AP3 - EIRO

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● ROTEIRO DE ATIVIDADE PRESENCIAL (AP) 
 
Disciplina: Biotecnologia e Enzimologia 
Professor(a): Suelen Pereira Ruiz Herrig 
Roteiro de atividade presencial: AP1 ( ); AP2 ( ); AP3 ( X ) 
 
 
1. Orientações de autoestudo para Atividade Presencial 
Prezado aluno, segue abaixo o material didático a ser estudado para orientá-lo no 
desenvolvimento da Atividade Presencial (AP). 
Material Didático 
Materiais de Autoestudo 
(Aluno: os materiais 
indicados pelo professor, 
devem ser lidos e estudados 
previamente as atividades 
práticas) 
Esterilização em processos fermentativos 
Controle nos processos fermentativos 
Recuperação e purificação de produtos em 
processos fermentativos 
Enzimas 
Aulas/Vídeos conceituais 
(Aluno: as Aulas/Vídeos 
indicados pelo professor, 
devem ser assistidos 
previamente as atividades 
práticas) 
Unidades III (aulas 4, 5, e 6) 
Unidade IV (aulas 1, 2, 3, 4, 5 e 6) 
Materiais Complementares 
(Aluno: os materiais 
indicados pelo professor, 
podem ser utilizados como 
complemento as atividades 
práticas) 
AQUARONE, Eugenio (Coord.). Biotecnologia 
industrial: biotecnologia na produção de 
alimentos. São Paulo: Edgard Blucher. 
BORZANI, Walter (Coord.) Biotecnologia 
industrial: fundamentos. São Paulo: Edgard 
Blucher. 
LIMA, Urgel de Almeida (Coord.). Biotecnologia 
industrial: processos fermentativos e 
enzimáticos. Sao Paulo: Edgard Blucher. 
 
TORTORA, G. J. et al. Microbiologia. 12. ed. 
Editora Artmed. Porto Alegre, 2017. MADIGAN, 
M. T.; MARTINKO, J. M.; DUNLAP, P. V.; 
CLARK, D. P. Microbiologia de Brock. Porto 
Alegre: Editora Artmed. 
 
2. Orientações para Atividade Presencial (Etapa 1 e Etapa 2) 
 
2.1. Vídeo (s) de Orientação da Atividade Presencial: 
Link dos Vídeos 
Link do vídeo da explanação 
(produzido pelo professor) 
Link: https://youtu.be/2Q-CTvuFz0s 
 
Link(s) de vídeo e/ou 
imagem(s) para demonstração 
da prática (produzido pelo 
professor ou terceiros) 
Neste quadro é importante o professor organizar 
os links disponíveis para que o tutor e os alunos 
saibam o que deve ser assistido em cada etapa. 
Link Etapa 1: https://youtu.be/XNfN-
2zKVs4?si=ez5TC-i1y75tTw7i 
 
 
Link da etapa 2: 
 
 
3. Contextualização e preparação para a atividade presencial: 
A esterilização é uma etapa importante nos processos fermentativos, uma vez que os 
microrganismos utilizados na fermentação são sensíveis à contaminação por 
microrganismos indesejados. A esterilização envolve a eliminação de todos os 
microrganismos presentes no meio de cultura, equipamentos e instalações. Isso é 
geralmente alcançado por meio de calor (autoclavagem), filtração, radiação ou 
agentes químicos esterilizantes. 
O controle é essencial para otimizar os processos fermentativos. Isso inclui o 
monitoramento de variáveis como pH, temperatura, agitação, aeração, concentração 
de nutrientes e densidade celular. O controle preciso desses parâmetros ajuda a 
maximizar a produção de produtos desejados, minimizar subprodutos indesejados e 
garantir a segurança do processo. 
 
Após a fermentação, é necessário recuperar e purificar os produtos desejados. Isso 
geralmente envolve várias etapas, como filtração, centrifugação, cromatografia e 
precipitação, a fim de separar e purificar os produtos de interesse a partir do meio de 
cultura e outros componentes. 
 
Enzimas 
A enzimologia é o estudo das enzimas, proteínas que atuam como catalisadoras de 
reações químicas em sistemas biológicos. As enzimas desempenham um papel 
fundamental em processos biológicos e industriais, acelerando reações químicas e 
permitindo que ocorram em condições suaves de temperatura e pressão. 
A produção de enzimas envolve o cultivo de microrganismos produtores de enzimas 
em larga escala. Os microrganismos podem ser fermentados em biorreatores e as 
enzimas são geralmente secretadas no meio de cultura. Após a produção, as enzimas 
são recuperadas e purificadas para uso em diversas aplicações. 
A imobilização de enzimas é uma técnica que fixa as enzimas em suportes sólidos ou 
matrizes, permitindo sua reutilização em processos industriais. Isso aumenta a 
estabilidade e eficiência das enzimas, reduzindo os custos de produção. 
O estudo da cinética enzimática envolve a compreensão de como as enzimas 
catalisam reações químicas, incluindo a determinação de parâmetros como a 
velocidade máxima (Vmax) e a afinidade pelo substrato (Km). Além disso, a 
temperatura, pH e concentração de substrato afetam a atividade enzimática. 
As enzimas têm uma ampla gama de aplicações na indústria, agricultura, medicina e 
pesquisa. Elas são usadas na produção de alimentos, detergentes, biocombustíveis, 
diagnóstico médico, terapia génica e muito mais. Seu uso se baseia na especificidade, 
eficiência e versatilidade das enzimas em reações bioquímicas. 
 
4. Objetivo da atividade: 
Reforçar a importância da compreensão do controle e recuperação de produtos 
em processos fermentativos, compreender a importância do estudo das enzimas, bem 
como aplicar os conhecimentos obtidos nas aulas conceituais. 
 
5. Descrição da Atividade 
5.1. Etapa 1: 
 
A atividade será realizada: 
( ) Individual 
( ) Em grupo 
( x ) Em dupla 
Formato da entrega 
( ) Texto 
( ) Foto 
( ) Vídeo 
(x ) Questionário 
( ) Áudio 
( ) Outro: 
 
Atividade prática: Enzima lactase 
 
Materiais 
300 mL Leite integral pasteurizado (por bancada) 
Comprimidos de lactase (enzima) 
Tiras de teste de glicose 
4 erlenmeyers de 100 mL 
4 Tubos de ensaio 
4 Pipetas de 5 mL 
4 pipetas de 1 mL 
1 Termômetro 
1 Banho-maria (se não tiver banho-maria, pode improvisar com panela e água morna) 
Balança de precisão 
Cronômetro 
Água destilada 
pHmetro ou tiras de pH 
Almofariz e pistilo 
1 Proveta de 100 mL 
Procedimento 
Preparação das Soluções de Lactase 
 
Dissolver comprimidos de lactase em água destilada ou usar uma solução de lactase 
comercial. 
Preparar diferentes concentrações de lactase, por exemplo, 1%, 2%, e 5%. 
Experimento: Hidrólise da lactose pelo lactase 
1. Dividir o leite em quatro amostras de 50 mL cada em frascos erlenmeyer: 
 Amostra 1: Controle (sem tratamento) 
 Amostra 2: Tratada com 100 mg de lactase (adicionar 100 mg de enzima, que 
equivale a um comprimido). 
 Amostra 3: Tratada com 200 mg de lactase (adicionar 100 mg de enzima, que 
equivale a dois comprimidos). 
 Amostra 4: Tratada com 500 mg de lactase (adicionar 100 mg de enzima, que 
equivale a cinco comprimidos). 
2. Adicionar as soluções de lactase correspondentes às amostras 2, 3 e 4. Para 
a amostra 2 adicionar 0,5 mL, para amostra 3 adicionar 1 mL, e para amostra 4 
adicionar 4 mL. 
3. Incubar todas as amostras em banho-maria a 37 °C por 30 minutos. 
4. Retirar alíquotas de 5 mL de cada amostra a cada 10 minutos (0, 10, 20 e 30 
minutos) e medir a concentração de glicose usando um glucometro ou tiras de 
teste de glicose. 
5. Registrar os resultados obtidos. 
 
Exercícios 
1) Preencha a tabela abaixo com as concentrações de glicose medidas para cada 
tempo e amostra: 
Tempo (min) Controle 1% lactase 2% lactase 5% lactase 
0 267 331 288 325 
10 247 196 294 284 
20 229 254 337 236 
30 310 322 284 338 
 
2) Compare as concentrações de glicose das diferentes amostras ao longo do 
tempo. E explique como a concentração de lactase afeta a hidrólise da lactose 
no leite. 
 
1% de Lactase: 
Tempo 10 min: A glicose diminui para 196 mg/dL. Isso pode ser devido a um erro de 
pipetagem, leitura ou uma reação lenta de hidrólise. 
Tempo 20 min: A glicose aumenta para 254 mg/dL, indicando que a enzima começou 
a atuar mais efetivamente. 
Tempo 30 min: A concentração de glicose chega a 322 mg/dL, mostrando que a 
hidrólise da lactose continua, mas de forma limitada pela concentração da enzima. 
2% de Lactase: 
Tempo 10 min: A glicose aumenta para 294 mg/dL, indicando que a enzima está 
hidrolisandoa lactose de forma mais eficaz do que na concentração de 1%. 
Tempo 20 min: A glicose chega a 337 mg/dL, indicando uma hidrólise progressiva. 
Tempo 30 min: A concentração cai ligeiramente para 284 mg/dL. Essa queda pode 
ser resultado de fatores como a precisão do glicosímetro ou mudanças na temperatura 
que afetam a atividade enzimática. 
5% de Lactase: 
Tempo 10 min: A concentração diminui para 284 mg/dL, o que pode indicar uma 
variação devido à precisão do glicosímetro ou erros na pipetagem. 
Tempo 20 min: A glicose cai para 236 mg/dL, sugerindo possível interferência 
experimental. 
Tempo 30 min: A glicose aumenta para 338 mg/dL, indicando que a enzima continua 
ativa, mas com variações que podem ser atribuídas à precisão do equipamento e 
estabilidade da temperatura. 
A hidrólise da lactose é afetada pela concentração de lactase, indicando que a maior 
concentração de enzima acelera a conversão da lactose em glicose. 
Possíveis Interferências: Pequenas variações na pipetagem, na precisão do 
glicosímetro e na temperatura podem influenciar os resultados, lembrando que o 
exercício foi realizado por alunos diferentes. O controle dessas variáveis é essencial 
para garantir a consistência dos dados. 
 
De acordo com os conteúdos estudados nas unidades de aulas, responda as 
questões abaixo: 
3) Qual é a temperatura e o tempo típicos de esterilização por vapor úmido 
(autoclavagem) geralmente recomendados para a esterilização eficaz de meios 
de cultura e equipamentos em processos fermentativos biotecnológicos? 
 
a) 37°C por 30 minutos 
b) 100°C por 5 minutos 
c) 121°C por 15 minutos 
d) 50°C por 60 minutos 
e) 80°C por 45 minutos 
 
4)Qual é a importância da agitação e aeração em um biorreator durante um 
processo fermentativo? 
a) A agitação e aeração não têm importância em processos fermentativos. 
b) A agitação e aeração promovem a morte dos microrganismos. 
c) A agitação e aeração controlam a temperatura dentro do biorreator. 
d) A agitação promove a dispersão dos microrganismos e a aeração fornece oxigênio, 
essenciais para o crescimento e metabolismo dos microrganismos. 
e) A agitação e aeração reduzem a pressão no biorreator. 
 
5)O controle e o monitoramento dos parâmetros em processos fermentativos 
são fundamentais para garantir o sucesso da produção de biomassa, produtos 
metabólicos ou outras substâncias de interesse. A respeito da principal 
finalidade do controle e monitoramento em processos fermentativos na 
biotecnologia, analise as afirmativas abaixo: 
I. Maximizar a concentração de microrganismos no fermentador, pois não tem 
relação com o produto final. 
II. Minimizar o consumo de nutrientes durante o processo, para aumento a 
obtenção de produto final. 
III. Manter a temperatura variando ao longo da fermentação. 
IV. Garantir condições ideais para o crescimento e metabolismo dos 
microrganismos. 
V. Reduzir o tempo de fermentação para aumentar a produtividade, mesmo que 
ocorra interferência no produto final. 
São corretas as afirmativas: 
a) I apenas 
b) I, II, III 
c) I, IV 
d) IV apenas 
 
e) I, III, IV 
 
6) Nas etapas finais dos processos fermentativos, realiza-se os procedimentos 
de recuperação e purificação dos produtos finais. Qual é a principal finalidade 
da etapa de precipitação durante a recuperação e purificação de produtos 
biotecnológicos? 
a) Aumentar a concentração de microrganismos no meio de cultura, visando um 
aumento de biomassa. 
b) Promover a formação de cristais no produto final, para facilitar o acondicionamento 
do produto. 
c) Separar proteínas com base na afinidade, para que o produto tenha alto grau e 
purificação. 
d) Remover impurezas sólidas do meio de cultura, e assim evitar contaminantes 
inadequados. 
e) Separar o produto desejado do restante da solução. 
 
7) Associe o número E.C. à categoria correta de classificação de enzimas de 
acordo com a Comissão de Enzimas (E.C.) da União Internacional de Bioquímica 
e Biologia Molecular (IUBMB): 
(1) Oxidorredutases 
(2) Transferases 
(3) Hidrolases 
(4) Liases 
(5) Isomerases 
(6) Ligases 
(A) Enzimas que catalisam a formação de ligações covalentes entre moléculas. 
(B) Enzimas que catalisam reações de oxidação-redução. 
(C) Enzimas que atuam na transferência de grupos funcionais entre moléculas. 
(D) Enzimas que catalisam reações de hidrólise. 
(E) Enzimas que promovem rearranjos intramoleculares de átomos. 
(F) Enzimas que não se encaixam em nenhuma das categorias anteriores. 
 
Assinale a alternativa correta: 
a) 1B, 2C, 3D, 4E, 5F, 6A 
 
b) 1C, 2B, 3F, 4E, 5D, 6A 
c) 1D, 2C, 3B, 4F, 5A, 6E 
d) 1A, 2D, 3F, 4C, 5B, 6E 
e) 1B, 2D, 3C, 4F, 5A, 6E 
 
5.2. Etapa 2: 
 
A atividade será realizada: 
( x ) Individual 
( ) Em grupo 
( ) Em dupla 
Formato da entrega 
( ) Texto 
( ) Foto 
( ) Vídeo 
( X ) Questionário 
( ) Áudio 
( ) Outro: 
 
A etapa 2 se refere ao estudo por meio de um questionário do conteúdos 
estudados nas aulas. 
1) Durante um experimento de cinética enzimática, você observa que, à medida 
que a temperatura aumenta, a velocidade da reação também aumenta até atingir 
um ponto em que a velocidade começa a diminuir rapidamente. Além disso, você 
nota que a enzima parece perder sua atividade após atingir essa temperatura 
crítica. Qual é o termo usado para descrever esse ponto crítico de temperatura? 
a) Ponto de saturação da enzima. 
b) Ponto de pH ótimo. 
c) Ponto de máxima atividade enzimática. 
d) Ponto de desnaturação da enzima. 
e) Ponto de equilíbrio da reação. 
 
 
2) Em relação cinética enzimática, selecione a alternativa que corresponde com 
o que a constante de Michaelis-Menten (Km) representa na cinética enzimática. 
a) A velocidade máxima da reação enzimática. 
b) A concentração de substrato na qual a velocidade da reação é metade da Vmax. 
c) A afinidade da enzima pelo produto da reação. 
d) A taxa de degradação da enzima. 
e) A velocidade da reação na ausência de substrato. 
3) Qual método de purificação é frequentemente usado para separar proteínas 
com base em suas diferenças na carga elétrica, permitindo a separação de 
proteínas carregadas de maneira diferente? 
a) Filtração por membrana. 
b) Cromatografia de afinidade. 
c) Cromatografia de troca iônica. 
d) Precipitação com solventes. 
e) Filtração por tamanho. 
 
4) Qual das seguintes técnicas de imobilização de enzimas é mais adequada 
quando se deseja uma ligação estável e permanente, mesmo em condições 
adversas? 
a) Adsorção. 
b) Ligação covalente. 
c) Encapsulação. 
d) Entrelaçamento. 
e) Fixação física. 
 
5) Selecione a alternativa que corresponde com a função das enzimas do malte, 
como a alfa-amilase e a beta-amilase, no processo de produção de cerveja, 
especificamente durante a mosturação: 
a) As enzimas do malte são responsáveis pela filtragem do mosto cervejeiro. 
b) Elas são responsáveis pela adição de lúpulo à cerveja. 
c) As enzimas do malte convertem o amido do malte em açúcares fermentáveis 
durante a mosturação. 
d) Elas são responsáveis pela clarificação da cerveja antes do envase. 
 
e) Aumentar a produção de ácidos orgânicos para melhorar a característica sensorial 
do produto. 
 
6) Qual é a fonte primária da enzima bromelina e em que tipo de produtos ela é 
frequentemente utilizada? 
a) A fonte primária da bromelina é a uva e é usada em produtos de panificação. 
b) A fonte primária da bromelina é o abacaxi e é usada em produtos de panificação. 
c) A fonte primária da bromelina é o trigo e é usada em produtos de panificação. 
d) A fonte primária da bromelina é o milho e é usada em produtos lácteos. 
e) A fonte primária da bromelina é o queijo e é usada em produtos cárneos. 
 
7) Qual é a fonte primária da enzima pancreatina e em que processo biológico 
ela desempenha um papel fundamental? 
a) A fonte primária da pancreatina é o abacaxi e ela desempenha um papel 
fundamental na fermentação decerveja. 
b) A fonte primária da pancreatina é o milho e ela desempenha um papel fundamental 
na produção de pães. 
c) A fonte primária da pancreatina é o pâncreas animal e ela desempenha um papel 
fundamental na digestão de alimentos no trato digestivo. 
d) A fonte primária da pancreatina é o arroz e ela desempenha um papel fundamental 
na fabricação de açúcar. 
e) A fonte primária da pancreatina é o cogumelo e ela desempenha um papel 
fundamental na produção de queijo. 
 
8) Suponha que você está investigando a atividade da enzima amilase, que 
catalisa a hidrólise do amido em glicose. Você possui várias soluções de amido 
com diferentes concentrações (0,1%, 0,5%, 1%, 2%, e 5%). 
O procedimento experimental realizado por você foi da seguinte forma: 
Procedimento Experimental: 
Preparou 5 tubos de ensaio, cada um contendo 10 mL de solução de amido nas 
seguintes concentrações: 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, e 5%. 
Adicionou a mesma quantidade de solução de amilase a cada tubo. 
Incubou os tubos a 37°C por 10 minutos. 
Após a incubação, mediu a quantidade de glicose formada. 
 
Após o procedimento, obteve o seguinte resultado: 
Concentração de amido (%) Glicose (mg/mL) 
0,1 10 
0,5 25 
1 50 
2 80 
5 80 
 
Perguntas para Discussão: 
a) Qual é a relação entre a concentração de amido e a quantidade de glicose 
formada? 
A relação entre a concentração de amido e a quantidade de glicose formada mostra 
que, até uma concentração de 2% de amido, a quantidade de glicose aumenta 
proporcionalmente com o aumento da concentração de amido. No entanto, ao atingir 
2% de amido, a quantidade de glicose formada chega a um platô de 80 mg/mL e 
permanece constante mesmo com um aumento adicional na concentração de amido 
(como observado na concentração de 5%). Isso indica que, a partir de 2%, a enzima 
amilase atingiu seu limite de atividade (saturação), e a formação de glicose não 
aumenta mais porque todos os sítios ativos da enzima estão ocupados. 
b) Em que concentração de amido a atividade da amilase foi máxima? 
A atividade da amilase foi máxima na concentração de amido de 2%, pois foi o último 
ponto onde a quantidade de glicose formada aumentou proporcionalmente. Em 5%, a 
quantidade de glicose formada permaneceu a mesma (80 mg/mL), indicando que a 
enzima atingiu seu limite de saturação. 
 
c) Explique por que a velocidade da reação pode não aumentar 
indefinidamente com a concentração do substrato. 
A velocidade da reação não aumenta indefinidamente com a concentração do 
substrato devido à saturação da enzima. À medida que a concentração de substrato 
aumenta, os sítios ativos da enzima ficam completamente ocupados, atingindo a 
velocidade máxima (Vmax). Nesse ponto, adicionar mais substrato não aumenta a 
velocidade da reação, pois todas as moléculas de enzima estão ocupadas 
 
processando o substrato disponível. Esse fenômeno é uma característica da cinética 
enzimática. 
 
9)Suponha que você está analisando a atividade da enzima amilase, que catalisa 
a hidrólise do amido em glicose. Você possui soluções de amido e vai testar a 
atividade da amilase em diferentes valores de pH. 
O procedimento experimental foi realizado conforme descrito: 
Procedimento Experimental: 
Preparou 5 tubos de ensaio, cada um contendo 10 mL de solução de amido a 1%. 
Ajustou o pH de cada tubo para diferentes valores usando soluções tampão 
apropriadas: pH 4, pH 6, pH 7, pH 8 e pH 10. 
Adicionou a mesma quantidade de solução de amilase a cada tubo. 
Incubou os tubos a 37°C por 10 minutos. 
Após a incubação, mediu a quantidade de glicose formada. 
Os resultados estão apresentados na tabela abaixo: 
pH Glicose (mg/mL) 
4,0 10 
6,0 40 
7,0 60 
8,0 45 
10,0 15 
Perguntas para Discussão: 
a) Com base nos resultados apresentados na tabela, elabore um gráfico de 
dispersão com linhas para ilustrar o efeito do pH na enzima e explique qual é a 
relação entre o pH e a quantidade de glicose formada? 
Observamos que a quantidade de glicose formada varia com o pH, atingindo um pico 
em pH 7, onde a concentração de glicose chega a 60 mg/mL. Isso indica que o pH 
ótimo da amilase, onde sua atividade é máxima, é em torno de pH 7. Em pH mais 
ácido (4,0) ou mais alcalino (10,0), a quantidade de glicose formada é 
significativamente menor, indicando menor atividade da enzima. 
 
 
 
b) Em que pH a atividade da amilase foi máxima? 
A atividade da amilase foi máxima em pH 7, onde a maior quantidade de glicose (60 
mg/mL) foi formada. 
 
c) Explique por que a atividade enzimática pode ser afetada em pH muito 
ácidos ou muito alcalinos. 
A atividade enzimática é afetada em pH muito ácidos ou muito alcalinos porque 
mudanças extremas de pH podem alterar a estrutura tridimensional da enzima. A 
amilase, como outras enzimas, depende de sua estrutura específica para funcionar 
corretamente, especialmente nos seus sítios ativos onde ocorre a reação. Em 
condições de pH desfavoráveis, a enzima pode sofrer desnaturação, perdendo a 
forma necessária para se ligar ao substrato e catalisar a reação. Isso reduz sua 
eficiência ou, em casos extremos, impede totalmente sua atividade. 
 
10) A enzima renina (também denominada de quimosina), utilizada na fabricação 
de queijo, é responsável para a coagulação do leite. Sobre a origem, produção 
e aplicação dessa enzima na indústria de laticínios, qual das afirmações a seguir 
é correta? 
 
a) A renina é produzida exclusivamente no estômago de ruminantes e atualmente não 
pode ser produzida por métodos biotecnológicos. 
b) A renina, tradicionalmente obtida do estômago de ruminantes, hoje é 
frequentemente produzida por técnicas de biotecnologia utilizando microrganismos 
geneticamente modificados. 
c) A renina é uma enzima obtida de fontes vegetais e não tem origem animal, sendo 
usada para a coagulação do leite. 
d) A renina é sintetizada quimicamente em laboratório e não tem origem natural. 
e) A renina é produzida a partir do pâncreas de porcos e é utilizada exclusivamente 
para a produção de queijos de alta qualidade.