bioquímica microbiana

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BIOQUÍMICA INDUSTRIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE – UFS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA – CCET DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DQI SEMINÁRIO: BIOQUÍMICA MICROBIANA

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BIOQUÍMICA INDUSTRIAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE – UFSCENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA – CCET

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DQI

 

SEMINÁRIO: BIOQUÍMICA MICROBIANA

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BIOQUÍMICA INDUSTRIAL é uma matéria ministrada pela Professora Dr.ª Cristina Ferraz do Departamento de Química da Universidade Federal de Sergipe.

Todas as etapas deste trabalho foram realizados por:

Marcelo Teixeira RossiBianca SilveiraTayanara MenezesLorenza

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SEMINÁRIO: BIOQÚIMICA MICROBIANA

1.0 – INTRODUÇÃO

- Estudo da Bioquímica Microbiana e sua importância no desenvolvimento da industria alimentícia ;

- Engloba conhecimentos de cinética das reações, termodinâmica, princípios de bioenergia, entre outros;

- Estudo da transformação de energia à nível celular;

- Metabolismo microbiano

- Fluxo de massa: Ciclo do Dióxido de Carbono, Ciclo do Nitrogênio, Biossintese de diversos biocompostos: carboidratos, proteinas, nucleotídeos, entre outros

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2.0 – GLICÓLISE

Tambem conhecido como Caminho Embden-Meyerhof;

2.1 – Vias de Metabolismo: - Fluxo de átomos de carbono;

- Reações catalisadas por enzimas;

- Produtos:

2 Piruvatos

2 ATP

2 NADH+

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2.0 – GLICÓLISE 2.2 – Glicose: - Alta energia potêncial;

- Importância no Metabolismo;

- Produto da Fotossintese:

- Estrutura molecular: 6 átomos de Carbono 1 grupo aldeído

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico:

1ª FASE: Regulatória (a)

2ª FASE: Pagamento (b)

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico: 1ª FASE: Regulatória (a) :

ETAPA 1

ETAPA 2

ETAPA 3

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico: 1ª FASE: Regulatória (a) :

ETAPA 4

ETAPA 5

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico: 2ª FASE: Pagamento (b) :

ETAPA 6

ETAPA 7

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico: 2ª FASE: Pagamento (b) :

ETAPA 8

ETAPA 9

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico: 2ª FASE: Pagamento (b) :

ETAPA 10

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2.0 – GLICÓLISE

2.3 – Processo Metabólico:

BALANÇO FINAL:

PIRUVATO

ATP

NADH

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2.0 – GLICÓLISE

2.4 – Destino do Piruvato:

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2.0 – GLICÓLISE

2.4 – Utilidade na Industria:

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.1 – Fermentação Alcoólica:

- Fenômeno através do qual os açúcares, são transformados em álcool e gás carbônico, por ação de leveduras.

• Saccharomyces cerevisiae Hansen - produção de álcool comum, aguardente, cerveja, outras bebidas e na panificação;

• S. ellipsoideus Hansen - produção de vinho de uva;• S. calbergensis - produção de cerveja.

- Condições ótimas para desenvolvimento das leveduras:• pH 4,5 - 5,0• Temperatura 32 - 34ºC• Anti-sépticos

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.1 – Fermentação Alcoólica:• Pré-fermentação (5 a 6 h)

Ativa multiplicação das células

Elevação lenta e gradual da Temperatura• Fermentação Principal (9 a 10 h)

Elevação rápida da Temperatura

Queda da densidade do mosto

Elevação da acidez• Pós-fermentação (6 a 8 h)

Diminuição lenta e gradativa da Temperatura

Diminuição do desprendimento de CO2

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.2 – Fermentação Láctica:

Processo de fermentação de açúcares

como glicose, frutose, lactose, galactose

e manose, que produz ácido lático.

Produção de Laticíneos

Deterioração de produtos agrícolas

• Bactérias láticas homofermentativas:

Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus lactis

Streptococcus thermophilus

Pediococcus damnosus

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.2 – Fermentação Láctica:

• Homolática

Produção de ácido lático ~ 90%

• Heterolática Há formação de etanol, CO2 e ácido lático nas mesmas proporções

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.2 – Fermentação Láctica:

3.2.1 – Nos músculos:

Fadiga muscular – acúmulo de ácido lático no músculos

Esforço físico intenso em condições de baixa oxigenação.

Intensa atividade muscular músculos estriados esqueléticos ENERGIA

Ácido Pirúvico 6 ATP + 2 Ácido Lático

Restabelecimento – difusão do ácido lático no fígado

Ác. Lático -> Ác. Pirúvico -> Glicose -> Glicogênio

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.2 – Fermentação Acetona Butanólica:

• Descoberta por Schardinger (1905) fermentação com produção de acetona e butanol.

• Bactérias do gênero Clostridium nitrogênio de proteínas degradadas no meio nutritivo (polipeptídeos e aminoácidos).

• Batatas, cereais, raízes de plantas e legumes.

• Temperatura ótima em torno de 30,6ºC.

• pH 5 - 7

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3.0 – FERMENTAÇÃO

3.2 – Fermentação Acetona Butanólica:

Clostridium: - bactérias Gram-positivas

- aerotolerantes - encontradas em diversos ambientes - isolamento relativamente fácil

• A produção de Butanol e Acetona é pequena

• FASE ACIDOGÊNICA: Produção de H2, CO2, Acetato e Butirato

• FASE ESTACIONÁRIA (Solventogênica) Produção de acetona e butanol

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4.0 – BIOSSINTESE DO METANO

4.1 – Formação do Metano:

• A formação de metano por decomposição de matéria orgânica é feita através de bactérias específicas conhecidas como metanogênicas.

• Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina e Methanolobus são exemplos de bactérias metanogênicas.

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4.0 – BIOSSINTESE DO METANO

4.1 – Formação do Metano:

REAÇÕES DE FORMAÇÃO DO METANO:

CH3OH + H2 → CH4 + H2O

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

4HCOOH → CO2 + CH4 + H2

A formação do metano a partir do metanol e hidrogênio molecular é realizada pela bactéria Methanosarcina barkeri.

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5.0 – BIOGÁS: Importância Industrial

• O biogás é um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural, composto, principalmente, por hidrocarbonetos de cadeia metano.

• Combustível e produção de energia;

• Biodigestores;

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5.0 – BIOGÁS: Importância Industrial

ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO DE UM BIOGESTOR:

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5.0 – Mecanismo de Entner-Doudorff:

• Desidrogenação da glicose-6P à 6P-gluconato na presença de NADP e água;

• Conversão em gliceraldeído-3P e uma piruvato;

• Formação de 1ATP/mol de glicose;

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5.0 – Mecanismo de Entner-Doudorff:• Desidrogenação da glicose-6P à 6P-gluconato na presença

de NADP e água;• Conversão em gliceraldeído-3P e uma piruvato;• Formação de 1ATP/mol de glicose;

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6.0 – Processo Aeróbio:

• A obtenção de energia a partir da glicose é mais eficiente nos organismos que utilizam o ciclo de Krebs;

• Reação de ativação com a formação de acetil-coenzima A;

• Conversão de piruvato em coenzima A

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7.0 – Ciclo de Krebs:

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8.0 – Ciclo das Pentoses:

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9.0 – Biossintese:

9.1 – Definição:

Fenômeno em que são produzidos compostos químicos complexos, como proteínas e ácidos nucléicos a partir de reagentes mais simples, geralmente catalisados por enzimas.

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9.0 – Biossintese:

9.2 – Principios Básicos:

• A via utilizada na biossintese de uma molécula usualmente nao é idêntica à via utilizada na sua degradação.

• As vias biossintetizantes sao controladas por enzimas regulatorias diferentes daquelas que controlam as vias catabólicas correspondentes.

• Os processos biossintetizantes, que requerem energia, sao obrigatoriamente acoplados à degradacao da ATP, produtora de energia, de tal forma que o processo global seja essencialmente irreversível, da mesma forma que o processo global do catabolismo é irreversível.

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9.3 – BIOSSINTESE DE CARBOIDRATOS

• SINTESE DA GLICOSE

• Os precursores importantes são o lactato, o piruvato, o glicerol, a maioria dos aminoácidos, e os intermediários do ciclo do acido cítrico.

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9.3 – Ciclo do Glioxilato:

• Promove a síntese de glicose e de intermediários do ciclo de Krebs, a partir da acetil-CoA.

• Presença de enzimas do ciclo de Krebs (citrato-sintase e aconitase) além de duas enzimas ausentes nessa via (isocitrato liase e a malato sintase).

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BIOSSINTESE DA GLICOSE

CICLO DE KREBS CICLO DO GLIOXILATO

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9.4 – GLICONEOGÊNESE:• Formação de glicose a partir de precursores não-

carboidratos.

• As reações da gliconeogênese são inversas às da glicólise.

• A gliconeogênese é um processo ubíquo, presente em plantas, animais, fungos e outros microrganismos, sendo que as reações são praticamente as mesmas em todos os tecidos e todas as espécies.

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9.4 – GLICONEOGÊNESE:

Glicose

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Cohen, G.N. Microbial Biochemistry. Ed. Springer. • Lehninger, Albert L. Princípios de Bioquímica. Ed.

Sarvier. • Borzani, W. Biotecnologia Industrial. v.1. Ed. Edgard

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