Micoorganismos e insdustria alimentar: fermentação e actividade enzimática (PARTE II)

Actividade Enzimática

Metabolismo Celular – conjunto de reacções químicas que ocorrem numa célula. É através do metabolismo que é feita a gestão de recursos materiais e energéticos da célula. O metabolismo celular inclui reacções de:

Catabolismo – moléculas complexas são convertidas em moléculas mais simples, com libertação de energia.

Anabolismo – síntese de moléculas complexas a partir de moléculas simples, com gasto de energia.
As reacções de catabolismo e anabolismo relacionam-se de tal forma que a energia libertada pelas primeiras é utilizada nas segundas.
Para que ocorra uma reacção química, tem de se verificar a ruptura de ligações químicas nas moléculas dos reagentes e a formação de novas ligações químicas que dão origem aos produtos de reacção. A energia necessária para uma reacção química se iniciar é a energia de activação (Ea).
A absorção de energia torna as moléculas dos reagentes instáveis, aumenta a sua energia cinética e a probabilidade de colidirem e aumenta a agitação dos átomos, enfraquecendo as ligações entre eles; atinge-se um estado de transição a partir do qual a reacção química é iniciada.

Nas células, ocorrem reacções químicas que envolvem moléculas muito estáveis e cuja Ea é elevada. No entanto, não pode ser o calor a fornecer a Ea, uma vez que causaria a desnaturação das proteínas e a morte celular, e as reacções têm de ser rápidas.

Uma reacção não catalisada depende do choque aleatório entre os reagentes. Como uma enzima possui uma estrutura muito específica pode ligar-se ao substrato e diminuir a aleatoriedade.

As células possuem catalizadores – agentes químicos capazes de acelerar as reacções químicas sem serem consumidos durante esse processo.

Estrutura e propriedades das enzimas

As enzimas são catalizadores biológicos que apresentam as seguintes características:
aumentam a velocidade das reacções químicas, pois diminuem a energia de activação necessária para que as reacções se iniciem;
não são consumidas nas reacções químicas que catalizam;
são moléculas proteícas, com conformação tridimensional. Algumas necessitam de elementos não proteícos para a sua acção catalítica;
são específicas, devido à sua natureza proteíca.

Na ausência de enzimas, as reacções ocorreriam, mas com velocidades inferiores, o que não suportaria as propriedades da vida como a conhecemos.

Natureza química das enzimas:

porção proteíca maioritária (propriedades idênticas às proteínas) – pode ser total ou então constituir a apoenzima.

Cofactores:

iões metálicos (metaloenzima)
moléculas orgânicas (coenzima)
apoenzima + coenzima = holoenzima

A molécula sobre a qual a enzima actua é o substrato.

As enzimas são proteínas com uma conformação tridimensional e possuem uma região através da qual se estabelece a ligação ao substrato – centro activo.

A ligação do substrato ao centro activo da enzima forma o complexo enzima-substrato. As
ligações que se estabelecem no complexo são fracas, mas suficientes para desencadear a conversão do substrato em produtos. Os produtos deixam o centro activo e a enzima fica livre para catalizar a transformação de outro substrato.

Reflexão:

Nesta notícia dividida em duas partes, eu expos o tema abordado na primeira aula do terceiro período, mais aspectos que irão ser abordados nas próximas aulas.
Interagimos todos os dias com alguns dos três tipos de fermentação, mas raramente nos apercebemos.
Cada vez se torna mais fácil realizar fermentação, devido as biotecnologias e ao avanço das mesmas na aárea da insdústri alimentar.

Fontes: http://biohelp.blogs.sapo.pt/1800.html

Microorganismos e industria alimentar: fermentação e actividade enzimática (PARTE I)

Fermentação – processo anaeróbio em que ocorre a produção de ATP, a partir de compostos orgânicos, numa série de reacções redox, que não envolvem uma cadeia transportadora de electrões. A fermentação envolve menores ganhos energéticos já que apenas se formam 2 moléculas de ATP por molécula de glicose, enquanto que na respiraçãoaeróbia se formam 36 ATP.

Etapas da fermentação:

Glicólise: a glicose é oxidada e formam-se duas moléculas de ácido pirúvico. O agente oxidante é o NAD que é transformado em NADH. O saldo energético é de duas moléculas de ATP.

Redução do ácido pirúvico: o ácido pirúvico, ou moléculas orgânicas que se formam a partir dele, são aceptoras dos electrões do NADH, o que permite regenerar o NAD . O NAD pode, assim, voltar a ser utilizado na oxidação da glicose com formação de 2 ATP. Os produtos finais da fermentação dependem da molécula orgânica que é produzida a partir do ácido pirúvico.
Existem vários tipos de fermentação, o que depende da molécula orgânica que é aceptora do hidrogénio na fase de redução do ácido pirúvico.

Tipo de Fermentação/Principais Características na Utilização na Produção de Alimentos

Fermentação alcoólica:

- É realizada por leveduras;
- O ácido pirúvico é convertido em etanol e CO2 em duas etapas:
1ª - O ácido pirúvico é descarboxilado e forma-se acetaldeído;
2ª - O acetaldeído é reduzido pelo NADH a etanol.

Pão:

- A fermentação é realizada pela levedura Saccharomyces cerevisiae e a temperatura favorável é de 27ºC.
- O amido da farinha é hidrolisado em açucares simples e posteriormente transformado em CO2 e etanol. O CO2 é o produto desejado, uma vez que faz crescer a massa, dando ao pão uma textura porosa.
- A fermentação inicia-se com a adição das leveduras (fermento de padeiro) e termina quando o calor do forno as mata. O calor provoca a expansão do gás, a evaporação do álcool e dá estrutura ao pão.

Vinho:

- A fermentação do açucar de uvas é realizada por leveduras, principalmente do tipo Saccharomyces cerevisiae, que existem na casca das uvas.
- As uvas são colhidas, esmagadas e tratadas com compostos de enxofre, que inibem o crescimento de microorganismos competidores das leveduras. As uvas esmagadas formam o most, que inicialmente é mexido para provocar a aerificação e o crescimento das leveduras; posteriormente, é deixado em repouso, o que cria condições anaeróbias favoráveis à fermentação.
- O CO2 liberta-se para a atmosfera no decurso da fermentação (o vinho ferve) e a concentração de etanol, que é o produto desejado, vai aumentando. O etanol torna-se toxico para as leveduras quando atinge uma concentração de cerca de 12% e a fermentação termina.

Cerveja:

- É fabricada com malte (grãos de cevada germinados e secos), outros materiais ricos em amido (como arroz, milho ou sorgo), lúpulo, água e leveduras das espécies Saccharomyces cerevisiae ou Saccharomyces carlsbergensis.
- Antes de iniciar a fermentação provoca-se a sacarificação (produção de açucares simples a partir do amido) na mistura de cereais. Durante a fermentação, as leveduras convertem os açucares em etanol e CO2 e pequenas quantidades de glicerol e ácido acético. O CO2 é libertado e o álcool atinge uma concentração de cerca de 3,8% do volume.
- Após a fermentação, a cerveja é armazenada durante alguns meses, durante os quais ocorre a precipitação de leveduras, proteínas e outras substâncias indesejáveis. Por fim, a cerveja é carbonatada, clarificada, filtrada e engarrafada.

Fermentação Láctica:

O ácido pirúvico é directamente reduzido a ácido láctico pelo NADH.
A fermentação homoláctica produz grandes quantidades de ácido láctico.
A fermentação heteroláctica leva à produção de outras substâncias, para além do ácido láctico, como CO2, etanol e ácido acético.

Queijo:

Vários tipos de queijo são produzidos por fermentação levada a cabo por diferentes espécies de bactérias pertencentes aos géneros Propionibacterium, Lactobacillus, Streptococcus e Leuconostoc, em culturas puras ou mistas. As bactérias produzem ácido láctico e outras substâncias que contribuem para o aroma. O aumento da acidez provoca a coagulação das proteínas do leite.

Iogurte:

Produzido por uma cultura mista de Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus termophilus.
Outros produtos lácticos fermentados:
- Leites fermentados como Kefir e Kumiss.
- Alimentos probióticos fermentados por bifidobactérias e Lactobacillus casei imunitass.
Fermentação acética:
É assim designada devido às características do produto obtido, no entanto, não é uma fermentação, mas uma oxidação.

Vinagre:

-É obtido a partir de materiais contendo açucar ou amido, como sumo de fruta, vinho ou cereais.
- A sua produção compreende duas etapas:
1ª – Fermentação do açucar que é convertido em etanol – processo anaeróbio realizado por leveduras.
2ª – Oxidação do etanol a ácido acético. Reacção aeróbia realizada por bactérias acéticas dos géneros Acetobacter e Glucanobacter.

Avaliação aula prática (5-03-2008)

Nesta aula prática estivemos a visualizar ao MOC, celulas e estruturas que intervem no nosso sistema imunitario.
eu visualizei o timo as amigdalas e o sangue humano.
foi um actividade diferente e que contribuim em muito para compreender melhor a ultima materia estudada.

Doença na retina! O fim à vista!!

"Dado que a maioria das doenças da retina surge devido ao bloqueio dos vasos sanguíneos, são introduzidos anti-corpos nos olhos que actuem contra as substâncias que prejudicam o fluxo sanguíneo.
Segundo Ursula Schmidt-Erfurth, responsável pela unidade oftalmológica do Hospital de Viena, esta terapia é eficaz contra as doenças oculares provocas pela diabetes contra a degeneração macular, doença ocular grave.
Mesmo no que respeita a outras doenças do foro oftálmico, como as cataratas, este novo método de medicina moderna pode ajudar à cura permanente.
Problemas da retina podem, em muitos casos, levar à perda permanente da visão.Por essa razão, é particularmente interesante o efeito biológico da nova terapia oftalmológica, distinta dos actuais métodos tradicionais de cirurgia e de laser, adiantou Ursula Schmidt-Erfurth."
Reflexão pessoal:
Problemas de retina com fim à vista! Muito bom esta novidade. Muitas pessoas ficam cegas por pequenas coisas.
Na minha opinião acho que este tratamento e muito inovador e que pode ser aplicado a outras doenças. Acho que nao deve ser muito dispendioso e que muitas pessoas vão poder recorrer ao mesmo.
Fonte: http://www.tvnet.pt/noticias/detalhes.php?id=11757

Novos tratamentos para o cancro

"Em 1991 Paul Jensen e William Fenical do Scripps Institution of Oceanography na UC San Diego descobriram a Salinispora tropica em sedimentos oceânicos das Bahamas. A S. tropica revelou-se uma «fábrica» de compostos muito promissores, nomeadamente um deles, designado por salinosporamida A, está actualmente na fase I de testes clínicos (realizados pela Nereus Pharmaceuticals de San Diego) no tratamento de vários tipos de cancro - mieloma múltiplo, por exemplo, um cancro da medula óssea.A salinosporamida A, assim como outras γ-lactamas de origem bacteriana, é um potente inibidor do proteassoma. Os inibidores do proteossoma são compostos recentes na luta contra o cancro, que causam a morte (apoptose) de células cancerosas e inibem o crescimento tumoral. Os proteassomas são proteases multiméricas e multicatalíticas responsáveis pela principal via não lisossomal de degradação de proteínas intracelulares nas células eucariotas.As bactérias marinhas são uma fonte muito promissora de novos fármacos, não só anti-cancerígenos mas também novos antibióticos. Uma vez que muitos dos antibióticos actualmente disponíveis são ineficazes no combate a organismos que entretanto desenvolveram (multi)resistências, urge o desenvolvimento de novos antibióticos. Mais de metade dos antibióticos naturais usados clinicamente é derivado do género Streptomyces, - que nos forneceu a família das tetraciclinas - um actinomicete como a Salinispora.Em Junho último foi publicado o genoma da S. tropica que revelou algumas surpresas e potenciou o seu interesse como fonte de compostos com actividade farmacológica: tem uma proporção anormalmente elevada de genes envolvidos na produção de compostos com potencial actividade de interesse (10% contra 6-8% de outros actinomicetes).Na altura da publicação do genoma, um dos cientistas de San Diego envolvidos afirmou que «Com a informação do genoma à disposição, compreendemos agora a base molecular da natureza da síntese da salinosporamide A, que nos permite descrever sua via biossintética». Continuando, «Se soubermos com exactidão como o mapa genético deste organismo está estruturado, e como poderemos aproveitá-lo da melhor forma, também iremos caracterizar que produtos químicos estão sendo sintetizados. Esta é uma maneira de pesquisar os genomas para novas estruturas químicas, com vários potenciais, sobretudo no contexto da saúde humana.»Ou seja, a análise do genoma é uma forma de procurar novas moléculas de interesse farmacológico, mais expedita que o tradicional isolamento dos compostos produzidos pelo organismo em questão, muitas vezes presentes em quantidades que tornam complicado o seu isolamento.Na sexta-feira, uma equipa de San Diego publicou na Nature Chemical Biology um estudo em que revela o mecanismo desenvolvido pela S. Tropica para sintetizar a salinosporamida A, mais concretamente para incorporar o cloro crucial na determinação do seu poder anti-cancerígeno (a salinosporamida B, o composto análogo sem cloro é 500 vezes menos potente).A descoberta da enzima SalL envolvida na reacção pode permitir manipulação gética da S. tropica conducente à biossíntese de produtos de segunda geração mais eficazes que a salinosporamida A. Para além disso, o conhecimento deste mecanismo permitirá estratégias de síntese mais eficazes do composto que não só baixem os seus custos de produção como possibilitem a sua síntese em maiores quantidades que as actualmente possíveis."

Reflexão pessoal:
Parece que a nossa medicina está a evoluir. E ainda bem, muitas pessoas morrem de cancro todos os dias, e parece que finalmente demos mais um passo para encontrar a grande soluçao para esta terrivel doença.
Se continuarmos com este ritmo podermos dizer adeus à quimioterapia e radioterapia.Assim podem acabar os tratamentos evasivos.

Nanohélices

"Cientistas da Universidade de Tecnologia da Georgia, Estados Unidos, descobriram que um óxido de zinco, até agora desconhecido, tem uma estrutura semelhante à hélice das moléculas de DNA. Esta nanoestrutura poderá ser utilizada como bloco básico para a construção de sensores, transdutores, ressonadores e outros componentes que servem como interfaces eletromecânicas.
As nanohélices são um tipo de nanofita, uma estrutura descoberta pelos mesmos pesquisadores em 2001. "Fitas" cristalinas de apenas alguns nanômetros de largura, dispostas alternadamente em uma densa estrutura, formam a estrutura em hélice.

As nanohélices, que devem seu formato a forças criadas por delicadas combinações entre as fitas, são produzidas utilizando-se um processo de crescimento vapor-sólido sob alta temperatura. Os detalhes desse processo foram descritos em um artigo no último exemplar da revista Science.
"Esta estrutura funciona como um bloco básico para a construção de nanodispositivos," explica o coordenador da pesquisa, Dr. Zhong Lin Wang. "Com elas nós podemos construir ressonadores, colocar moléculas em sua superfície para criar variadores de freqüência. E como elas são piezoelétricas, podemos construir acoplamentos eletromecânicos."

As nanohélices atingem comprimentos de até 100 micra, com diâmetros entre 300 e 700 nanômetros e larguras entre 100 e 500 nanômetros. O processo de sua produção resulta na formação de nanohélices com orientação tanto "à esquerda" quanto "à direita", em uma proporção meio-a-meio.

Ao contrário de outra nanoestrutura, as nanomolas, que são elásticas, as nanohélices são rígidas, e mantêm seu formato mesmo quando cortadas ou segmentadas."

Reflexão pessoal:
Nem só o DNA é enrolado. Cá está... Não é animal, mas mesmo axim tem um estrutura em nanohélice

Aula prática (20-02-2008)

Na passada quarta-feira, o professor, durante a primeira parte da aula esteve a falar dos projectos elaborados pelos alunos sobre os platy.

O rojecto vencedor foi o do grupo V (Tiago, Ruben e Pedro).

Na segunda parte da aula, estivemos a finalizar os relatórios da actividade sobre a extracção do DNA.