia.

10400

9600

9600

8800

8800

Estes resultaram de sucessivos cruzamentos a partir de um antepassado comum a todas as raças de gado bovino e apurou-se, assim, a capacidade de produção de leite. Atualmente, uma vaca leiteira é capaz de produzir 20 litros de leite por dia.

8000

8000

7200

7200

Kg de leite

6400

Ano de parto

Gráfico 1. Evolução da produção real de leite nos últimos 15 anos, por ordem de lactação (1.ª,2.ª,3.ª e 4.ª+ lactações) Media por vaca/ano de produção do rebanho nacional em contraste.

O processo de reprodução seletiva tem vindo a manter um papel fundamental no aumento da produtividade agrícola, apesar disto este processo apresenta algumas desvantagens: - é um processo lento (pode demorar mais de 15 anos a produzir uma variedade comercialmente aceitável); - só pode combinar características de indivíduos da mesma espécie ou de espécies geneticamente aparentadas; - as variedades resultantes são úteis apenas durante 5 a 10 anos, antes das pragas e doenças reduzirem a sua eficácia.

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Cultivo de plantas

As técnicas de propagação vegetativa baseiam-se na capacidade de reprodução assexuada evidenciada por muitas plantas.

Tradicionalmente, a obtenção de clones através da multiplicação vegetativa seguia o processo de criação de novas plantas a partir de fragmentos (geralmente estacas caulinares ou radiculares) retirados da planta-mãe.

Atualmente, é possível produzir milhares de clones a partir de uma única célula somática ou de um pequeno pedaço de tecido vegetal, através de micropropagação. As técnicas desta micropropagação baseiam-se na cultura de vegetais in vitro.

Para que funcione, é necessário obter uma ou várias células do parênquima ou um explante (pequeno pedaço do tecido vegetal proveniente da planta-mãe) e colocá-lo num meio de cultura contendo nutrientes e hormonas, adequado ao seu crescimento.

É preciso não esquecer que a maioria das células vegetais mantém a totipotência, pelo que as células em cultura se vão multiplicando, dando origem a uma massa de células indiferenciadas denominada tecido caloso. Através do tecido caloso, se a manipulação hormonal do meio de cultura for bem sucedida, permite a diferenciação de caules, raízes e folhas, formando-se, mais tarde, uma plântula completa. Estas "plâtulas-proveta" são depois, transferidas para contentores contendo substrato (terra), onde continuam o seu crescimento.

A partir de um único explante, uma planta pode originar milhares de clones, bastando apenas subdividir o tecido caloso à medida que este vai crescendo. Sendo a micropropagação utilizada, principalmente, em plantas ornamentais, como, as orquídeas e as árvores para madeira, como o pinheiro.

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As técnicas de cultura de tecidos demonstraram ser essenciais para o desenvolvimento da engenharia genética. As técnicas de engenharia genética são de extrema importância no que toca à melhoria da produtividade agrícola, tendo aplicações fundamentais, não só na criação de plantas, como também na criação de animais.

Engenharia Genética

A maioria das plantas evidencia uma série de características que as tornam apropriadas para o melhoramento genético: - possuem um ciclo de vida efémero, permitindo uma seleção rápida de novas características; - podem ser autofecundadas, o que permite a fixação de uma nova característica introduzida; - são muito prolíficas, favorecendo o aparecimento de mutações e aumentando a diversidade sobre a qual a seleção pode atuar; - as células vegetais isoladas mantêm a totipotência, podendo, assim, regenerar um organismo completo.

Devido as razões anteriores, existem numerosas plantas transgénicas, ou seja, plantas portadoras de genes novos no seu genoma. Algumas delas são portadoras de genes que, por exemplo, retardam o amadurecimento, conferem resistência a doenças ou aumentam o seu valor nutritivo.

O DNA utilizado para transformar células vegetais é composto, por norma, pelo gene de interesse (gene-alvo), associado a um gene promotor, sendo incluído ainda um gene marcador (ou marca de seleção), sob a regulação de um promotor adequado.

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Nos dias de hoje, os métodos mais utilizados para a introdução de DNA exógeno em plantas são:

1. Transferência mediada pela bactéria Agrobacterium tumefaciens;
2. Bombardeamento de partículas ou biolística.

— Transferência mediada pela bactéria Agrobacterium tumefaciens A bactéria Agrobacterium tumefaciens está presente no solo e infeta muitas plantas infiltrando-se nelas por meio de feridas e causando tumores. Estes tumores são resultado da transferência, integração e expressão nas células da planta de um segmento de DNA bacteriano nomeado T-DNA (DNA de transferência).

Introdução do DNA exógeno

A capacidade natural de A.Tumefaciens para modificar as células vegetais foi geneticamente adotada para a introdução artificial de novos genes em plantas, sendo suficiente para tal modificar o T-DNA, substituindo os oncogenes pelo gene ou genes que se pretendem introduzir.

Técnica utilizada em plantas que não são infetadas pela bactéria Agrobacterium. Consiste na utilização do canhão de partículas que permite disparar sobre as células ou tecidos vegetais minúsculas esferas de metal revestidas com DNA. Os canhões de partículas utilizam pólvora, hélio ou ar comprimido para impulsionar as partículas sobre o material exposto. Desta forma, estas micropartículas atravessam a parede celular e a membrana celular, introduzindo o DNA no núcleo de algumas células. O bombardeamento de partículas pode ser utilizado para transformar células em suspensão, tecido caloso ou mesmo explantes.

- Bombardeamento de partículas ou biolística

- Processo de modificação genética de plantas

Além disto, existe outra técnica de transformação de plantas, que recorre à fusão de protoplastos. Estes são células vegetais nas quais as paredes foram removidas por ação enzimática. É possível ocorrer a fusão de dois protoplastos de diferentes espécies de plantas que, por outro lado, seriam reprodutivamente incompatíveis. Os protoplastos híbridos resultantes são dispostos num meio de cultura adequado, de maneira a regenerar a parede celular e, ocasionalmente, formar uma plântula híbrida.

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Vantagens e desvantagens de organismos geneticamente modificados

Vantagens dos Organismos Geneticamente Modificados (OGM):

• Proteção das culturas/aumento de produtividade;
• Melhoramento da qualidade dos alimentos.

Desvantagens dos Organismos Geneticamente Modificados (OGM):

• Disseminação dos genes (no pólen) de tolerância aos herbicidas;

• Aparecimento de insetos resistentes aos pesticidas;
• Impacte sobre insetos úteis;
• Riscos alimentares.

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Aplicações da modificação de plantas

Algumas das aplicações mais comuns da modificação de plantas, com o intuito de melhorar as características agronómicas são a alteração da maturação de frutos, a tolerância a condições ambientais adversas e o melhoramento de qualidades nutritivas.— Alteração na maturação de frutos; O primeiro organismo geneticamente modificado (o OGN) utilizado na alimentação humana a ser aceite para comercialização foi um tomate transgénico denominado flavr SAVR esta variedade de tomate foi modificada de forma a não amolecer durante o processo de amadurecimento. Esta variedade de tomate foi transformada, também, de maneira a produzir menos de 10% do nível normal da enzima poligalacturonase (uma das principais enzimas responsáveis pela degradação das paredes celulares e consequentemente amolecimento do fruto durante o processo de maturação).

— Tolerância a condições ambientais adversas;Na verdade, algumas plantas foram transformadas para produzirem a enzima superóxido dismutas e passaram a apresentar maior resistência à elevada intensidade luminosa, apresentando uma maior produtividade e sobrevivência, relativamente às variedades não transformadas. A resistência à secura e à salinidade está dependente, em parte, da capacidade da planta acumular osmólitos, ou osmoprotetores (compostos que aumentam o potencial osmótico intracelular, facilitando a entrada de água e protegendo a célula de elevadas concentrações salinas).

— Melhoramento de qualidades nutritivas;São várias as transformações efetuadas nas plantas no sentido de melhorar as suas qualidades nutritivas. A obtenção de leguminosas com níveis elevados de metionina (aminoácido essencial para o humano e gado) e o aumento dos níveis de vitamina A e de ferro no arroz, são dois exemplos.

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Criação de animais

No campo da criação animal, embora a manipulação de DNA seja muito utilizada para a produção de vacinas e hormonas de crescimento, a criação de animais transgénicos para fins alimentares não está tão desenvolvida como nas plantas. Já se fazem experiências no sentido de identificar e transferir para outros animais genes que expressam caraterísticas favoráveis.Ex: porcos com carne mais magra e peixes resistentes a certas doenças. Aprovou-se o uso em humanos de uma substância (antitrombina) obtida a partir de animais transgénicos. A ATryn é produzida a partir do leite de cabras geneticamente modificadas para produzir antitrombina humana- glicoproteína que inibe a coagulação. A escolha desta espécie tem por base o facto das cabras se reproduzirem mais rápido do que as vacas e produzirem mais proteínas do que os coelhos e ratos.

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Para finalizar, com este trabalho concluímos que a integração harmoniosa do cultivo de plantas e criação de animais é essencial para um sistema agrícola sustentável. Para alcançar este sistema, é crucial adotar abordagens agrícolas que valorizem a biodiversidade, a saúde do solo e o bem-estar animal. Além disto, aprendemos que através da engenharia genética existem técnicas de cultivo de plantas e criação de animais de extrema importância, que visam um futuro agrícola próspero e defensor da sustentabilidade.

Conclusão

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Bibliografia e Webgrafia

• Manual Biologia 12º ano areal editores
• https://sasofyp.wordpress.com/producao-de-alimentos-e-sustentabilidade/exploracao-das-potencialidades-da-biosfera/cultivo-de-plantas-e-criacao-de-animais/
• https://microbiologia12ct1.webnode.pt/cultivo-de-plantas-e-criacao-de-animais/
• https://prezi.com/vxay8zfxnloj/biologia-12-ano-cultivo-de-plantas-e-criacao-de-animais/
• http://gravetomarquescruz.blogspot.com/p/cultivo-de-plantas-e-criacao-de-animais.html
• https://cteagora.webador.com/
• https://microbenotes.com/agrobacterium-mediated-gene-transfer/
• https://biohelp.blogs.sapo.pt/tag/biologia+12%C2%BA

A ética da terra simplesmente amplia as fronteiras da comunidade para incluir o solo, a água, as plantas e os animais, ou coletivamente: a terra.

Aldo Leopold, conservacionista