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exercicios 04 de RPB, Exercícios de Microbiologia

atividade 4 da materia RECUPERAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE BIOPRODUTOS do curso ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 19/06/2021

lucaspires
lucaspires 🇧🇷

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA
RECUPERAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE BIOPRODUTOS
ATIVIDADE AVALIATIVA 4
INSTRUÇÕES: acesse o livro de “purificação de Produtos Biotecnológicos” na biblioteca virtual
da Uergs e utilize o capítulo 6 “Precipitação de Proteínas” e responda as questões abaixo.
1) A precipitação de proteínas pode ser realizada através de alterações no soluto ou na
solubilidade da própria proteína. Descreva os fundamentos destas duas formas de precipitar
proteínas e cite exemplos.
Proteínas precipitadas tem sua estrutura tridimensional modificada. Trata-se, portanto de
método agressivo para essas moléculas, pois sua função bioquímica depende da estrutura. A
aplicação desse método somente e viável, portanto, quando a adequada conformação da
proteína e recuperada após precipitação. Em soluções aquosas a precipitação pode ocorrer com
o aumento(salting-out) ou diminuição( salting-in) da força iônica por meio da variação da
concentração de sais, o a adoção de solventes orgânicos, polietrolitos,polimeros não iônicos
calor, ajuste de pH e solventes orgânicos, cada qual com seus principios,vantagens e
desvantagens.
2) Quando em solução aquosa, como ocorre ficam organizados os resíduos de aminoácidos
para o enovelamento (folding) das proteínas?
Em solução aquosa o folding e o enovelamento do glóbulo de proteínas, e regido pela
hidrofobicidade, de tal forma que os resíduos apolares são encontrados no interior da molécula
e os resíduos carregados e polares tendem a se encontrar no exterior da proteína. Essa
disposição promove mínimo contato dos resíduos hidrofóbicos com o solvente aquoso, ao
mesmo tempo, maximiza as interações entre resíduos polares e resíduos com carga com o
solvente. Mesmo assim, alguns resíduos hidrofóbicos permanecem na superfície em contato
com solventes.
3) Explique como devem ocorrer as interações soluto-solvente e soluto-soluto para que ocorra
a solubilização.
A solubilidade de um soluto em um solvente e determinada pelo resultado global das interações
atrativas e repulsivas entre as moléculas de solvente e de soluto. A solubilidade e favorecida
quando as interações entre as moléculas de soluto são repulsivas e as interações do soluto com
as moléculas dos solventes são atrativas. Com isso, uma molécula pode se tornar insolúvel por
qualquer perturbação que resulte em diminuição das forças atrativas com o solvente, ou então,
em um aumento das interações atrativas entre as moléculas de soluto. As interações entre as
moléculas de soluto e solvente geralmente são ligações não covalentes, pois não existe
compartilhamento de elétrons e podem ser agrupadas em dois tipos de interações
eletrostáticas(dipolo-dipolo) e força de van der waals.
4) De que forma o pH interfere nas cargas das proteínas.
PH exerce influência notável na presença ou ausência de cargas. Uma vez que o ph do solvente
regula o grau de dissociação dos grupamentos ácidos e básicos de uma proteína. Esse
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL

ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA

RECUPERAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE BIOPRODUTOS

ATIVIDADE AVALIATIVA 4

**INSTRUÇÕES: acesse o livro de “purificação de Produtos Biotecnológicos” na biblioteca virtual da Uergs e utilize o capítulo 6 “Precipitação de Proteínas” e responda as questões abaixo.

  1. A precipitação de proteínas pode ser realizada através de alterações no soluto ou na solubilidade da própria proteína. Descreva os fundamentos destas duas formas de precipitar proteínas e cite exemplos.** Proteínas precipitadas tem sua estrutura tridimensional modificada. Trata-se, portanto de método agressivo para essas moléculas, pois sua função bioquímica depende da estrutura. A aplicação desse método somente e viável, portanto, quando a adequada conformação da proteína e recuperada após precipitação. Em soluções aquosas a precipitação pode ocorrer com o aumento(salting-out) ou diminuição( salting-in) da força iônica por meio da variação da concentração de sais, o a adoção de solventes orgânicos, polietrolitos,polimeros não iônicos calor, ajuste de pH e solventes orgânicos, cada qual com seus principios,vantagens e desvantagens. 2) Quando em solução aquosa, como ocorre ficam organizados os resíduos de aminoácidos para o enovelamento (folding) das proteínas? Em solução aquosa o folding e o enovelamento do glóbulo de proteínas, e regido pela hidrofobicidade, de tal forma que os resíduos apolares são encontrados no interior da molécula e os resíduos carregados e polares tendem a se encontrar no exterior da proteína. Essa disposição promove mínimo contato dos resíduos hidrofóbicos com o solvente aquoso, ao mesmo tempo, maximiza as interações entre resíduos polares e resíduos com carga com o solvente. Mesmo assim, alguns resíduos hidrofóbicos permanecem na superfície em contato com solventes. 3) Explique como devem ocorrer as interações soluto-solvente e soluto-soluto para que ocorra a solubilização. A solubilidade de um soluto em um solvente e determinada pelo resultado global das interações atrativas e repulsivas entre as moléculas de solvente e de soluto. A solubilidade e favorecida quando as interações entre as moléculas de soluto são repulsivas e as interações do soluto com as moléculas dos solventes são atrativas. Com isso, uma molécula pode se tornar insolúvel por qualquer perturbação que resulte em diminuição das forças atrativas com o solvente, ou então, em um aumento das interações atrativas entre as moléculas de soluto. As interações entre as moléculas de soluto e solvente geralmente são ligações não covalentes, pois não existe compartilhamento de elétrons e podem ser agrupadas em dois tipos de interações eletrostáticas(dipolo-dipolo) e força de van der waals. 4) De que forma o pH interfere nas cargas das proteínas. PH exerce influência notável na presença ou ausência de cargas. Uma vez que o ph do solvente regula o grau de dissociação dos grupamentos ácidos e básicos de uma proteína. Esse

comportamento e representado pelos perfis de solubilidade das proteínas em diferentes valores pH, em que o pH de solubilidade mínima e igual ou próxima ao ponto isoelétrico(pi), valor de pH no qual a proteína possui carga global nula. 5 ) Como as moléculas de água se organizam ao redor das proteínas e como elas favorecem a solubilização das proteínas? Nas regiões hidrofóbicas da proteína também ocorre uma imobilização da água, formando uma zona de hidratação hidrofóbica. As existências de zonas de hidratação em torno das moléculas proteicas e muito importante para a solubilidade, porque atua como uma barreira física que previne aproximação intima de outras moléculas de proteína. Quanto ocorre aproximação entre moléculas hidratadas ocorre repulsão, que mantem as partículas estabilizadas em solução ou suspensão. 6) Quais são as propriedades do meio que podem ser alteradas e que provocam mudanças na solubilidade de proteínas? Elas são mudanças na força iônica, ph , adição de solventes orgânicos miscíveis, polímeros orgânicos mais variação de temperatura. 7) Descreva como temperatura, pH e solventes podem promover a desnaturação de proteínas. O aumento da temperatura reduz as interações intramoleculares decorrentes das legações de hidrogênio e pontes dissulfeto, resultando alteração da forma da molécula com consequente perda da capacidade biológica especifica. Valores de Ph significativamente diferentes do valor no qual a proteína apresenta maior estabilidade causam desnaturação, pois a modificação na distribuição das cargas superficiais e internas, responsável pela manutenção da estrutura proteica, resulta em modificação da com formação com perda da atividade biológica especifica. Os solventes orgânicos penetram no glóbulo de proteína, causando desnaturação por interferência com as zonas hidrófobas internas, importantes na manutenção da conformação da molécula. 8) Descreva o efeito da realização da precipitação em uma ou em várias etapas sobre a resolução da técnica. A precipitação e comumente empregada nas etapas inicias do processo de purificação. Caso a precipitação seja conduzida em diversas etapas podem-se obter separação de alta resolução. Além disso, a solubilização de proteínas precipitadas pode ser dimensionada de modo a reduzir o volume inicial de meio e, portanto, levar ao aumento da concentração da molécula alvo no meio liquido. Por essas características, a precipitação precede processos de purificação de alta resolução como a cromatografia. 9) A página 211 apresenta uma tabela com os princípios de diferentes métodos de precipitação. Amplie a descrição de cada um desses princípios após a leitura dos tópicos 6.3. a 6.3.9. Agente de precipitação Principio Vantagens Desvantan gens Sais neutros adição de sais que promovem o aprisionamento de moléculas de água, e o consequente consumo das moléculas de água nas regiões hidrofóbicas. Estas, expostas, se interagem e se agregam. Uso universal e baixo custo. Corrosivo,li beração de

É o agregado da concentração de proteínas que aumentaram através das colisões.com a

remoção das camadas de hidratação ou das barreiras elétricas da superfície da proteína, as colisões que ocorrem devido ao movimento desordenado permitem a rápida agregação das moléculas proteicas. uma partícula coloidal primaria de 0,1 um pode incorporar pelo menos 1000 moléculas de proteínas. Quebra do precipitado por cisalhamento Precipitação depende da concentração de proteínas. Ocorre por mecanismos como a deformação por gradientes de pressão, a fragmentação por erosão devido as forças hidrodinâmicas e as colisões entre as partículas. Verifica-se quebra rápida dos precitados quando a suspensão e movimentada por meio da ação de bombas e na centrifugação para sedimentação das partículas de precipitado. O rompimento dos precipitados e menos pronunciado quando as suspensões são diluídas, pois as colisões entre partículas são menos frequentes. Envelhecimento do precitado O envelhecimento ou cura do precipitado consistem em sua exposição durante um determinado período de tempo a uma dada tensão de cisalhamento para que ocorra a compactação dos agregados, tornando-os mais resistentes ao cisalhamento imposto nas operações posteriores de bombeamento ou centrifugação. Um precipitado adequadamente compactado apresenta diâmetros médio entre 20 e 50 um, o qual pode ser reduzido à metade após operação de separação entre solido e liquido. Em suma, as partículas de proteínas precipitadas devem ser agregadas de modo a aumentarem de tamanho, devem ser densas e estáveis para que possam ser facilmente recuperadas.