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Microrganismos e indústria alimentar.pdf
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- 3. Biologia Processos de transformaçãode alimentos por microrganismos Atualmente, as transformações dos produtos alimentares em grandes quantidades é feita nos biorreatores.
- 4. 1.1 Fermentação eatividade enzimática 1.2 Fatores que afetam a atividade enzimática 1.3 Inibição enzimática 1.4 Controle de vias metabólicas 1.5 Fermentações
- 5. Pode a biotecnologiaresolver os problemas de produção e de conservação de alimentos? De que forma os microrganismos transformam os alimentos? Como se caracteriza a atividade enzimática?
- 6. História da humanidade:processos com objetivo de produzir e transformar alimentos Importância dos microrganismos: Pasteur provou que na fermentação alcoólica intervêm microrganismos (1857) No presente: A biotecnologia permite métodos mais sofisticados do que nas técnicas tradicionais Aumento da produtividade Estabilização da qualidade dos alimentos obtidos Alimentos produzidos ou transformados por microrganismos.
- 7. Fermentação e atividadeenzimática Metabolismo: conjunto de todos os processos químicos realizados por um organismo Processos fermentativos resultam do metabolismo dos microrganismos Reações celulares com transferências de energia: Metabolismo. Anabolismo- síntese de moléculas complexas a partir de moléculas simples, com consumo de energia Catabolismo- degradação de moléculas complexas, formando-se moléculas simples, com libertação de energia Metabolismo
- 8. Fermentação e atividadeenzimática Energia de ativação. Ligações químicas: quebra e formação requerem energia (cinética) Geralmente, necessário fornecer energia ao sistema, para desencadear a reação – energia de ativação Reação exergónica ou exoenergética- os produtos possuem maior quantidade de energia do que os reagentes Reação endergónica ou endoenergética- os produtos possuem menor quantidade de energia do que os reagentes
- 9. Fermentação e atividadeenzimática Enzimas- são catalisadores biológicos/biocatalisadores, diminuem a energia de ativação necessária para o início de uma reação química Enzimas- aceleram reações químicas a nível celular Permitem o metabolismo sem alterar condições de temperatura As enzimas diminuem a energia de ativação.
- 10. Fermentação e atividadeenzimática Especificidade de enzimas: cada enzima catalisa apenas um tipo de reação, e grande parte atua apenas sobre um determinado substrato Especificidade absoluta- enzima atua apenas sobre um tipo de substrato (ex. amílase) Especificidade relativa- enzima atua sobre um grupo de substratos, quimicamente semelhantes Centro ativo- região da enzima de ligação ao substrato Complexo enzima-substrato- ligação entre substrato e centro ativo Formação do complexo enzima-substrato. Produto- resulta da transformação do substrato
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- 12. Fermentação e atividadeenzimática Algumas enzimas exclusivamente de natureza proteica Formação do complexo enzima-substrato. Algumas enzimas apenas se tornam ativas quando ligadas a outras substâncias - cofatores Apoenzima- molécula de natureza proteica Cofator- substância de natureza não proteica Holoenzima- enzima ativa, resultante da ligação apoenzima-cofator Ex. iões metálicos (magnésio (Mg2+), cálcio (Ca2+), ferro (Fe2+), cobre (Cu2+); coenzimas (compostos de natureza não proteica, como vitaminas)
- 13. Fatores que afetamatividade enzimática Fermentação e atividade enzimática Temperatura: baixa ou elevada, inativação de enzimas como a catalase Inativação reversível Inativação irreversível Estrutura globular das proteínas é afetada pela temperatura Desnaturação: sujeitas a temperaturas elevadas, as proteínas perdem atividade biológica por modificação do centro ativo Compactação: sujeitas a temperaturas baixas, as ligações com o substrato são dificultadas, mas a situação é reversível Desnaturação de uma enzima.
- 14. Fatores que afetamatividade enzimática pH: pode alterar a distribuição de cargas elétricas; interfere com conformação do centro ativo Fermentação e atividade enzimática Fatores que condicionam a atividade enzimática. Temperatura, pH, concentração da enzima e concentração do substrato
- 15. Inibição enzimática Fermentação eatividade enzimática Inibidores- moléculas que inibem as enzimas, de forma reversível ou irreversível Inibição reversível Inibição irreversível - Ligação temporária dos inibidores à enzima - Após dissociação a enzima permanece funcional - Ligações fracas entre enzima e inibidor - Ligação permanente dos inibidores à enzima - Inativação ou destruição da enzima - Por exemplo: venenos Inibição competitiva ou não competitiva
- 16. Inibição enzimática Fermentação eatividade enzimática Inibição competitiva Inibição não competitiva - Inibidor competete com substrato normal - Inibidor estruturalmente idêntico ao substrato - Ocupa temporariamente o centro ativo, depende da relação entre concentração do inibidor e concentração do substrato - Inibidor liga-se à enzima num local que não o centro ativo - Inibidor estruturalmente diferente do substrato - Inativação da enzima por alteração da conformação do centro ativo
- 17. Controle de viasmetabólicas Fermentação e atividade enzimática Uma célula > Diversas enzimas > Diversas reações Reações ocorrem de forma sequencial e não isolada Via metabólica: cadeia de reação, catalisada por uma sequência de enzimas, em que o produto de uma reação é usado como substrato da seguinte Regulada por substâncias que se ligam à enzima – centro alostérico – e modificando a sua conformação Esquema simplificado de uma via metabólica.
- 18. Fermentação: processo metabólicorealizado por alguns microrganismos com objetivo de obter energia a partir de nutrientes (processo catabólico) Fermentação e atividade enzimática Conjunto de reações de oxidação-redução, catalisadas por enzimas, na ausência de oxigénio Compostos orgânicos como dadores e aceitadores de eletrões, produção de ATP por fosforilação do substrato Glicólise (via de Embden-Meyerhof): via metabólica que conduz à fermentação da glicose (presença ou ausência de O2) Na ausência de O2: 1. Formação de gliceraldeído-3-fosfato: formação de 2 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (sem síntese ATP) 2. Formação de ácido pirúvico: reações de oxidação e de redução, formação de 2 moléculas de ácido pirúvico (com síntese de moléculas de ATP) 3. Redução do ácido pirúvico: reações de oxidação e de redução, formação de produtos de fermentação (etanol, dióxido de carbono, ácido láctico, ácido acético, etc.)
- 19. Via metabólica dedegradação da glicose (glicólise) e formação de produtos de fermentação.
- 20. Biologia Biologia Realizada por leveduras, comprodução de etanol e dióxido de carbono. Produção de alimentos Fermentação Alcoólica Lática Realizada por bactérias láticas, com produção de ácido lático. Glicose (C6H12O6) Ácido pirúvico (3C) Ácido pirúvico (3C) Ácido lático (C3H8OH) NAD 2 NAD+ 2 ADP + 2P 2 NADH 2 ATP Bactéria do ácido lático NADH2 NAD NADH2 Ácido lático (C3H8OH) Glicose (C6H12O6) Ácido pirúvico (3C) Ácido pirúvico (3C) Etanol (C3H8OH) Etanol (C3H8OH) CO2 CO2 2 NAD+ 2 ADP + 2P 2 NADH 2 ATP Levedura NAD NADH2 NAD NADH2
- 21. Diversos tipos defermentação: alguns responsáveis por produtos alimentares humanos Fermentação e atividade enzimática Diversidade de produtos > Diversidade de reações de redução do ácido pirúvico Diversidade de enzimas + Diversidade de condições ambientais dependentes Tipos de fermentação mais relevantes: láctica e alcoólica (acética, mas não é verdadeira fermentação)
- 22. Fermentação láctica: envolvimentode bactérias e formação de ácido láctico Fermentação e atividade enzimática Fermentação homoláctica: produção de grandes quantidades de ácido láctico, o principal produto obtido; fabrico de iogurtes e queijos, bactérias Lactobacillus sp. e Streptococcus sp. Fermentação heteroláctica: formação de ácidos láctico e outros produtos, como ácido acético, etanol e dióxido de carbono, fabrico de certos queijos e leites fermentados
- 23. Fermentação alcoólica: envolvimentode leveduras (na ausência de O2), em particular Saccharomyces cerevisae, produção de etanol e dióxido de carbono Fermentação e atividade enzimática Produção de: Bebidas alcoólicas- obtenção do etanol, evaporando-se o CO2, por ação de leveduras Pão- obtenção do dióxido de carbono, que forma bolhas que ficam aprisionadas na massa, e evaporação do álcool
- 24. “Fermentação” acética: produçãode vinagre por alteração do vinho, por ação de bactérias acéticas Fermentação e atividade enzimática Bactérias do género Acetobacter e Gluconobacter, crescem na superfície do vinho ou outras bebidas alcoólicas “Fermentação” no sentido clássico- alteração de um composto orgânico por ação de microrganismos Bactérias promovem oxidação do etanol com formação de ácido acético Alimentos produzidos ou transformados por microrganismos.
- 25. Um exemplo dereação anabólica poderá ser a) a hidrólise do ATP. b) a desaminação no ciclo de Krebs. c) a lise da glicose. d) a fosforilação de ADP em ATP. Numa reação endoenergética a) a energia de ativação é inferior à energia acumulada nos produtos. b) a energia acumulada nos produtos é inferior à energia de ativação. c) não é requerida energia de ativação. d) apenas está envolvida energia de ativação.
- 26. As RNA polimerasesatuam sobre genes, ao nível da transcriação. Classifica estas enzimas quanto à sua especificidade. As RNA polimerases apresentam especificidade relativa (atuam sobre um grupo de substratos de natureza idêntica).
- 27. Indica qual dassituações representadas na imagem, (a) ou (b), poderá corresponder a inibição enzimática. Situação (b). Representação da ação enzimática (imagem retirada de https://wikiciencias.casadasciencias.org/ Refere qual o tipo de inibição enzimática representada. Inibição enzimática competitiva.
- 28. Faz corresponder umalgarismo da coluna II a cada um dos conceitos da coluna I. A- 6 B- 1 C- 2 D- 7 E- 4 Coluna I Coluna II A. Centro ativo. B. Ligação do substrato à enzima. C. Libertação de produtos da reação. D. Inibidor enzimático. E. Inibidor compete com o substrato. 1. Etapa (1) 2. Etapa (2) 3. Etapa (3) 4. Etapa (4) 5. Elemento S 6. Elemento A 7. Elemento I Representação da ação enzimática (imagem retirada de https://wikiciencias.casadasciencias.org/
- 29. Explica por querazão a velocidade de uma reação enzimática não aumenta indefinidamente com o aumento da concentração de substrato. A reação enzimática implica a ligação da enzima ao substrato (formação do complexo enzima-substrato): apenas quando é libertado o produto da reação, a enzima volta a ficar livre para nova ligação ao substrato, pelo que o aumento da concentração deste não é acompanhado, de forma indefinida, por um aumento da velocidade da reação enzimática.
- 30. Relaciona os processosfermentativos com a conservação de produtos alimentares, indicando o(s) fator(es) que afeta(m) a atividade enzimática dos microrganismos que provocam oxidação dos alimentos. Durante alguns processos fermentativos podem formar-se ácidos, que alteram o pH da mistura. A diminuição do pH poderá inibir a atividade enzimática de microrganismos que causam a oxidação de alimentos, conservando assim os mesmos/aumentando o seu prazo de validade.