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Análise de lacases de microrganismos com aplicações em biorremediação usando ferramentas de bioinformática
(2022-10-21) Silva, Andrey Giordane Costa; Buarque, Diego de Souza; http://lattes.cnpq.br/7609652740088882; http://lattes.cnpq.br/8075252796586989
O descarte e lançamento inadequado de resíduos, resíduos domésticos, industriais, lixo eletrônico, fertilizantes, pesticidas podem elevar as concentrações ambientais de contaminantes que causam impactos significativos sobre a saúde humana e a biodiversidade. Diante desta problemática, o desenvolvimento de tecnologias que auxiliam no tratamento ambiental de locais contaminados por esses xenobióticos é de grande importância. Um método aplicável para remediação ambiental é a biodegradação por catalise enzimática. Lacases fúngicas (em especial as do gênero Trametes) possuem um grande potencial de aplicação na área de tratamento de efluentes e Biorremediação. Assim, uma análise das sequências torna-se importante para a determinação das lacases de alguns microrganismos. Para tal, utilizou-se o 1KYA, que representa o código uma estrutura de lacase ativa de T. versicolor presente no Protein Data Bank (PDB). Essa estrutura está complexada ao ligante 2,5-xilidina, o qual deriva solventes comercialmente utilizados. Por meio dessa análise, é possível entender fatores estruturais importantes para a enzima detoxificar compostos danosos ao meio ambiente, como a 2,5-xilidina. As estruturas e os sítios de ligação foram analisados através do programa BIOVIA Discovery Studio Visualizer 2021, onde foi possível identificar os resíduos de aminoácidos e as ligações que fazem parte do sitio da lacase 1KYA que interagem com a 2,5- xilidina. Para identificarmos fatores estruturais importantes nas sequências das lacases de microrganismos, foi feita uma comparação na sequência primária da lacase ativa (1KYA) com uma sequência conhecida da lacase de Trametes versicolor para determinar qual seria o grau de homologia entre elas e se todos os aminoácidos que fazem parte do sitio ativo identificados. Ao verificar o grau de homologia entre diferentes tipos de lacases, de diferentes organismos, foi possível identificar sequências de 16 microrganismos com um percentual igual ou maior a 79,56%. Além disso, foi possível identificar os resíduos de aminoácidos conservados em lacases de diferentes organismos e os resíduos que mudavam dentre as sequências dessa enzima.
Análise estrutural e uso de lacase de camarão para a degradação de antraceno
(2022-10-19) Silva, Larissa Celestino da; Buarque, Diego de Souza; http://lattes.cnpq.br/7609652740088882; http://lattes.cnpq.br/5589996843765879
Por meio do grande crescimento populacional e desenvolvimento tecnológico, a utilização de recursos naturais tornou-se cada vez mais presente e constante, acarretando também preocupações, medidas e soluções referentes ao ambiente. Neste contexto, o derramamento de petróleo tem afetado os ecossistemas aquáticos. Ademais, o petróleo abrange uma série de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, os quais são pouco voláteis e se depositam no fundo dos ambientes aquáticos. Por isso, o uso de enzimas lacases pode ser utilizada para combater os hidrocarbonetos do petróleo. A estrutura da lacase de L. vannamei apresentou domínios conservados característicos dessa enzima, como aqueles que são importantes para os centros de cobre, uma vez que, os mesmos são responsáveis por realizar a oxidação dos compostos aromáticos. Além disso, a sequência dessa enzima apresentou um percentual de identidade maior quando comparada com as lacases de outros organismos, tal fato pode ser caracterizado devido ao número de posições idênticas existentes entre as sequências de aminoácidos das mesmas. O presente trabalho abordou a utilização de ferramentas de bioinformática para entender a estrutura da lacase e, consequentemente, testar a atividade da enzima na degradação do hidrocarboneto antraceno.
Avaliação da qualidade do pão francês de massa congelada com diferentes combinações de melhorador de farinha de trigo
(2019-12-11) Melo, Juliana Hellen da Silva; Ribeiro, Daniele Silva; http://lattes.cnpq.br/1517959077516490; http://lattes.cnpq.br/3926147757738357
O crescimento do número de padarias e o aumento do consumo de pães têm contribuído para novos investimentos nesse setor, como o mercado de pães congelados, que se encontra em ascensão. Essa nova tendência está chamando a atenção das panificadoras, por permitir maior praticidade, padronização do produto, redução de custos e aumento no prazo de validade da massa. O efeito do congelamento na massa pode ser minimizado através do uso de melhoradores de farinha de trigo e ingredientes adequados, sendo possível melhorar a qualidade do produto final através da sua formulação. O presente trabalho buscou avaliar cinco formulações, sendo uma padrão, de pães tipo francês de massa congelada, alterando o conteúdo dos melhoradores de farinha; teor do mix de enzimas (glicose oxidase - Gox, alfa amilase, fosfolipase e hemicelulase), emulsificantes e oxidantes, observando a interação desses, com o intuito de obter pães dentro dos padrões de qualidade, através da avaliação dos parâmetros; volume específico, formato, abertura de pestana, perda de massa e rendimento dos pães. Como resultados, com exceção da formulação F5 os tratamentos (F2, F3 e F4) que concentraram maior quantidade de agentes oxidantes de farinha (ácido ascórbico, ADA), emulsificantes (Datem e SSL) e enzimas (alfa amilase e gox) resultaram em um maior volume específico dos pães, sendo classificados como muito grande, assim como a formulação padrão. A abertura da pestana ficou em torno de 50 mm para todas as formulações, exceto para F2, a qual pode ter sido influenciada pela concentração de enzimas. Para o formato dos pães, todos se apresentaram esféricos. Não houve diferença estatística nos parâmetros perda de água e rendimento. Pode-se concluir que os pães obtidos das quatro formulações de massas congeladas estudadas apresentaram valores satisfatórios, de uma forma geral, em relação aos parâmetros avaliados, em comparação a formulação padrão. Desta forma, a empresa detém de novas formulações que poderão substituir o melhorador comercial. Todavia, foi sugerida a adoção da formulação F5, devido ao melhor volume específico obtido.
Caracterização físico-química de lacase do camarão litopenaeus vannamei e o uso dessa enzima para a degradação de corantes
(2022-10-17) Marcolino, Girlanne de Medeiros; Buarque, Diego de Souza; http://lattes.cnpq.br/7609652740088882; http://lattes.cnpq.br/2508802546465708
Visando a biorremediação para combater impactos causados pelos efluentes têxteis, o presente estudo teve como objetivo determinar os parâmetros físico-químicos da enzima e avaliar o efeito de lacases da principal espécie de camarão cultivada no Brasil (Litopenaeus vannamei). Dessa forma, com a enzima já purificada parcialmente, foi realizada a determinação da atividade de lacases, utilizando o substrato ABTS e Colina, posteriormente, foi determinado os parâmetros físico-químicos, por fim foi analisado o efeito das enzimas lacase na degradação dos corantes vermelho de fenol, coomassie brilliant blue r, azul de bromofenol e azul de metileno. Com isso, as enzimas já parcialmente purificadas, juntamente com o ABTS, pode-se observar que a mesma não obteve especificidade com o substrato, com isso, não houve atividade. Com isso, foi utilizado o substrato Colina para a determinação dos parâmetros físicoquímicos, onde a mesma conseguiu reagir com a enzima e apresentou um pH ótimo alcalino (pH 9,5) e obteve sua temperatura ótima no grau de 100°C. Após isso, foi calculado o percentual de degradação através da absorbância por minuto, na ausência e na presença da lacase, obtendo um resultado satisfatório para a degradação do corante azul de bromofenol. Portanto, a enzima lacase foi capaz de degradar um dos corantes, de forma que estudos futuros poderão ampliar os corantes testados para viabilizar a lacase como uma enzima importante no combate aos corantes.
Desenvolvimento de processo biotecnológico para obtenção de frutosiltransferase a partir de linhagens de aspergillus spp. utilizando resíduos agroindustriais
(2018-08-20) Silva, Marcos Fellipe da; Porto, Tatiana Souza; Oliveira, Rodrigo Lira de; http://lattes.cnpq.br/8523811836244962; http://lattes.cnpq.br/8029060415742712; http://lattes.cnpq.br/5668322074655881
A frutosiltransferase é uma enzima envolvida na conversão da sacarose em frutooligossacarídeos, açúcares que vêm recebendo uma atenção em especial devido as suas propriedades biológicas e funcionais, que atuam principalmente como prebióticos. Esta enzima, assim como outras biomoléculas podem ser obtidas através de processos biotecnológicos, utilizando diversos tipos de micro-organismos, entre esses processos destaca-se a fermentação em estado sólido por possibilitar o aproveitamento de resíduos agroindustriais, além de promover altas taxas de produção de biomoléculas de interesse. Diante o exposto, o presente estudo teve como objetivo investigar as variáveis que influenciam a produção de frutosiltransferase utilizando linhagens de Aspergillus spp. e resíduos agroindustriais, bem como caracterizar o extrato bruto. Os melhores resultados foram encontrados na espécie Aspergillus tamarii URM4634, a qual não apresentou produção de micotoxinas, fermentada no farelo de soja. A partir do planejamento fatorial verificou-se que a melhor condição foi observada utilizando 3g de substrato, 15% de concentração de solução de sacarose e 60% de umidade, durante 72 horas, obtendo 209,11 e 53,90 µmol/mL/min de atividades hidrolítica e de transfrutosilação, respectivamente. Na avaliação do crescimento da biomassa fúngica, verificou-se o maior desenvolvimento em 36 horas de fermentação, observando um teor de 132 mg/g de glicosamina, nesta mesma análise foi verificado que o melhor tempo para produção de frutosiltransferase, utilizando as condições do melhor ensaio do planejamento, foi no período de 96 horas obtendo 221,53 e 66,90 µmol/mL/min de atividades hidrolítica e de transfrutosilação, respectivamente. A enzima produzida apresentou valores de Km 54,73 e 369,68 µmol/mL e Vmáx 227,27 e 50,66 µmol/mL/min para as atividades hidrolítica e de transfrutosilação, respectivamente. A temperatura ótima para ambas as atividades foi de 60ºC, assim também como pH 6,0. A frutosiltransferase apresentou estabilidade nas faixas de temperatura de 30-50ºC e de pH 4,0-5,0. Observou-se também que o íon Mn2+ mostrou-se como ativador da atividade hidrolítica, enquanto que o Na+ apresentou o mesmo efeito na atividade de transfrutosilação. De modo geral todos os resultados mostram-se promissores para a produção biotecnológica de frutosiltransferase, demonstrando altas capacidades de hidrólise da sacarose e transferência dos agrupamentos frutosil, podendo ser potencialmente aplicadas em bioprocessos que visam a síntese de fruto-oligossacarídeos.
Estágio supervisionado obrigatório em biotecnologia industrial
(2018-12-28) França, Pedro Renann Lopes de; Porto, Tatiana Souza; http://lattes.cnpq.br/8029060415742712; http://lattes.cnpq.br/8709917109875708
A poligalacturonase (PG) é uma enzima pectinolítica que catalisa a reação de degradação da pectina, um carboidrato presente nos tecidos vegetais e que confere rigidez a estes. Esta enzima corresponde a pectinase de maior interesse comercial sendo amplamente utilizada na indústria de processamento de sucos de frutas. Durante o processo fermentativo de produção destas enzimas torna-se imprescindível a análise cinética, uma vez que está fornece dados necessários ao dimensionamento de uma instalação produtiva, ficando evidente que sem o conhecimento da cinética torna-se inviável a transposição de um experimento de laboratório para a escala industrial. Baseado nisto, as atividades desenvolvidas durante o Estágio Supervisionado Obrigatório (ESO) visaram determinar os parâmetros cinéticos de fermentação para produção de PG de Aspergillus aculeatus URM 4953 em fermentação submersa, realizada em biorreator em escala laboratorial operado em batelada. As atividades foram realizadas no Centro Laboratorial de Apoio à Pesquisa da Unidade Acadêmica de Garanhuns (CENLAG), no âmbito do laboratório de Biotecnologia. O meio fermentativo foi preparado com a farinha da casca do maracujá. A fermentação que foi conduzida por 137 horas, apresentou crescimento exponencial de biomassa no intervalo de 19 a 68 horas e atingiu velocidade máxima de crescimento (µmax) de 0,0125 h -1. A produção de PG apresentou máxima atividade (1,02 U/mL) após 88h durante a fase de morte celular. Entretanto,sua atividade específica máxima (55,77 U/mg) foi observada após 65 h de fermentação. Os fatores de conversão de substrato em biomassa (Yx/s) e substrato em produto (Yp/s) foram 0,73 gX/gS, e 0,22 U/mgs, respectivamente, enquanto que o fator de recuperação de biomassa em produto (Yx/p) foi de 0.37 U/mgx. As atividades desenvolvidas transcorreram conforme cronograma descrito previamente no projeto sem grandes empecilhos. Durante a realização do estágio, foram aprimorados o manuseio do biorreator automatizado, teoria sobre balanços de massa das diferentes formas de operações e desenvolvimento das relações interpessoais. As dificuldades encontradas foram, em sua totalidade, superadas pelo aprendizado e troca de experiências com profissionais da área, que atuam no CENLAG.
Metais pesados interferem na atividade de enzimas do tipo lacases do camarão Litopenaeus vannamei?
(2021-03-05) Bezerra, Amanda Letícia Florentino Mandú; Buarque, Diego de Souza; http://lattes.cnpq.br/7609652740088882; http://lattes.cnpq.br/6110225182789262
Tem sido notória a contaminação de ambientes aquáticos com elementos químicos potencialmente tóxicos e compostos orgânicos (pesticidas, hidrocarbonetos, corantes etc.) devido à atividade industrial. Neste contexto, tem crescido o uso de rejeitos da carcinicultura como fontes de moléculas com aplicações em biorremediação, como as enzimas lacases, que apresentam atividade de degradação de diversos contaminantes como hidrocarbonetos aromáticos, fenóis, pesticidas, corantes, entre outros. Entretanto tais contaminantes são descartados na água junto à elementos químicos potencialmente tóxicos e estes podem interferir na atividade enzimática de biorremediação de enzimas nos diversos contamiantes. Então, é importante entender se as enzimas permanecerão ativas mesmo na presença dos elementos químicos potencialmente tóxicos. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito destes elementos químicos potencialmente tóxicos em enzimas do tipo lacase em extratos brutos do hepatopâncreas do camarão Litopenaeus vannamei. O efeito dos elementos químicos potencialmente tóxicos também foi evidenciado em metaloproteinases no mesmo extrato para entender se a presença destas enzimas interfere na interação dos elementos químicos potencialmente tóxicos com as lacases. Para a determinação do efeito dos metais potencialmente toxicos (níquel, mercúrio, cobre, cádmio e zinco em concentrações entre 0,001 e 10 mM), os mesmos foram incubados (separadamente) com os extratos. Em seguida, foi verificada a atividade residual percentual das lacases e das metaloproteinases em comparação com um controle sem metais potencialmente toxico (100%). Nenhum dos metais potencialmente toxico entre 0,001 e 1 mM (concentração acima dos valores admissíveis) foi capaz de inibir as enzimas testadas. Além disso, o cloreto de níquel 10 mM também não foi capaz de inibir a atividade de lacases e de metaloproteinases. Por outro lado, cloreto de mercúrio, de cobre e de cádmio 10 mM foram capazes de aumentar significativamente a atividade das lacases, enquanto que cloreto de mercúrio e de cobre inibiram as metaloproteinases. Já o sulfato de zinco 10 mM inibiu tanto as lacases quanto as metaloproteinases. Portanto, conclui-se que a maioria dos metais potencialmente tóxicos testados foi capaz de interferir na atividade de enzimas do tipo lacase no extrato de hepatopâncreas de L. vannamei.
O conteúdo enzimas no ensino de Química: um panorama das propostas difundidas em periódicos nacionais
(2023-09-21) Silva, Viviane Oliveira da; Marcelino Júnior, Cristiano de Almeida Cardoso; http://lattes.cnpq.br/7518586937701331
A pesquisa realizada foi de natureza documental, descritiva e exploratória, e se aproxima das investigações do estado do conhecimento com o objetivo principal de oferecer uma visão panorâmica de uma parte importante da produção acadêmica brasileira sobre o ensino do conteúdo enzimas, pela análise dos artigos publicados em alguns dos principais periódicos nacionais nos quais a comunidade de Educação Química dissemina os resultados dos seus estudos. Adotou-se como documentos primários os artigos publicados em 12 (doze) periódicos com Qualis CAPES. O percurso metodológico foi desenhado em consonância com a perspectiva de Morosini, seguindo as etapas da bibliografia anotada, sistematizada, categorizada e propositiva. De um total 8.303 de artigos consultados, 56 versavam sobre enzimas, mas apenas 13 (treze) constituíram o corpus da pesquisa, por serem direcionados ao ensino de enzima. Uma análise de conteúdo permitiu o estabelecimento de categorização dos achados. Esses trabalhos estão preferencialmente destinados ao Ensino Superior, 10 artigos, enquanto 4 artigos são voltados ao Ensino Médio e 2 ao Ensino Tecnológico; 3 trabalhos propõem atividades destinadas a mais de um nível de ensino. Os principais gêneros de trabalhos são: i) pesquisa educacional: 4 artigos; ii) desenvolvimento de atividade experimental: 7 artigos; e iii) relato de experiência didática, 2 artigos. A experimentação é a temática principal em 10 dos artigos investigados – 9 em atividade enzimática e 1 em propriedades das enzimas, enquanto a modelagem é a temática nos outros 3 artigos. Os conteúdos abordados são atividade enzimática (catálise), inibição e inativação; funções das enzimas; e modelo enzima-substrato. Nos artigos, há prioridade da relação experimentação + atividade enzimática (9), quando comparada com as demais categorias: modelagem + modelo enzima-substrato (3) e experimentação + propriedades (1). As atividades com experimentos de baixo custo, tanto voltados para o Ensino Superior quanto para Ensino Médio, sãos as principais estratégias didáticas utilizadas. A modelagem com modelos 3D ou computacionais também é utilizada, assim como videoaulas com experimentos simulados e um jogo didático adaptado. É importante também que se invista no desenvolvimento de propostas que considerem os processos formativos nos diferentes níveis de ensino de Química, incluindo a formação superior. Nesse sentido, é necessário o estímulo à oferta de momentos formativos que estimulem discussões e reflexões no ensino e na formação de professores, e de outros profissionais, sobre a modelagem computacional com fins didáticos. Em associação a esses aspectos, um campo de interesse e ainda carente de ações é o de ensino não presencial. Por isso, é preciso se incentivar o desenvolvimento de estudos e a produção de instrumentos/produtos didáticos sobre o conteúdo enzimas para o ensino virtual, principalmente com os recursos das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação. Também é importante se estimular o desenvolvimento estratégias que sejam opções à experimentação e à modelagem.
Produção de enzimas utilizando resíduos de café como substrato em processos fermentativos: uma revisão
(2021-12-07) Alves, Ywkelly de Lima; Bezerra, Raquel Pedrosa; Costa, Romero Marcos Pedrosa Brandão; http://lattes.cnpq.br/1797280118220965; http://lattes.cnpq.br/1466206759539320; http://lattes.cnpq.br/2310542251305353
As enzimas microbianas se destacam devido às inúmeras aplicações biotecnológicas, e aliado a isso a possibilidade do uso de resíduos como substrato no processo fermentativo pode trazer vantagens na produção em escala industrial. Os resíduos de café, por exemplo, tem se mostrado como um bom meio para a obtenção de uma variedade de enzimas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão sistemática acerca da utilização de três tipos diferentes de resíduos de café para produção de enzimas, através de processos fermentativos, a fim de identificar as principais classes de enzimas produzidas e os microrganismos empregados como agentes fermentadores, tais como os fungos, bactérias, cianobactérias e microalgas. Assim, foi realizada pesquisa bibliográfica nas bases de dados desde a última década utilizando as palavras-chave “waste pulp coffee and enzyme” e, através de critérios de inclusão e exclusão, foram selecionados 26 artigos. Cerca de 30,76% dos trabalhos foram produzidos na Indonésia e apontaram celulase como a principal enzima produzida. A fermentação em estado sólido (FES) foi o processo mais utilizado para produção das enzimas, representando 92,59%, e os fungos do gênero Aspergillus mais largamente utilizados nesse processo, com 23,07% de ocorrência nos artigos. Entre os resíduos de café, a polpa teve maior ocorrência, aparecendo em 76,92% dos artigos. Ademais, o tempo de fermentação, volume do resíduo, temperatura e pH foram parâmetros essenciais no resultado final de obtenção das enzimas. Com isso, observou-se que o resíduo de café tem potencial como substrato para a obtenção de diferentes enzimas, principalmente as celulósicas, utilizando-se de fungos, em especial os do gênero Aspergillus, em processos sólidos de fermentação.
Produção de lacases por Aspergillus serratalhadensis URM 79/18 utilizando subprodutos agroindustriais
(2022-10-05) Ferreira, Julyanne Victória dos Santos; Porto, Ana Lúcia Figueiredo; Batista, Juanize Matias da Silva; http://lattes.cnpq.br/6699725036732885; http://lattes.cnpq.br/4989617783837981; http://lattes.cnpq.br/8901230412759036
As lacases são enzimas ligninolíticas que contém cobre, sendo conhecidas por serem ótimos agentes oxidantes na presença de oxigênio. Dentre as enzimas ligninolíticas, as lacases são o grupo mais amplamente estudado, sendo conhecidas como catalisadores verdes, pois promovem a redução direta do oxigênio molecular à agua sem a formação de subprodutos indesejados. Atualmente as lacases são secretadas principalmente por fungos dos filos Ascomycota e Basidiomycota e possuem uma diversidade de aplicações industriais que incluem a descoloração e degradação de corantes e efluentes têxteis, detergentes para alvejamentos de tecidos, branqueadores dentais para higiene oral, branqueamento de celulose na indústria de tecidos e de papel e na desconstrução da biomassa lignocelulósica. Sendo assim, o presente estudo objetivou a produção de lacases pela fermentação em estado sólido (FES) e submersa (FS) do Aspergillus serratalhadensis URM 79/18, um microrganismo isolado do solo da Caatinga, utilizando como substratos os resíduos agroindustriais, farelo de trigo, farinha de soja, casca de macaxeira e de laranja. O teste qualitativo realizado pela adição de 3 Mm do substrato ABTS ao meio BDA foi positivo para produção extracelular de lacase, sendo confirmado pela formação de um halo na coloração verde medindo cerca de 34 mm. O substrato da casca de laranja utilizado na FES inibiu o crescimento fúngico até o tempo de 96h de fermentação, e consequentemente não houve produção enzimática com este substrato. A atividade de lacase foi determinada usando ABTS como substrato, assim, a maior atividade enzimática foi de 305,56 U/mL obtida após 48h de FES a 30°C no substrato de farelo de trigo, a segunda maior produção de lacase foi de 296,29 U/mL também oriunda da FES, porém no substrato da casca de macaxeira e com tempo de 72h de fermentação. Para a FS foi utilizado o meio MS-2 modificado pelo uso do ABTS como indutor e também pela solução nutritiva contendo diversos íons metálicos, os substratos usados foram o farelo de trigo e a farinha de soja no tempo de fermentação de 48h sendo a maior atividade de lacase na FS obtida com o meio MS-2 modificado pela solução nutritiva e pela adição de ABTS, sendo de 0,1944 U/mL tendo o farelo de trigo como substrato. Portanto, a recente linhagem fúngica A. serratalhadensis é produtora de lacase e tem desempenho ideal na fermentação em estado sólido, sobretudo quando utilizado como substrato o resíduo agroindustrial de farelo de trigo, demonstrando o seu potencial para indústria biotecnológica