Lista respondida Engenharia Bioquímica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
TÓPICOS EM ENGENHARIA BIOQUÍMICA 2015
LISTA DE EXERCÍCIOS 1
1. Pesquisar o que é biotecnologia.
A biotecnologia é uma área interdisciplinar fortemente ligada à pesquisa científica e tecnológica que tem como principal objetivo desenvolver processos e produtos utilizando agentes biológicos para obter bens ou assegurar serviços.
De acordo com a ONU, “Biotecnologia significa, qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos, ou seus derivados, para fabricar ou modificar produtos ou processos para utilização específica.” (ONU, Convenção de Biodiversidade 1992, Art. 2).
2. Quais as inter-relações entre biotecnologia e engenharia bioquímica?
A Engenharia Bioquímica estuda bioprocessos em que enzimas, microrganismos ou células animais, selvagens ou recombinantes são utilizados para obtenção de produtos de grande interesse para a sociedade, tais como antibióticos, biocombustíveis, hidrolisados proteicos, enzimas etc.
A intersecção da Biotecnologia com a Engenharia Química faz-se em todos os domínios e escalas.
3. Cite exemplos de produtos que são obtidos por meio de técnicas biotecnológicas.
Na indústria farmacêutica: produção e melhoramento de antibióticos, vacinas. Nos laboratórios de análises: desenvolvimento de testes diagnósticos clínicos, alimentícios, agrícolas e ambientais. Na agricultura: desenvolvimento de novas variedades de cultivos/organismos transgênicos. Na indústria alimentícia: diversas aplicações na produção e no controle de qualidade de produtos alimentícios e bebidas. No meio ambiente: tratamento de esgoto e efluentes industriais, bioremediação, biocombustíveis. Na Indústria química: produção de insumos químicos, enzimas e outras proteínas recombinantes. Na medicina: desenvolvimento de biomateriais reparativos e bioindutores, produção de órgãos e tecidos biológicos ex-vivo.
4. Diferencie os fungos e bactérias dos animais e plantas.
As bactérias são organismos unicelulares, sendo em média dez vezes menores do que uma célula eucarionte. Os fungos podem ser unicelulares ou pluricelulares, compostos por hifas, que nada mais são do que filamentos de células que formam uma rede, chamada de micélio. 
Diferente do que ocorre com as células animais e vegetais, elas nem sempre apresentam as mesmas características, com isso, apresentam variações em sua forma, tamanho, virulência, etc.
5. Enumere as semelhanças estruturais dos fungos e bactérias com os animais e
plantas.
6. Qual a função do uso de corantes especiais nos estudos de bactérias? Cite pelo
menos dois tipos de corantes.
O uso de corantes para os estudos com bactérias serve para a identificação do tipo de bactéria. Técnicas de coloração: na técnica de Gram ou na técnica de Ziehl-Neelsen, colônias bacterianas são espalhadas numa lâmina, onde são fixadas e coloridas. Em seguida, as bactérias são observadas ao microscópio óptico e identificadas pela morfologia e coloração. Testes bioquímicos: diferentes meios seletivos e podem ser empregados para avaliar a capacidade de ou a diferença na metabolização de certas substâncias por bactérias. A sensibilidade a diversos fatores também pode ser avaliada, assim como teste de sensibilidade aos antibióticos.
7. Comente sobre a classificação de microrganismos com relação ao consumo de
oxigênio.
MICRORGANISMOS AERÓBIOS OBRIGATÓRIOS: Requerem oxigênio para o crescimento
MICRORGANISMOS ANAERÓBIOS FACULTATIVOS: Crescem na presença de ar atmosférico e podem crescer também em anaerobiose
MICRORGANISMOS ANAERÓBIOS OBRIGATÓRIOS: Não podem crescer na presença de oxigênio e não o utilizam em suas reações metabólicas
ANAERÓBIOS AEROTOLERANTES: Sobrevivem na presença de oxigênio, mas não usam em seu
metabolismo
MICRORGANISMOS MICROAERÓFILOS: Crescem em concentrações de oxigênio < que os níveis atmosféricos (21%) . O ideal é entre 1 e 15 % de O2
8. Defina:
a. Autotrófico: São aqueles que possuem a capacidade de produzir seu próprio alimento. De acordo com o processo utilizado para fabricar o alimento, podem ser classificados em quimiossintetizantes e fotossintetizantes.
b. Quimiotrófico: São organismos procariotas, que não necessitam de oxigênio, são capazes de sobreviver em lugares extremos.
c. Heterotrófico: são aqueles que não possuem a capacidade de fabricar seu próprio alimento. Logo, necessitam se alimentar de outros seres.
d. Litotrófico: Organismo que utiliza um substrato inorgânico como amônia ou hidrognênio para a doação de elétrons no metabolismo energético. Os organismos desse grupo são algas e cianobactérias.
 e. Organotrófico: Substâncias orgânicas são utilizadas como doadores de elétrons, normalmente associadas como quimiotróficos, embora também existam bactérias fotossintéticas. São representados pelos fungos, maioria das bactérias e protozoários.
9. Defina:
a. Procarionte: é uma célula cuja sua principal característica é a ausência de carioteca individualizando o núcleo celular, pela ausência de alguns organelas e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não possuírem compartimentos membranosos.
b. Eucarionte: são células mais complexas que as procariontes. Possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. A maioria dos animais e plantas a que estamos habituados são dotados deste tipo de células.
c. Parede celular: Proteção da membrana celular, nas plantas são rígidas e nas células animais são mais flexíveis.
d. Membrana citoplasmática: uma membrana que isola do meio exterior. Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte apresenta.
e. Retículo endoplasmático: O citoplasma das células eucariontes contém inúmeras bolsas e tubos cujas paredes têm uma organização semelhante à da membrana plasmática. Essas estruturas membranosas formam uma complexa rede de canais interligados, conhecida pelo nome de retículo endoplasmático. Pode-se distinguir dois tipos de retículo: rugoso (ou granular) e liso (ou agranular).
f. Citoplasma: O interior da célula viva era preenchido por um fluído homogêneo e viscoso, no qual estava mergulhado o núcleo. Esse fluido recebeu o nome de citoplasma. 
g. Núcleo:componente fundamental das células. 
h. Ribossomo: Os ribossomos são pequenas granulações presentes no citoplasma da célula e também na parte superficial do retículo endoplasmático, formando o retículo endoplasmático rugoso (granular). 
i. Mitocôndria: A mitocôndria tem a função de quebrar a glicose introduzindo oxigênio no carbono, o que resta é o gás carbônico, que sairá através da expiração.
j. Cloroplasto: Cloroplastos são organelas presentes nas células de vegetais e de outros organismos que realizam fotossíntese como, por exemplo, as algas.
k. Formas celulares e agrupamentos bacterianos: 
Agrupamentos: associações em que os participantes mantêm sua individualidade, sendo capazes de sobreviver quando separados do grupo. Podem apresentar forma:
Esférica: coco
Bastonete: bacilo
Espiralada: espirilo
De vírgula: vibrião
2. Os agrupamentos podem ser:
Dois cocos unidos: diplococos
 Oito cocos formando um cubo: sarcinas
Cocos alinhados e forma de cacho de uvas: estafilococos
 Bacilos unidos dois a dois: diplobacilos
 Bacilos alinhados em cadeia: estreptobacilos
l. Micélio: Os fungos pluricelulares, que são a maioria, possuem o talo que é denominado micélio. Este micélio é composto por filamentos (hifas).
m. Esporulação: A esporulação é o processo de reprodução onde os organismos produzem esporos que são liberados no ambiente e quando encontram condições favoráveis, germinam. Encontramos este tipo de reprodução em bactérias, fungos e algas.
10. Comente sobre a interação das extremidades estruturais dos fosfolipídios com o
ambiente intra e extracelular.
Os fosfolipídeos são moléculas anfipáticas ou anfifílicas por possuírem uma porção polar (cabeça) e outra apolar (caudas). A porção polar é formada por glicerol ou esfingosina, um grupo fosfato e outra molécula orgânica.A porção apolar é composta de por ácidos graxos de diversos tipos como o palmítico, esteárico, oléico, linoléico. 
A membrana celular é permeável à água através de seus poros. Colocadas numa solução hipotônica, as células aumentam de volume devido à penetração da água. Se o aumento de volume for muito acentuado, a MP pode romper-se.
Quando colocadas em uma solução hipertônica, as células diminuem de volume devido a saída de água.
Em células vegetais imersas em solução hipertônica, a perda de água gera a separação do citoplasma da parede celular (que é rígida), fenômeno chamado de plasmólise. Em meio hipotônico, a célula vegetal aumenta de volume, mas não se rompe, devido a parede de celulose.
O transporte em quantidade para dentro da célula, também chamado de endocitose, é feito por dois processos: fagocitose e pinocitose.
11. Descreva de modo geral os carboidratos – suas funções, estrutura geral,
classificação, conformação, etc. Em seguida, escreva a estrutura e discorra sobre as
funções das seguintes substâncias:
Os carboidratos são alimentos que fornecem energia ao organismo. Dentro deste grupo energético estão os cereais, os tubérculos e os açúcares.
Eles são divididos em três grupos principais, sendo eles os monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Os dois primeiros são conhecidos como carboidratos simples, já os polissacarídeos são denominados carboidratos complexos.
 Em geral, o grupo dos carboidratos simples é formado pelos açúcares. No caso dos carboidratos complexos, estes são compostos em sua maior parte por fibras solúveis e insolúveis 
 Função no organismo: De forma geral, os carboidratos desempenham um papel extremamente importante em nosso organismo, pois é através deles que nossas células obtêm energia para realizar suas funções metabólicas. 
a. D-glicose: É um monossacarídeo que também possui função energética. Encontrado também no mel e nas frutas.
b. Piranose: A piranose é um tipo de açúcar, como é a sacarose.
c. Lactose: Açúcar presente no leite, desdobra em glicose e galactose.
d. Frutose: É um monossacarideo presente na maioria das frutas e também no mel. Sua principal função é fornecer energia para o corpo humano.
e. Galactose: presente na lactose (açúcar do leite). Fornece energia para o corpo humano.
f. Eritrose: A eritrose é um monossacarídeo do tipo tetrose, ou seja, com quatro átomos de carbonos.
g. Maltose: Maltose é a principal substância de reserva da célula vegetal e é também a junção de 2 moléculas de glicose. Ao realizar a digestão dos alimentos ingeridos, o amido passa a
ser,primeiramente, maltose e depois se transforma em glicose.
h. Desoxirribose: é uma aldopentose que contém cinco átomos decarbono incluindo um grupo funcional aldeído. É derivada de uma ribose que sofre a substituição do grupo hidroxila na posição 2 por hidrogénio, resultando na perda de uma átomo de oxigênio.
i. Manose: é um açúcar,da série de carboidratos de seis carbonos. 
j. Amido: O amido é um polissacarídeo presente em várias espécies de vegetais. Ele também é importante para nosso organismo, pois atua como reserva de energia. Podemos encontrar grandes quantidades de amido no milho, trigo, batata, arroz, mandioca e cenoura.
k. Amilose: é uma molécula formada por resíduos de glicose. 
l. Celulose: A celulose é um polímero de "cadeia longa" que é composto por um único monômero, carboidratado, classificado como polissacarídeo. Ela é o componente estrutural primário das plantas e não é digerível pelo homem.
m. Amilopectina: é uma macromolécula, menos hidrossolúvel que a amilose. A amilopectina constitui, aproximadamente, 80% dos polissacarídeos existentes no grão de amido.
12. Descreva de modo geral os lipídeos – suas funções, estrutura geral, classificação,
etc. Em seguida, discorra sobre:
As gorduras ou lipídeos são nutrientes responsáveis pela função energêtica, liberam maior quantidade de calorias por grama, as gorduras são também excelentes veículos de vitaminas lipossolúveis. Fornecem moléculas fundamentais para o organismo e ácidos graxos essenciais e protegem contra variações de temperatura e contra a excessiva perda de água por transpiração. Quimicamente os lipídeos simples são ésteres de glicerol. 
a. Ácidos graxos: são ácidos monocarboxílicos de cadeia normal que apresentam ogrupo carboxila (–COOH) ligado a uma longa cadeia alquílica, saturada ou insaturada. 
b. Triacilgliceróis: é o nome genérico de qualquer tri-éster oriundo da combinação do glicerol (um triálcool) com ácidos, especialmente ácidos graxos. São prontamente reconhecidos como óleos ou gorduras (ver óleo vegetal e gordura), produzidos e armazenados nos organismos vivos para fins de reserva alimentar.
c. Esfingolipídeos: são uma classe de moléculas de lipídios que formam membrana. Os esfingolipídeos mais simples são as ceramidas, amplamente distribuídos em pequenas quantidades em tecidos de plantas e animais. 
d. Glicerofosfolipídeos: Os glicerofosfolipídeos são moléculas anfifílicas, ou seja, possuem “caudas” alifáticas apolares e “cabeças” polares (derivadas de alcoóis). São os principais constituintes das membranas celulares, formando a bicamada lipídica, característica das membranas animais. 
e. Glicolipídeo: são lipídeos anfipáticos, contendo uma porção hidrofílica, geralmente referida como grupo cabeça polar que é composta por unidades de carboidratos.
f. Lipídeos de esterol: Esteróides são compostos tetracíclicos de alta massa molecular. Aqueles contendo um ou mais grupos ─OH e nenhum grupo C═O são chamados esteróis. O esterol mais comum é ocolesterol, o qual é encontrado em gorduras animais, mas não em gorduras vegetais.
13. Como se constitui uma proteína?
A proteína é uma macromolécula formada por pequenas moléculas de aminoácido, ela é formada por no mínimo três aminoácidos ligados através de ligações peptídicas. 
14. Quais as funções das proteínas? Cite exemplos de proteínas para essas funções.
As proteínas podem ser agrupadas em várias categorias de acordo com a sua função. De uma maneira geral, as proteínas desempenham nos seres vivos as seguintes funções: estrutural, enzimática, hormonal, de defesa, nutritivo, coagulação sangüínea e transporte. 
 	Função estrutural - participam da estrutura dos tecidos. 
Exemplos: - Colágeno: proteína de alta resistência, encontrada na pele, nas cartilagens, nos ossos e tendões. - Queratina: proteína impermeabilizante encontrada na pele, no cabelo e nas unhas, Evita a dessecação, a que contribui para a adaptação do animal à vida terrestre. 
 	Função enzimática - toda enzima é uma proteína. As enzimas são fundamentais como moléculas reguladoras das reações biológicas. Dentre as proteínas com função enzimática podemos citar, como exemplo, as lipases - enzimas que transformam os lipídios em sua unidades constituintes, como os ácidos graxos e glicerol. 
 	Função hormonal - muitos hormônios de nosso organismo são de natureza protéica. Resumidamente, podemos caracterizar os hormônios como substâncias elaboradas pelas glândulas endócrinas e que, uma vez lançadas no sangue, vão estimular ou inibir a atividade de certos órgãos. É o caso do insulina, hormônio produzido no pâncreas e que se relaciona com e manutenção da glicemia (taxa de glicose no sangue). 
 	Função de defesa - existem células no organismo capazes de "reconhecer" proteínas "estranhas" que são chamadas de antígenos. Na presença dos antígenos o organismo produz proteínas de defesa, denominados anticorpos. Os anticorpos são produzidos por certas células de corpo (como os linfócitos, um dos tipos de glóbulo branco do sangue). São proteínas denominadas gamaglobulinas. 
 	Função nutritiva - as proteínas servem como fontes de aminoácidos, incluindo os essenciais requeridos pelo homem e outros animais. Esses aminoácidos podem, ainda, ser oxidados como fonte de energia no mecanismo respiratório. Nos ovos de muitos animais (como os das aves) o vitelo, material que se presta à nutrição do embrião, é particularmente rico em proteínas.Coagulação sangüínea - vários são os fatores da coagulação que possuem natureza protéica, como por exemplo: fibrinogênio, globulina anti-hemofílica, etc... 
 	Transporte - pode-se citar como exemplo a hemoglobina, proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. 
15. O que são proteínas simples? E conjugadas?
Proteinas simples: são aquelas que em sua composição existe apenas aminoácidos e por hidrólise liberam apenas aminoácidos. 
Proteinas conjugadas: além de aminoáciodos, contem outras moleculas. E por hidrolise liberam aminoacidos mais um radical não-peptidico
16. O que é um grupo prostético?
É um componente de uma proteína não peptídica, orgânico ou inorgânico estreitamente ligado. Os grupos prostéticos podem ser lipídeos, carboidratos, íons metálicos, grupos fosfato, etc. Algumas coenzimas são consideradas mais corretamente como grupos prostéticos
17. Comente sobre a desnaturação proteica.
O aquecimento de uma proteína a determinadas temperaturas promove a ruptura das ligações internas entre os aminoácidos, responsáveis pela manutenção das estruturas secundária e terciária. Os aminoácidos não se separam, são se rompem as ligações peptídicas, porém a proteína fica “desmantelada”, perde a sua estrutura original. Dizemos que ocorreu uma desnaturação protéica, com perda da sua forma origina. Dessa maneira a função biológica da proteína é prejudicada.
18. Quais as formas estruturais das proteínas e o que se pode inferir sobre uma proteína a partir de sua estrutura?
As estruturas das proteínas podem ser primárias (principal), secundárias, terciárias ou quaternárias, que resultam de ligações entre moléculas ou em partes da molécula.
19. Levando em conta os conhecimentos sobre proteínas, o que ocorre com o cabelo
quando se faz permanente?