Biotecnologia Microbiana Flashcards
1
Q
Fatores que impulsionaram o desenvolvimento da Biotecnologia?
A
- Esgotamento das fontes de energia tradicionais
- Descoberta código genético
- “Novas” doenças infecciosas
- Aumento da população mundial
- Alimentação
- Destruição e reciclagem dos lixos
2
Q
Bioprocesso Industrial
A
- Drug Discovery
- Preclinical Development
- Clinical Trial Phase
- Drug Approval
- Marketing
3
Q
Qual o principal objetivo da Biotecnologia Microbiana
A
Tem como objetivo a obtenção de produtos metabólicos úteis através do processamento biológico
4
Q
O que é o Processo biológico?
A
Todo o sistema reaccional que envolve seres vivos. destes seres, destacam-se microrganismos tais como fungos, bactérias, algas, etc…
5
Q
O que são os Processos Fermentativos?
A
- Processos biológicos que têm aplicação industrial
- Qualquer transformação intermediada por um microrganismo através de uma sequência de reações bioquímicas, incluindo as transformações que envolvem respiração microbiana, biossíntese, fotossíntese e respiração com substratos inorgânicos.
6
Q
O que é a Fermentação?
A
- Tipo de catabolismo referente à respiração anaeróbia
glucose –» etanol + ácido lático
7
Q
O que é a Biotransformação?
A
- Processo em que enzimas, isoladas ou dentro de células (vivas, em estado latente ou mortas), atuam sobre substratos orgânicos, convertendo-os no produto
- As enzimas são catalisadores biológicos
8
Q
Para que fins são utilizados os microrganismos?
A
- Produção de biomassa
- Produção de metabolitos
- Produção de biocatalisadores
- Processos de destoxificação
9
Q
Que propriedades tornam os microrganismos interessantes para produção industrial?
A
- São unicelulares ou pluricelulares pouco diferenciados (fácil cultura em fermentadores)
- Razão área/volume favorável à absorção rápida de nutrientes e metabolismo elevado (+ económico)
- Muito versáteis (conversão de vários compostos em metabolitos de interesse)
- Biodiversidade (1-metabolismo energético e de fontes de carbono diferenciado | 2-resistentes a ambientes extremos e específicos de pH, T, NaCl, O2)
10
Q
Quais os 2 grupos + utilizados na industria da biotecnologia microbiana?
A
- Eubactérias (Gram-; Gram+; Gram+ filamentosas)
- Fungos (leveduras e Fungos filamentosos)
11
Q
Referente ao processo de Biotecnologia, Up Stream divide-se em:
A
- Desenvolvimento Genético
- Banco Celulares
12
Q
Referente ao processo de Biotecnologia, a Fermentação refere-se:
A
À Produção da substância ativa
13
Q
Referente ao processo de Biotecnologia, Down Stream divide-se em:
A
- Separação
- Purificação
(da subs ativa) - Formulação
- Esterilização
- Repartição
(do produto final)
14
Q
Relativamente ao Down Stream, que processosse referem ao controlo da substância ativa?
A
- Separação
- Purificação
15
Q
Relativamente ao Down Stream, que processosse referem à produção do produto final?
A
- Formulação
- Esterilização
- Repartição
16
Q
No processo de rastreio e seleção de estripes, quais as estratégias para a seleção dos microrganismos mais adequados?
A
- Isolamento de ambientes naturais e a sua caracterização detalhada (possibilita a seleção adequada dos nutrientes, formulação do meio de cultura e definição dos parâmetros físico-químicos da fermentação)
- Rastreio em coleção de culturas puras (estripes de identidade certificada)
17
Q
Que parâmetros têm de estar presentes na escolha do microrganismo?
A
- Não patogénico
- Características fisiológicas (taxa de crescimento, fontes de carbono e energia)
- Características do gene a clonar (frequência dos codões utilizados)
- Características da proteína codificada (processamento proteolítico, glicosilação, massa muscular)
18
Q
Identificação do produto microbiano pretendido
A
- Metabolitos Primários: necessários ao crescimento exponencial e responsáveis pela produção de biomassa celular
- Metabolitos Secundários: não necessários ao crescimento exponencial
19
Q
Exemplos de metabolitos primários?
A
- Álcool
- Aminoácidos
- Ácidos Orgânicos
- Nucleótidos
- Polissacáridos
- Vitaminas
- Enzimas
20
Q
Exemplos de metabolitos secundários?
A
- Antibióticos (penicilina, Cefalosporina)
- Alcalóides
- Aminoácidos
21
Q
A identificação do produto microbiano pretendido pode ser feito através de que mecanismos?
A
- Proteínas Heterólogas
- Biotransformações
22
Q
Como funcionam as Proteínas Heterólogas?
A
Através de Engenharia Genética, sequências do DNA Humano que correspondem a proteínas que são incorporadas em bactérias ou leveduras
- EXº: insulina, hGh, TNF, INF, IL-2, Vacina Hepatite B
23
Q
Mecanismo das Biotransformações?
A
Microrganismos são utilizados para reações químicas.
- Exº: Antibióticos hemissintéticos, Esteróides, Vitaminas, Biorremediação
24
Q
Rastreio e seleção de culturas
O que são as coleções de culturas?
A
- Guardiãs da biodiversidade microbiana conhecida
- Em casos de pedido de patente, é obrigatório depositar o microrganismo numa coleção reconhecida para o efeito.
25
# Rastreio e seleção de culturas
Em que se baseia o Estudo preliminar sobre microrganismos candidatos?
Baseado na informação disponível em publicações científicas e em bases de dados públicas ou privadas
26
# Rastreio e seleção de culturas
Quem realiza o estudo preliminar sobre microrganismos candidatos?
Taxonomistas (competências na área do património genético), que analisam em grande detalhe as **características ecológicas, morfológicas, fisiológicas, bioquímicas, genéticas e moleculares** muitas estripes semelhantes *(em variabilidade intraespecífica, diferenciação e relação entre espécies)*
27
# Rastreio e seleção de estripes
É realizada uma caracterização detalhada do microrganismo com que intuito?
- Selecionar os nutrientes adequados
- Formulação do meio de cultura em função das matérias primas disponíveis
- Definição das condições de fermentação
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# Rastreio e seleção de estripes
Neste contexto, que aspectos devemos considerar?
- Natureza da reação
- Necessidade de cofatores
- Escala a que a biotransformação tem lugar
29
Qual o papel da engenharia gemética nos processos biotecnológicos?
Seleção e melhoramento de estripes
30
Seleção e melhoramento de estripes?
1) Poucos processos biotecnológicos utilizam estripes selvagens--»
2) Baixa produção de metabolitos por emcanismos de **autorregulação metabólica**--»
3) **Melhoramento**: aumenta o fluxo metabólico no sentidoda formação do produto desejado--»
4) **Estripes Melhoradas**: mais eficientes *(rendimento, produtividade, recuperação do produto)*
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# Seleção e melhoramento de estripes
Como se melhoram as propriedades dos microrganismos de interesse comercial?
**I) Mutagénese e rastreio**
- Melhoramento não- recombinante --»Técnicas Clássicas
**II) Engenharia Genética**
- Transferência de genes estruturais de enzimas (se genoma sequenciado)
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# Seleção e melhoramento de estripes
Mutagénese e rastreio
- **Abordagem empírica**, pouco específica, mas com resultados rápidos e sustentáveis
- **Mutações**- alterações no DNA:
1. *Agentes mutagénicos químicos (etilmetanossulfanato)*
2. *Agenets mutagénicos físicos (radiação UV, raios X)*
3. *Espontânea (eucariontes-meiose; procariontes-conjugaão, transdução, transformação)*
- **Mutagénese dirigida**: implica conhecimento prévio do genoma
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# Seleção e melhoramento de estripes
Vantagens da Engenharia Genética
- Tecnologia de DNA Recombinante
- Melhora capacidade de biossíntese e de excreção, com a utilização de substratos
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# Seleção e melhoramento de estripes
Qual a razão da utilização da Engenharia Genética para seleção e melhoramento de estripes?
- As razões para a modificação de estripes industriais são sempre de ordem económica
- Combinação sinérgica da engenharia genética com métodos clássicos: **Estratégias complementares**
- **Sucesso do melhoramento da estripe**: alterações genéticas, ensaios de deteção de atividade/produto, condições de fermentação
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Como se procede ao isolamento de estripes?
Obtêm-se culturas puras por isolamento de colónias, a partir de amostras com dierentes tipos de microrganismos
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Quais são as condições seletivas para o isolamento de estripes?
1. Pré-cultura (filtração)
2. Enriquecimento em m.o. (pH, substrato, T, inibidores)
3. Cultura
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Como se procede à conservação de estirpes?
- Os m.o. selecionados devem ser conservados de forma adequada, de forma a manter a visibilidade
- Os métodos de conservação variam em função do tipo de m.o.
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# Conservação de estirpes
Quais são as medidas de manutenção a longo prazo?
1. Crioconservação
2. Liofilização
3. Secagem em solo, areia, sílica gel ou papel de filtro
4. Refrigeração
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# Conservação de estirpes
Crioconservação
- Entre -70ºC e -196ºC, em azoto líquido + crioprotectores (glicerol)
- +Caro, melhores taxas de sobrevoivência e estabilidade genética e fenotípica
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# Conservação de estirpes
Liofilização
- +Acessível e conveniente em termos de espaço
- Resultados + fracos na sobrevivência de leveduras
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# Conservação de estirpes
Secagem em solo, areia, sílica gel ou papel de filtro
Preferível para m.o. produtores de esporos vegetativos *(actinomicetas e fungos filamentosos)*
42
# Conservação de estirpes
Refrigeração
- Entre 4ºC e 8ºC, para culturas de trabalho, em cunha de agar (*slant*)
- Problemas de estabilidade genética (devido a repicagens) e evaporação (pode ser reduzida pela adiçao de parafina líquida)
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Quais os processos científicos que têm contribuido nos últimos 40 anos para a expansão da biotecnologia microbiana?
- Conhecimento dos genomas + DNA Microarrays, Proteómica, Bioinformática
- Melhor compreensão da organização e evolução dos sistemas biológicos
- Nova Era
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Para que fins são utilizados os microrganismos em Biotecnologia Microbiana?
- Produção de Biomassa
- Produçao de metaboltos
- Biocatalisadores
- Processos de Destoxificação
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Como e onde se selecionam os microrganismos adequados aos processos industriais para a produção de fármacos?
- Isolamento de Ambientes Natuurais | Rastreio e cleções de culturas puras
- Identificação da atividade ou do Produto Microbiano
- Caracterização detalhada
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O que são coleções de culturas e para que servem no desenvolvimento de um novo processo biotecnológico?
- Guardiãs da Biodiversidade microbiana conhecida
- Estirpes caracterizadas detalhadamente (características ecológicas, morfológicas, fisiológicas, bioquímicas genéticas e moleculares)
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De forma resumida, qual o papel da engenharia genética nos processos biotecnológicos?
1. Mutagénese e Rastreio
2. Aumentar o fluxo metabólico no snetido da formação do produto desejado
3. Estirpes melhoradas (+ eficientes)
4. Produção de proteínas heterólogas
