2 2 - Processos biotecnológicos

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Desafio
O desenvolvimento da biotecnologia proporcionou o surgimento dos organismos geneticamente modificados (OGMs), possibilitando o estudo de novos produtos, sobretudo na área da saúde, e a evolução do entendimento da engenharia genética. No entanto, outras áreas de aplicação podem usufruir dos benefícios dos OGMs Por exemplo, os OGMs podem ser utilizados para o tratamento de águas residuais contaminadas com metais pesados, medicamentos ou outras substâncias tóxicas, em que os tratamentos de efluentes tradicionais não são suficientes. Nesse sentido, considere a situação a seguir. ​​​​​​​
Utilizando a equação cinética do modelo de Monod, responda as questões a seguir.
a) À qual conclusão você chegou após realizar os cálculos para as cepas em termos de velocidade de degradação e redução da concentração paras as cepas X e Y?
b) Qual cepa (ou combinação de cepas) deverá ser utilizada? Comprove a sua dedução apresentando os cálculos desenvolvidos.
Padrão de resposta esperado
a) Ao verificar os resultados, observa-se que a cepa X tem crescimento muito lento para a concentração inicial, que está mais alta (125mg/L), ao passo que a cepa Y tem velocidade de crescimento mais elevada. Portanto, a cepa Y deve ser sugerida para iniciar o processo de biodigestão.
No entanto, à medida que a concentração dos poluentes diminui, observa-se que, ao final, a velocidade de crescimento da cepa Y é bem menor que a da cepa X.
b) Recomenda-se utilizar as duas cepas, uma vez que uma degrada mais rapidamente no ínicio e a outra realiza um polimento final. Veja o cálculo a seguir. 
Processos biotecnológicos
1.  Em um biorreator anaeróbio utilizado para o tratamento de efluentes com alta carga orgânica em uma indústria, ocorre a geração de lodo à medida que os microrganismos começam a degradar o material orgânico presente no efluente. Para dimensionar esse processo, é comum utilizar o cálculo de coeficiente de rendimento, chamado de (Y), que possibilita o cálculo da produção de lodo gerada. O coeficiente Y é calculado como a razão da quantidade de biomassa produzida por unidade de substrato consumido. Ensaios em laboratório demonstraram que os microrganismos empregados nesse biorreator são capazes de produzir 30mg/L de lodo na digestão dos poluentes existentes no efluente, com concentração de 95mg/L. 
Com base nisso, calcule o coeficiente de rendimento desse processo e avalie o resultado de Y, que, segundo Shuller (1992), se situa entre 0,1 e 0,35mg de lodo/mg de substrato para processos anaeróbios.
C.  O valor de Y é 0,31mg de lodo/mg de substrato; portanto, o biorreator consegue entregar o resultado de eficiência esperado.
O valor de Y calculado deverá ser de 0,31mg de lodo gerado por mg de substrato. Portanto, analisando o valor recomendado pela literatura, o valor do resultado de Y deverá ser entre 0,1 e 0,35mg de lodo/mg de substrato para processos anaeróbios. Portanto, os demais valores não atendem aos critérios desejados para o processo anaeróbio.
2.  A biolixiviação consiste na extração de metais de minérios por meio do ataque direto enzimático de microrganismos ou, de forma indireta, por meio da geração de compostos pelos microrganismos como ácidos para separar o metal de interesse. Essa aplicação biotecnológica já é conhecida e proporciona ganhos de custo, produtividade e ambientais.
Considerando que a biolixiviação é realizada por bactérias, assinale a alternativa que se enquadra nesses requisitos.
A.  T. thiooxidans, T. ferrooxidans e Ferrobacillus terrooxidans.
T. thiooxidans, T. ferrooxidans e Ferrobacillus terrooxidans são bactérias.
Nitrogenase, tripsina e arginase são enzimas.
Aspergillus oryzae, Agaricus blazei e Pestalotiopsis microspora são fungos.
Crypthecodinium, Chlorella e Spirulina são algas.
Tritrichomonas musculis, Aspidisca costata Vorticella alba são protozoários.
Portanto, considerando a classificação de cada tipo de microrganismo, tem-se que somente T. thiooxidans,T. ferrooxidans e Ferrobacillus terrooxidans são bactérias capazes de realizar o processo de biolixiviação, sendo as demais opções compostas por outros tipos de microrganismos que não poderão realizar a biolixiviação proposta.
3.  As chamadas enzimas de restrição são proteínas que têm a capacidade de reconhecer uma sequência de nucleotídeos e realizar o corte específico no local desejado do DNA. Portanto, elas são uma ferramenta importante para a engenharia genética.
Qual das sequências a seguir é mais adequada para que ocorra o corte por uma enzima de restrição?
B. TGCGCA.
O local de restrição, ou seja, onde será realizado o corte pelas enzimas de restrição, é uma sequência palindrômica de cerca de quatro a seis nucleotídeos de comprimento. O palíndromo é um objeto que permanece igual quando lido de trás para a frente.
Desse modo, realizando o corte de restrição, obtém-se um palíndromo com a sequência GCGC, que apresenta a sequência palindrômica de quatro nucleotídeos GCGC. Nas demais sequências, não há como realizar o corte e obter um palíndromo.
4.  Os biorreatores que necessitam de fermentação com microrganismos aeróbios utilizam compressores de ar esterilizado ou oxigênio também esterilizado, que passam por filtros adequados, a fim de evitar contaminações. 
Considerando um biorreator em que, para o balanço de massa, a taxa do oxigênio medido por um sensor na entrada é igual à taxa do oxigênio medido na saída, cuja taxa de acúmulo é zero, pode-se afirmar que:
E.  o oxigênio dissolvido permanece constante.
Para solucionar esse problema, faz-se necessário recorrer ao balanço de massa, considerando o oxigênio que entra e sai do sistema e desconsiderando o acúmulo de oxigênio. Considerando essas restrições, o oxigênio dissolvido deverá permanecer constante ao longo do tempo no reator.​​​​​​​
5. O crescimento dos microrganismos em um biorreator segue quatro etapas principais: inicial, chamada de fase lag, sem crescimento celular; exponencial, com grande crescimento; estacionária; e morte. Considerando que na fase exponencial há a maior parte do crescimento, em um biorreator em batelada, foram carregados 50 gramas de microrganismos diluídos em 100 litros. Sabe-se que a taxa de crescimento dos microrganismos é de 0,15/h e que a fase lag medida experimentalmente é de 45 minutos. Após cinco horas de fase de crescimento, qual será a concentração dos microrganismos presentes?
Dado: equação para o cálculo da fase exponencial de crescimento:
                                                          X = Xo.eµt
onde X é a concentração de microrganismos em g/L;  Xo é a concentração inicial em g/L;  t é o tempo em horas; e µ é a taxa de crescimento em h-1.
C.  0,946g/L.
Utilizando a equação da fase exponencial, o crescimento é calculado substituindo-se os valores do problema. Lembre-se de que deverá ser descontado o valor do tempo da fase lag e da fase exponencial, para que seja atingido o valor correto. Dessa forma, tem-se que o valor da concentração X calculado será de 0,946g/L, que indicará o tempo de crescimento de microrganismos de acordo com a equação dada. A taxa de crescimento microbiano e as demais opções estão com valores que não correspondem à taxa de crescimento de microrganismos presentes nesse biorreator.
SE TE AJUDOU, CURTI E ME SEGUI, DESTA FORMA CONTINUAREI A POSTAR EXERCÍCIO E AS AVALIAÇÕES.