O documento discute a fermentação e atividade enzimática na produção de alimentos. Descreve brevemente a história da fermentação de alimentos e como microrganismos como leveduras usam fermentação para produzir produtos como vinho, cerveja e pão. Também explica como a fermentação láctica é usada na produção de queijos e iogurtes. Finalmente, discute como as enzimas catalisam reações químicas essenciais nos seres vivos e na produção de alimentos.
4. Breve história
7000 a. C. – surge a primeira referência ao fabrico
da cerveja (Babilónia Antiga)
3500 a. C. – já era conhecida a arte de fabricar
vinho (Assírios)
3000 a. C. – já era produzida manteiga e eram
conhecidas as técnicas de salga de carnes e de
peixe (Sumérios – primeiros criadores de gado)
3000 a. C. – já era produzida manteiga, leite e
queijos (Egípcios)
1200 a. C. – o sal era utilizado na conservação de
alimentos (Judeus)
1000 a. C. – utilização da neve para conservação
de carnes e produtos marinhos, assim como,
surgem as técnicas de defumação de carnes e
melhoram as técnicas de produção queijos e
vinhos (Romanos)
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 4
5. Breve história
Século XIX – Louis Pasteur (1822-1895)
pôs em evidencia a atividade de
microrganismos na alteração de alimentos.
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 5
Microrganismos
Ambiente
Doenças
Decomposição
e
Conservação
Biotecnologia
Engenharia
genética
7. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 7
Ocorre no citoplasma das células
Compreende duas etapas
Glicólise - conjunto de reação
que degradam a glicose até à
formação de 2 moléculas de
ácido pirúvico
Redução do ácido pirúvico –
conjunto de reações que
conduzem à formação dos
produtos da fermentação
8. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 8
Glicólise
Consideram-se duas fases:
FASE DE ATIVAÇÃO - a glicose é
duplamente fosforilada, convertendo-se em
frutose-difosfato que, em seguida se
desdobra em duas moléculas de aldeído-
fosfoglicérico (PGAL), com 3C
FASE DE RENDIMENTO
Ocorre a oxidação de PGAL por remoção de
dois átomos de hidrogénio (2H+ + 2e-).
Redução da coenzima NAD
NAD+ + 2e- → NAD- + 2H+ → NADH + H+
Ocorre a síntese de 4 moléculas de ATP, a partir da fosforilação de 4
moléculas de ADP e 4 fosfatos perdidos pelo substrato.
10. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 10
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
O piruvato sofre uma
descarboxilação e
transforma-se em aldeído
acético / acetaldeído.
Em seguida sofre uma
redução, recebendo o
hidrogénio transportado
pelo NADH e transforma-
se em álcool
etílico/etanol.
11. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 11
FERMENTAÇÃO LÁTICA
O piruvato sofre
uma redução,
recebendo o
hidrogénio
transportado pelo
NADH e
transforma-se em
ácido lático.
14. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 14
No organismo humano, ao nível das células musculares, também pode ocorrer
fermentação lática, acumulando-se ácido lático que origina dores intensas, sendo
rapidamente metabolizado no fígado, sob risco de se tornar altamente tóxico para o
organismo.
Tal ocorre quando da prática de exercício físico intenso, em que as células
necessitam de elevadas quantidades de energia recorrendo por isso à respiração
e, na ausência de oxigénio, à fermentação.
15. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 15
As leveduras do género Saccharomyces cerevisae são
utilizadas na produção de vinho, cerveja e pão.
Fabrico de bebidas alcoólicas
O açúcar da uva é utilizado pelas leveduras, presentes
na casca da uva, para obtenção de energia, por
fermentação.
O CO2 é libertado
O álcool é retido
16. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 16
O açúcar da farinha é utilizado pelas
leveduras, para obtenção de energia,
por fermentação
O Co2 libertado contribui para levedar a
massa, tornando-a leve
O álcool evapora
Fabrico do pão
17. Fermentação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 17
Fabrico de produtos lácteos
O ácido láctico altera o pH do meio, sendo,
responsável pela coagulação das proteínas.
Queijo
Iogurte
20. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 20
Energia de ativação de uma reação
Em todas as células de um organismo vivo ocorre um número
infindável de reações químicas. Estas reações implicam a quebra, e
posteriormente, a formação de ligações.
• Para iniciar uma reação química é necessário fornecer energia ao
sistema – energia de ativação.
21. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 21
• A maior parte das reações que
ocorrem nos seres necessitam de
uma elevada energia de ativação.
Esta ao ser elevada faz com que a
velocidade da reação seja muito
lenta.
► Na presença da enzima a velocidade da
reação é muito superior à velocidade da
reação não catalisada.
► Atuam apenas sobre a cinética das
reações, aumentando as velocidades
tornando possíveis reações que seriam
muito lentas na ausência do catalisador.
Não alteram a termodinâmica.
• Para que estas reações ocorram a velocidades compatíveis com a
vida do ser é necessário a presença de catalisadores específicos -
enzimas.
22. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 22
Ciclo Catalítico
As enzimas catalisam as reações químicas, aumentando a
velocidade de conversão dos substratos em produtos, sem se
consumirem nesta reação.
1 - O substrato liga-se ao centro ativo da enzima;
2- A ligação ao substrato induz a alteração da forma da enzima;
3 - Os aminoácidos do centro ativo transformam o substrato;
4 - A enzima liberta os produtos da reação e fica livre para ligar
outra molécula de substrato e reiniciar o ciclo catalítico.
http://youtu.be/Pvgpk75us18?list=PLC7zMteRKSOJO48-gKsqYxM6z0YH-
ZBLG
23. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 23
Via Metabólica
O substrato inicial é
transformado pela enzima 1.
O produto da enzima 1 é o
substrato da enzima 2 e
assim sucessivamente, o
substrato de uma enzima é o
produto da enzima anterior.
Se, numa via metabólica,
uma enzima não funcionar,
vai acumular-se o produto da
enzima anterior e nunca se
chega ao produto final.
24. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 24
Propriedades das enzimas
• Aumentam a velocidade
das reacções através da
diminuição da energia de
ativação;
• Não são destruídas nas
reações;
• Não alteram o equilíbrio
químico das reações;
• São específicas para o
substrato onde atuam;
• A sua atividade é
influenciada por fatores
ambientais.
25. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 25
Estrutura das enzimas
• As enzimas são moléculas proteicas, de estrutura tridimensional
(estrutura terciária), sendo constituídas por uma ou mais cadeias
polipeptídicas dobradas – forma globular.
• O centro ativo tem uma configuração complementar à do
substrato. O centro ativo apenas reconhece os substratos específicos.
26. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 26
Interação enzima - substrato
1 - Diminuição da concentração de substrato (consumidos);
2 - Produção de produtos a partir dos reagentes (substrato);
3 - Formação do complexo enzima-substrato que deixa de existir no
final;
4 – Inicialmente, a concentração de enzima livre diminui,
retomando os valores iniciais no final.
27. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 27
Interação enzima - substrato
• A especificidade da enzima está relacionada com a
complementaridade entre enzima e substrato.
→ Especificidade absoluta: a enzima atua apenas sobre um
determinado substrato.
Ex: Amilase salivar (actua apenas sobre o amido).
→ Especificidade relativa: a enzima atua sobre um conjunto de
substratos química e estruturalmente semelhantes.
Ex: Lipases (atuam sobre diferentes lípidos) ; Proteases (atuam sobre diferentes
proteínas).
28. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 28
Modelo de Fischer / chave - fechadura (1894)
• O centro ativo da enzima é uma estrutura rígida, onde apenas
pode encaixar um substrato com uma forma complementar a esse
centro.
• Pressupõe que o centro ativo e o substrato possuem formas
complementares, sendo que o substrato se ajusta como uma chave
se ajusta numa fechadura, havendo um encaixe perfeito.
http://youtu.be/_IKyeGZjZiI?list=PLC7zMteRKSOJO48-gKsqYxM6z0YH-ZBLG
29. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 29
Modelo de Koshland / encaixe induzido (1959)
• A interação enzima-substrato é mais dinâmica, ou seja, o
substrato interage com a enzima induzindo a que ocorram
transformações estruturais no centro ativo tornando-o
complementar ao substrato aquando da ligação entre ambos.
• O substrato determina a forma do centro ativo da enzima e
posteriormente, a sua forma final.
• Pesquisas recentes sugerem que também a enzima leva a que
ocorram transformações no substrato, havendo uma verdadeira
interacção enzima-substrato.
http://youtu.be/S7aiqJW2xoc?list=PLC7zMteRKSOJO48-gKsqYxM6z0YH-ZBLG
30. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 30
Holoenzimas (apoenzimas + cofatores)
• Algumas enzimas para além de serem constituídas pela molécula
proteica (apoenzima), são também constituídas por substâncias não
proteicas (cofatores).
• Estes dois componentes isolados não possuem poder catalítico.
Apenas quando estes dois estão em conjunto a enzima (holoenzima)
se torna ativa.
► Exemplos de cofatores:
• Iões metálicos (Mg 2+ ; Fe 2+; Cu 2+)
• Compostos orgânicos não proteicos como as vitaminas.
31. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 31
Inibição da atividade enzimática
• As substâncias que provocam a diminuição da atividade enzimática
designam-se por inibidores enzimáticos.
32. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 32
Inibição da atividade enzimática – Reversível competitiva
• Uma molécula estruturalmente semelhante com o substrato liga-
se ao centro ativo da enzima impedindo a ligação do substrato
• Compete com o substrato, diminuindo a atividade enzimática.
33. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 33
Inibição da atividade enzimática – Reversível não competitiva
• O inibidor liga-se a sítios específicos de algumas enzimas (centro
alostérico) induzindo alterações ou distorções do centro ativo. Altera-
os impedindo a ligação do substrato.
• Diminui a atividade enzimática.
• Não há competição entre o inibidor e o substrato.
34. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 34
Inibição da atividade enzimática – Inibição do produto final
► O produto de uma reação
(ou de uma via metabólica)
pode inibir a ação de uma
enzima, interrompendo a
continuação das reações, até
que o excesso desse
produto seja gasto pela célula
e ative novamente a atividade
enzimática.
► Processa-se segundo um
mecanismo de feedback
negativo.
► Este controlo evita a
produção excessiva de certas
moléculas e permite à célula
poupar energia.
► O produto final liga-se à
enzima 1 inibindo-a.
35. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 35
Indução da atividade enzimática
• Conseguida a partir da ligação de indutores à enzima
• A ligação do indutor provoca alterações no centro ativo,
induzindo a atividade enzimática.
http://youtu.be/PILzvT3spCQ?list=PLC7zMteRKSOJO48-gKsqYxM6z0YH-ZBLG
36. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 36
Fatores ambientais que afetam a atividade enzimática
• A atividade enzimática é também influenciada por fatores
ambientais do meio.
► Fatores ambientais :
Temperatura,
pH,
concentração de substrato.
37. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 37
Fatores ambientais : Temperatura
• A velocidade da reação aumenta com o aumento da temperatura,
dado que a energia de ativação também aumenta o que conduz a
uma elevada atividade enzimática.
• No caso do homem, a temperatura óptima situa-se próxima dos
37ºC. Temperaturas superiores causam a desnaturação da enzima,
ficando esta inativa (destruída).
• Baixas temperaturas tornam as enzimas inativas.
38. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 38
Fatores ambientais : pH
• O pH influencia a carga dos aminoácidos, afetando o centro ativo
da enzima, influenciando a atividade enzimática.
W – Pepsina
X – Amílase
salivar
Z - Tripsina
• Assim, há enzimas cuja atividade ótima se obtém em meio ácido
(Ex: Pepsina) outras em meio neutro (Ex: Amílase salivar) e outras
em meio básico (Ex: Tripsina).
39. Atividade enzimática
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 39
Fatores ambientais : Concentração de substrato
• A velocidade de reação é tanto maior quanto maior for o teor em
enzimas, enquanto houver substrato disponível.
• A velocidade da reação é proporcional à concentração de substrato
até um determinado valor máximo, a velocidade torna-se constante.
• A velocidade máxima é conseguida quando todas as moléculas da
enzima estiverem ocupadas na catálise.
• Com os centros ativos ocupados, atinge-se o ponto de saturação,
por mais que a concentração de substrato aumente a velocidade é
constante.
https://www.youtube.com/watch?v=E2UNc5zBejc
40. Classificação e nomenclatura das enzimas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 40
A designação das foi estabelecida em 1883 por Duclaux. Esta
utiliza o nome do substrato sobre o qual as enzimas atuam,
acrescentando o sufixo – ase.
Exemplo:
Maltose – Maltase
Proteínas – Protease
No entanto, não é especifica o tipo de transformação que ocorre
durante a catálise.
Em 1961, a União Internacional de Bioquímica, estabeleceu uma
classificação de enzimas. Estas são divididas em seis categorias
principais, de acordo com o tipo de reação que catalizam.
41. Classificação e nomenclatura das enzimas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 41
Oxidorredutases – catalisam reações redox
AH2 + B A + BH2
Transferases – catalisam reações em que existe transferência de
um grupo químico de um composto para outro.
AB + C A + BC
Hidrolases – catalisam reações de hidrólise.
A + H2O B + C
Liases – catalisam reações em que ocorre a remoção de um grupo
de uma molécula sem envolver hidrólise.
A B + C
Isomerases – catalisam a transformação de um isómero noutro.
Glicose fosfato Frutose fosfato
Ligases – catalisam reações em que ocorre síntese de moléculas,
utilizando a energia obtida por hidrólise de uma molécula de ATP.
A + B + ATP AB + ADP + Pi
42. Ponto de situação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 42
Os microrganismos com maior importância na indústria
alimentar pertencem ao grupo dos fungos e ao grupo das
bactérias.
Entre os vários processos fermentativos salientam-se a
fermentação alcoólica, a fermentação acética e a fermentação
lática.
A vinificação, a panificação e a produção de laticínios
envolvem processos de fermentação desencadeados por
microrganismos.
Na sua maioria, as enzimas são proteínas globulares,
apresentando, em regra, maiores dimensões que o substrato
sobre o qual atuam.
As enzimas apresentam elevado grau de especificidade,
tanto para o tipo de reação que catalisam como para o
substrato sobre o qual atua.
Muitas enzimas só atuam quando ligadas a moléculas não
proteicas chamadas cofatores.
43. Ponto de situação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 43
Quanto ao modo de atuação das enzimas, considera-se o
modelo de Fisher, ou modelo de chave-fechadura, e o
modelo de Koshland, ou modelo do encaixe induzido.
A atividade enzimática pode ser condicionada por
inibidores em situações de inibição reversível ou não
reversível. A inibição reversível pode ser competitiva ou
não competitiva.
As enzimas agem em condições compatíveis com a vida,
existindo vários fatores do meio, como a temperatura, o
pH, a concentração do substrato e a presença de
inibidores, que interferem na sua atividade.
44. Conservação, melhoramento e produção de
novos alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 44
Os processos industriais de produção de alimentos incluem:
o processamento de matérias-primas para produzir alimentos
estáveis;
a utilização de microrganismos ou de produtos da sua atividade;
a distribuição de alimentos com as características de um produto
seguro.
Desde a Antiguidade que o Homem dispõe de técnicas de
conservação de alimentos:
sal;
açúcar;
tratamento térmico;
desidratação (seca);
acidificação (produção de picles);
tratamento com fumo.
45. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 45
Alimento seguro – considera-se o alimento que não prejudica a
saúde do consumidor
DETERIORAÇÃO DOS ALIMENTOS
Está associada a:
Crescimento e atividade de microrganismos;
Insetos;
Ação de enzimas autolíticas do próprio alimento;
Reações químicas espontâneas não catalisadas por enzimas;
Alterações físicas causadas pela temperatura, pressão e humidade,
entre outras.
Deterioração por microrganismos
● A deterioração por microrganismos é muito frequente e
particularmente grave em termos de saúde pública.
● Os microrganismos que contaminam os alimentos são
bactérias, fungos e leveduras.
47. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 47
Os métodos de conservação de alimentos visam:
► Evitar ou retardar o desenvolvimento de microrganismos
indesejáveis;
► Evitar ou retardar a alteração dos alimentos devido a fenómenos
de autólise.
FORMAS TRADICIONAIS DE CONSERVAR OS ALIMENTOS
salga Solução de
açúcar
Conserva em
ácidos
Desidratação
e fumagem
48. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 48
Os diferentes métodos de conservação podem atuar de
maneira diferente
► Alguns, permitem destruir parcial ou totalmente os microrganismos
responsáveis pela alteração dos produtos alimentares.
► Outros apenas retardam o crescimento dos microrganismos responsáveis
pela alteração.
► Existem, ainda, métodos que eliminam parcial ou totalmente os
microrganismos que se encontram na superfície ou no interior dos alimentos.
49. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 49
►ESTERELIZAÇÃO:
● O alimento é preparado e introduzido num recipiente que é
fechado e submetido a uma temperatura superior a 100ºC.
● Destrói os microrganismos e as enzimas.
● Alguns esporos podem sobreviver.
● Algumas características dos alimentos podem ficar alteradas.
● Aplicado a enlatados – vegetais, cogumelos, frutos, peixe, etc.
►PASTEURIZAÇÃO
● Utiliza temperaturas inferiores a 100ºC.
● A combinação temperatura /tempo aplicada depende das
características dos alimentos.
● Aplicado a leite, iogurtes, natas, queijos frescos, sumos de fruta.
52. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 52
►REFRIGERAÇÃO
● A refrigeração comercial utiliza uma temperatura entre 5 e 7,2ºC.
● Reduz o crescimento da maior parte dos agentes patogénicos, mas
os microrganismos mais resistentes ao frio continuam a
desenvolver-se.
● Aplicado a fiambre, carne, peixe, queijos frescos.
►CONGELAÇÃO
● Conservação dos alimentos a uma temperatura igual ou inferior a -
18ºC. A congelação rápida evita a formação de grandes cristais de
gelo.
● Inibe o crescimento de todos os microrganismos, mas continuam a
ocorrer muito lentamente reações de autólise no alimento.
● Aplicado a carne, peixe, marisco, ervilhas e outros vegetais,
alimentos pré-cozinhados.
53. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 53
► Comparação de MÉTODOS TÉRMICOS na conservação de Alimentos
54. Biotecnologia na conservação de alimentos
54
►IRRADIAÇÃO
● Consiste na sujeição dos produtos alimentares a uma fonte de
radiação, geralmente ultravioleta ou ionizante.
● A aplicação da radiação permite destruir os microrganismos,
retardar a germinação e a maturação de alguns frutos e legumes,
destruir insetos e parasitas.
● A irradiação de espaços e utensílios de manipulação de alimentos
permite reduzir os índices de contaminação.
● Pode produzir odores e sabores desagradáveis e teme-se que
conduza à formação de produtos cancerígenos.
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano
56. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 56
► ATMOSFERA MODIFICADA
● Remoção total do ar na embalagem (no vácuo) ou substituição da
atmosfera da embalagem por uma mistura gasosa que favorece a
conservação.
● Nessa mistura é aumentada a concentração de CO2 e é diminuída
a concentração de O2, em relação ao ar atmosférico.
● Aplicado a carne, charcutaria (vácuo), frutos e vegetais (atmosfera
modificada).
► ADITIVOS ALIMENTARES
São compostos químicos adicionados aos alimentos, que permitem:
● melhorar as suas propriedades como a aparência, o sabor, a cor, a
textura e o conteúdo nutritivo ;
● melhorar a sua conservação, evitando a desidratação, a oxidação ou
o ataque de microrganismos.
57. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 57
Atualmente, é usual a introdução de aditivos na maioria dos
alimentos
Os aditivos visam melhorar a textura, a consistência, estabilizar
os alimentos, conservá-los por mais tempo ou realçar o seu sabor.
58. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 58
► ADITIVOS ALIMENTARES
● Podem mascarar a carência de certos nutrientes ou a presença de
outros sem qualidade.
● Alguns podem ser tóxicos.
● Os aditivos são referidos nos rótulos dos alimentos por um código
composto pela letra E seguida de um número com três
algarismos.
● Aplicado a refrigerantes, bolos, gelados, charcutaria, molhos,
aperitivos.
59. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 59
► FILTRAÇÃO ESTERELIZANTE
● Consiste na passagem do líquido através de um
filtro muito fino, de forma a reter os microrganismos.
● Este método tem a vantagem de permitir a
eliminação de microrganismos, conservando as
características nutritivas, sem necessidade de aplicar
aditivos alimentares.
● A filtração pode ser utilizada no tratamento da
água, sumos, vinagre, cerveja, vinho, óleos vegetais,
etc.
60. Biotecnologia na conservação de alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 60
► Vantagens da conservação
63. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
63
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano
Utilização de enzimas
64. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 64
Enzimas imobilizadas
65. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 65
As enzimas imobilizadas são utilizadas em :
● Produção de antibióticos;
● Redução dos níveis de lactose no leite;
● Conversão da glicose em frutose;
● Produção de biossensores.
66. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 66
TRANSFORMAÇÃO BIOTECNOLÓGICA DE ALIMENTOS
► Transformação por catálise microbiana
► Transformação por catálise enzimática
► Transformação por manipulação genética
► Alimentos obtidos por catálise microbiana
Bactérias - Lactococcus termophilus e Lactobacillus bulgaricus 1 :1 – iogurte
Streptococus ou Lactobacillus - queijo
67. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 67
► Alimentos obtidos por catálise microbiana
68. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 68
► Alimentos obtidos por catálise enzimática
Pectinases
► Sumos de
fruta
► Vinho
▪ aumentar o
rendimento
da produção
▪ clarificação
Papaína
e
ficina
► Carne
mais tenra
Lactase
► galactose e
glicose
O soro
processado
pode ser usado
como bebida, e
na panificação
69. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 69
► Alimentos obtidos por manipulação genética
70. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 70
► Alimentos obtidos por manipulação genética
“Arroz dourado” - arroz com elevados níveis de pró-vitamina A e
ferro.
71. Biotecnologia no melhoramento e produção de novos
alimentos
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 71
► Alimentos obtidos por manipulação genética
Alteração na maturação do fruto
72. Ponto de situação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 72
O desenvolvimento microbiano nos alimentos é influenciado pelas
características do próprio alimento e pelas condições ambientais em
que se encontra.
A deterioração pode ocorrer como resultado da atividade de
enzimas autolíticas ou da atividade de micróbios contaminantes.
As técnicas de conservação de alimentos mais utilizados têm como
base processos de frio, de calor ou processos químicos.
Os microrganismos têm lugar privilegiado nas novas biotecnologias
utilizadas na indústria alimentar, intervindo em vários processos que
conduzem ao melhoramento e à produção de novos alimentos.
Na maioria dos processos de biotecnologia microbiana, os fatores
ambientais em que decorre a fermentação são criteriosamente
controlados.
As transformações biotecnológicas dos alimentos podem efetuar-se
por: catálise microbiana; catálise enzimática e manipulação
genética.
A utilização de alimentos obtidos por transformações
biotecnológicas pode ser uma das soluções para minimizar
problemas alimentares a nível mundial.
74. Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 74
Biosfera - é um subsistema terrestre que inclui todos os
organismos existentes e as suas inter-relações, bom como
os ambientes em que se desenvolvem.
75. Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 75
Biodiversidade – é entendida como a multiplicidade de
seres vivos de diferentes espécies que se agrupam em
populações pertencente a diversas espécies que interagem
numa variedade de comunidades e de ecossistemas,
diferenciando-se a nível genético.
Redução da
biodiversidade
Introdução de
espécies
exóticas
Destruição de
habitats
Caça e pesca
intensiva
Comercialização
de seres com
valor comercial
Poluição
76. Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 76
Desflorestação – ou seja, a destruição intensiva dos
habitats florestais, tem vindo a experimentar uma tal
amplitude que põe em risco a sua imensa biodiversidade.
Entre as principais causas antrópicas de desflorestação podem
referir-se:
conversão em vastas áreas destinadas à agricultura e pecuária;
fragmentação devida à construção de vias de comunicação e
expansão de centros urbanos;
sobrexploração de madeiras;
incêndios;
poluição atmosférica;
introdução de espécies invasoras que, muitas vezes, competem
com as espécies autóctones, podendo conduzir à sua eliminação.
77. Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 77
Agricultura
Até meados do século XX praticava-se uma agricultura tradicional de
tipo familiar em regime de policultura.
A partir de meados do século XX passou-se a praticar uma agricultura
industrializada com monocultura intensiva.
Quando se pratica a agricultura, criam-se ecossistemas artificiais, os
ecossistemas agrários ou agrossistemas.
79. Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 79
Degradação dos solos
Todos dependem do solo, meio essencial ao
crescimento das plantas.
Os solos são formados por uma mistura
complexa de: componentes orgânicos,
minerais, água e ar.
O solo constitui uma camada relativamente
fina muito frágil à superfície dos continentes.
A desertificação consiste na perda da parte superior do
solo.
Como consequência terrenos agrícolas antes produtivos
ficam sem possibilidade de serem cultivados.
Esta é consequência das alterações climáticas e das ações
antrópicas.
80. Cultivo de plantas e criação de animais
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 80
Iniciou-se quando o ser humano utilizou, pela primeira vez, o
cruzamento de espécies.
Então surgiu a:
Reprodução seletiva em plantas:
clonagem de plantas;
regeneração de plantas a partir de protoplastos;
engenharia genética no melhoramento de plantas.
Reprodução seletiva de animais:
cruzamento seletivo;
engenharia genética na criação de animais.
81. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 81
Seleção de espécies fazendo cruzamentos entre plantas com
características que se desejam estejam reunidas na mesma
planta. O que permitiu o aparecimento de variedades novas e
mais rentáveis.
Selecionar novas variedades de plantas por isolamento
progressivo conduz à obtenção de novas plantas, cujo programa
genético associa caracteres que existiam separados nos
progenitores.
82. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 82
Seleção de espécies fazendo cruzamentos entre plantas com
características que se desejam estejam reunidas na mesma
planta. O que permitiu o aparecimento de variedades novas e
mais rentáveis.
Selecionar novas variedades de plantas por isolamento
progressivo conduz à obtenção de novas plantas, cujo programa
genético associa caracteres que existiam separados nos
progenitores.
83. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 83
Clonagem de plantas
O termo clonar diz respeito a processos de reprodução que
originam descendência geneticamente idêntica.
O conjunto de
indivíduos
geneticamente
idênticos obtidos
por multiplicação
vegetativa num
processo de
clonagem constitui
um clone.
84. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 84
Clonagem por micropropagação:
remoção dos explantes;
colocação do explante num meio de cultura;
desenvolvimento do explante num meio de cultura controlado e
formação de uma calo;
transferência de fragmentos do calo para meios de cultura
sucessivos a fim de obter plantas jovens.
85. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 85
Totipotência – quando cada célula viva e nucleada tem a
capacidade de se diferenciar em qualquer tipo de célula e formar
diferentes tecidos, é crucial nos processos de clonagem.
Clonagem de plantas
Vantagens Desvantagens
Utilização de um só indivíduo,
que é selecionado pelas suas
características.
As características
selecionadas encontram-se em
todo o clone.
As plantas apresentam maior
vigor.
Produção numerosa, rápida,
homogénea e económica.
Técnica altamente
especializada.
Pode conduzir a uma redução
considerável da diversidade das
espécies cultivadas.
A homogeneidade das
culturas pode torná-las mais
sensíveis a doenças e à
alteração do meio.
86. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 86
Regeneração de plantas a partir de protoplastos
As células vegetais encontram-se ligadas às células ajacentes
por uma matriz de pectinas.
A matriz e a parede celular podem ser degradadas por
processos mecânicos ou enzimáticos.
A destruição da matriz e da parede conduz ao isolamento de
células vegetais que se designam por protoplastos.
87. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 87
Engenharia genética no melhoramento de plantas
88. Reprodução seletiva de plantas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 88
Engenharia genética no melhoramento de plantas
Transgenes – genes isolados com interesse e transferidos para o
genoma de outro organismo.
Transgénese – transformação genética que conduz à obtenção de
Organismos Geneticamente Modificados (OGM).
As plantas apresentam características que facilitam o melhoramento
genético:
possuem um ciclo de vida curto, o que permite uma seleção
rápida de novas características;
podem ser autofecundadas, permitindo a fixação de uma nova
característica introduzida;
produzem numerosa descendência, o que permite o aparecimento
de mutações, aumentando a diversidade.
89. Reprodução seletiva de animais
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 89
Semelhante à das plantas.
Cruzamentos entre animais com certas características para obter
organismos com as características desejadas.
Globalmente, entre as razões que levam os criadores a selecionar
animais, destacam-se:
produção de melhor carne, leite e ovos;
obtenção de maior descendência;
obtenção de animais mais resistentes a doenças e a parasitas.
91. Reprodução seletiva de animais
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 91
Engenharia genética na criação de animais
A transgénese animal foi realizada com sucesso, pela primeira vez
em 1982.
Animais geneticamente modificados são utilizados como modelos
para o estudo de doenças humanas.
Mais do que nas plantas, nos animais levantam-se questões
éticas, tais como:
interesses económicos do processo;
possibilidade destes fugirem do “laboratório” e começarem a
cruzarem-se com as espécies naturais;
bem-estar dos animais.
92. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 92
Pragas – são organismos que reduzem a qualidade, a
possibilidade de utilização e o valor dos recursos úteis.
Em Portugal o exemplo mais conhecido foi a ação da filoxera sobre as
vinhas, no século XIX.
93. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 93
Que meios podem ser utilizados para proteger as culturas das
pragas?
Podem ser utilizados diferentes processos:
Luta química – que implica a utilização de pesticidas, produtos
químicos que combatem espécies nocivas ou que funcionam como
reguladores de crescimento.
Luta biológica – é um processo natural que desde sempre
existiu na natureza.
Luta integrada – associa técnicas de métodos de proteção
biológica e química.
Controlo genético – recorre-se à engenharia genética para
selecionar as característias que interessam.
94. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano
94
Luta química
Conforme o seu espetro de ação os pesticidas pode ser classifcados em:
Pesticidas Características e modo de atuação
Inseticidas
Eliminam insetos e podem atuar de diferentes modos:
contacto, penetrando através da cutícula;
ingestão, sendo absorvidos com os alimentos;
asfixa;
inseticidas sistémicos, são transportados pela seiva
das plantas e são absorvidos simultaneamente com a seiva
pelos insetos consumidores.
Herbicidas
Herbicidas totais, que eliminam todas as plantas, mas o
seu uso na agricultura é limitado.
Herbicidas seletivos que atuam apenas sobre
determinadas espécies e podem:
inibir a germinação das sementes, impedindo o
desenvolvimento das plântulas;
bloquear a fotossíntese.
Fungicidas
Combatem fungos, como o míldio e o oídio, entre outros,
que parasitam plantas:
inibindo a germinação de esporos;
destruindo os fungos que vivem sobre as plantas,
impedindo a sua reprodução.
95. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano
95
Luta química
O tempo durante o qual, após a aplicação, o pesticida mantém a sua
toxicidade designa-se por persistência.
A aplicação de pesticidas com um determinado fim pode afetar outras
populações dos ecossistemas, tendo dois tipos de efeitos indesejáveis:
Bioacumulação – ocorre devido à acumulação das moléculas dos
pesticidas em tecidos e órgãos ou na água levando a sua propagação.
Bioampliação – à medida que vai percorrendo a cadeia alimentar a
concentração de pesticidas vai sendo cada vez maior.
Investigação sobre a luta química
Os cientistas continuam a investigas no sentido de encontrar
pesticidas que:
sejam extremamente seletivos, matando apenas a praga-alvo;
sejam inócuos para as outras espécies;
sejam facilmente degradáveis em compostos inofensivos, após o
objetivo da sua aplicação ter sido atingido;
não causem resistência genética nos ornganismos-alvo;
deem benefícios, em termos de custos, quando aplicados.
96. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 96
Luta Biológica
É composta por diferentes estratégias:
Organismos auxiliares – consiste na utilização de seres vivos na
luta contra as pragas.
Luta biológica
Vantagens Desvantagens
É específica para a praga ou
doença a combater.
Pode perpetuar-se a sua ação,
desde que as populações de
predadores ou de parasitas
estejam estabelecidas.
Minimiza a resistência
genética.
Não levanta problemas de
toxicidade para outros
organismos.
Pode levar anos de investigação para se
compreender como uma determinada
praga interatua com os vários inimigos,
para escolher o melhor agente.
Muitas vezes a ação é lente e é mais
difícil de aplicar do que os pesticidas
convencionais.
Os auxiliares devem ser protegidos dos
pesticidas aplicados nas áreas
circundantes.
Podem multiplicar-se em alguns casos,
atuando noutras espécies, tornando-se
eles próprios uma praga.
97. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 97
Luta Biológica
É composta por diferentes estratégias:
Feromonas – são substâncias químicas produzidas por certos
animais que têm um efeito comunicacional à distância.
Controlo de pragas por feromonas
Vantagens Desvantagens
São dirigidas somente para indivíduos de
uma espécie.
São eficazes em pequenas quantidades.
A possibilidade de causarem resistência
genética é mínima.
Não são perigosas para outras espécies.
São caras.
É demorado o processo de
investigação para identificar,
isolar e produzir um produto
específico para cada praga ou
predador.
Esterilização de machos – esterilização é realizada utilizando:
métodos físicos – recorrendo a radiação ionizante;
métodos químicos – substâncias químicas que quando ingeridas
pelos machos os torna estéreis.
98. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 98
Luta Integrada
Programa de gestão integrada de pragas
Vantagens Desvantagens
Reduz o uso de pesticidas e os
custos no controlo de pragas.
Aumenta os lucros das
colheitas.
Reduz o desenvolvimento de
resistência genética.
Reduz a utilização de
fertilizantes e de água para rega.
Previne a poluição, reduzindo
os riscos para a saúde humana e
para a vida em geral.
Requer um conhecimento rigoroso de
cada situação de praga.
É um processo mais lento do que a
aplicação dos pesticidas convencionais.
O método desenvolvido para uma
colheita numa determinada área pode
não ser aplicável em áreas diferentes,
com diferentes condições de
desenvolvimento.
Embora a longo prazo os custos sejam
mais baixos do que os custos com a
aplicação de pesticidas convencionais, os
custos iniciais podem ser mais altos.
99. Controlo de pragas
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 99
Controlo genético
Tem levado a resultados encorajadores em diferentes aspetos:
redução de custos no controlo de pragas;
redução da quantidade de pesticidas e de fertilizantes.
100. Ponto de situação
Cláudia Barros Moreira
2020/2021 Biologia 12.º Ano 100
Com a reprodução seletiva, o ser humano pretende obter uma
maior produtividade tanto na cultura de plantas como na criação de
animais.
Admite-se que a transgénese detém um enorme potencial
enquanto solução para os problemas de alimentação no mundo.
O desenvolvimento de certas técnicas que procuram rentabilidade
máxima conduz a sucessos de produção consideráveis, mas pode
ter consequências nefastas para a saúde humana e para o próprio
meio.
Os avanços da biotecnologia em diversas áreas da alimentação
humana são acompanhados de implicações sociais, económicas e
éticas.