Slide 7 - Cinética dos Processos Fermentativos

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Prof. Edmar das Mercês Penha
BA H →
+∆,
Processos Químicos→ condições drásticas
Processos Enzimáticos - uso de enzimas → condições 
BA enzimas →
Processos Enzimáticos - uso de enzimas → condições 
brandas
Processos Fermentativos - uso de microrganismos →
condições brandas
BA smosmicrorgani →
Existem 2 mecanismos de conservação:
respiração e fermentação → visam a síntese de
ATP
Respiração ⇒ é a oxidação completa de umRespiração ⇒ é a oxidação completa de um
composto orgânico, sendo o oxigênio o aceptor
final de elétrons.
Fermentação ⇒ é a oxidação parcial de um
composto orgânico, sendo que um outro
composto orgânico é o aceptor final de elétrons.
Fosforilação em nível de substrato→ ocorre durante as etapas
do catabolismo de um composto orgânico.
Fosforilação oxidativa→ocorre às custas da força próton motiva
Fotofosforilação→ ocorre em org. fotossintetizantes, similar à
fosforilação oxidativa.
Glicólise ou via Embden-Meyerhof → é uma reação de
oxi-redução internamente balanceada com produção de
energia pela fosforilação em nível de substrato.
Pode ser dividida em 3 estágios:
Estágio I- envolve uma série de rearranjos ⇒ formação deEstágio I- envolve uma série de rearranjos ⇒ formação de
2 moléculas de gliceraldeído 3-fosfato.
Estágio II- ocorre 1ª reação de oxi-redução, sendo a
energia conservada na forma de ATP ⇒ formação de 2
moléculas de piruvato.
Estágio III- ocorre 2ª reação de oxi-redução, sendo a
energia conservada na forma de ATP ⇒ formação de dos
produtos de fermentação.
As fermentações geram pouca energia por duas razões:
I. Os átomos de C do composto inicial são parcialmente
oxidados.
II. A diferença entre os potenciais de redução do doador
de e- e o aceptor final e- é pequena.
O2 ou outro aceptor final ⇒ todo o substrato pode 
ser oxidado a CO2 com maior produção de ATP.
Respiração aeróbia - O2 aceptor final de elétrons.
Pode ser dividida em:
I. Transformação do Corgânico em CO2 através
das vias bioquímicas.
II. Síntese de ATP mediada pela força prótonII. Síntese de ATP mediada pela força próton
motiva.
I. Transformação do Corgânico. 
Glicólise ⇒ formação do piruvato.
+ 
Ciclo do ácido cítrico (CAC) ⇒ completa oxidação
do piruvato a CO2.
II. Síntese de ATP mediada pela força próton motiva.
� Estabelecimento do estado
energizado da membrana.
� Transporte de e- por
diversos carreadores
associados a membrana.associados a membrana.
� Principais carreadores:
NAD(nicotinamida adenina dinucleotídeo)
FAD (flavina-adenina dinucleotídeo)
FMN (flavina-adenina mononucleotídeo) 
II. Síntese de ATP mediada pela força próton motiva.
O catalisador 
responsável pela 
conversão da força conversão da força 
próton motiva em 
ATP é o complexo 
enzimático 
ATPsintetase ou 
ATPase.
Nomenclatura
Reator ≡ fermentador
ou dornaou dorna
Meio reacional ≡ meio
de cultivo ou mosto
Batelada - [morg], [substrato] e [produto] variam
com o tempo. Flexível, bom controle do produto por
lote, baixa contaminação, baixa produtividade (altos
tempos mortos). Ex: Produção de etanol.
Contínuo - [morg], [substrato] e [produto] cte com oContínuo - [morg], [substrato] e [produto] cte com o
tempo. Alta produtividade, risco de contaminação e
mutação. Ex: Produção de levedura de panificação.
Semi-contínuo - somente uma parte do meio
fermentado (mosto) é retirada para adição de meio
novo. Permite manter [nutrientes] baixa (evita
repressão catabólica). Ex: produção de vinagre.
Em superfície - processos aeróbios, pois o morg.
se desenvolve na superfície. É realizado em tanques
ou bandejas.
Ex: Produção de ác. cítrico e cultivo de algas.
Em profundidade - processos aeróbios (injeção de
ar) e anaeróbios. O morg. fica em suspensão no
líquido.
Ex: produção de álcool e antibióticos.
Com aeração c/agitação – a agitação quebra as
bolhas e melhora a distribuição de
O2.
s/agitação – usa-se placas
porosas.
Sem aeração c/agitação – deve ser lenta para
não incorporar O2 no meio. Visa
uma melhor distribuição dos
componentes do meio.
s/agitação
Controle Cinético -
consumo de substrato,
crescimento do morg. e
formação de produto.
Controle de pH,
C
o
n
c
e
n
t
r
a
ç
ã
o
 
(
g
/
L
)
Biomassa
ProdutoControle de pH,
temperatura
Controle da Pureza da
fermentação
C
o
n
c
e
n
t
r
a
ç
ã
o
 
(
g
/
L
)
Tempo de Cultivo (h)
Produto
Substrato
Classificação em Tipos considerando a associação da 
formação do produto com o crescimento microbiano.
Tipo I - Cinética associada (metabólito primário)
Ex: Fermentação alcoólica
Tipo II - Cinética semi-associada 
Ex: Fermentação cítrica
S
Tipo III - Cinética não associada (metabólito secundário)
Ex: Fermentação penicilínica