Olá tudo bem com você aqui é o professor Wesley essa é a primeira aula do curso de técnica e processos biotecnológicos e nessa videoaula discutiremos aqui os microorganismos de interesse Industrial essa aula é muito importante no sentido de que na hora que se pensa ass em um bioprocesso nós temos que entender toda a Cascata que vai desde a escolha do microrganismo até a condução do processo fermentativo e por consequência aí também as etapas subsequentes ao processo fermentativo como a purificação recuperação e etc então de maneira muito simplificada quando se pensa em um bioprocesso Isto é
um processo biotecnológico que utiliza-se aqui de algum microrganismo visando a produção de algum produto de interesse humano ambiental eh veterinário a gente precisa entender que o bioprocesso ele vai ser subdividido em dois momentos um momento qus chamamos de upam e um outro denominado como Down ainda a gente poderia colocar aqui nessa figura um conceito intermediário entre oam e oam stram que é basicamente um processo que antecede por exemplo ao processo de cultivação de um microrganismo ele envolve por exemplo a seleção do microrganismo aiza do meio de Cultura onde que a gente vai crescer esse microrganismo
a inoculação para que posteriormente nós façamos aqui a o processo de fermentação em um biorreator de bancada ou de escala Industrial esse processo no qual a gente tem aqui a utilização de um biorreator que fica entre o Amp string e o Down stram nós poderíamos ainda chamar de mid stram seria um processo no meio do caminho por sua vez após a condução da do processo fermentativo nós temos aqui uma série de vários eventos posteriores como por exemplo a a recuperação do produto a a separação a purificação e etc e todas essas etapas posterior ao processo
ferativo é chamado de downstream e nesse sentido o que que é importante vocês entenderem quando a gente fala de bioprocesso ele vai depender assim amente de quatro pontos muito mas muito básicos e aqui eu até eh evoco a palavra de dois professores da minha graduação a professora Larissa brumano que me deu a disciplina de técnicas aplicadas a biotecnologia o professor Thales que deu a disciplina de Tecnologia de fermentações que eles eram muito enfáticos nisso e eu também quero que vocês entendam que existe quatro pontos em muito importantes O primeiro é o tipo celular que você
vai utilizar para fazer esse bioprocesso Isto é Qual que é o microrganismo que você vai utilizar e o que que você Visa utilizando esse microrganismo Isto é ah eu vou utilizar uma bactéria eu vou usar uma levedura um fungo Ah um protozoário uma alga uma célula animal uma célula vegetal tudo isso impacta na produção do produto que você quer aí chegar ao término da da Condução do seu processo biotecnológico além do Tipo C utilizado um outro aspecto muito importante é o meio de cultivo Isto é aonde que eu vou fazer eh com que esse microrganismo
com que esse tipo celular cresça a forma da Condução do processo Isto é todas as variáveis por exemplo a questão de PH de oxigenação de teor de água etc tudo isso impacta na condução do seu bioprocesso e por fim como que eu vou separar o produto dos subprodutos porque percebam quando a gente fala de um microrganismo ele tem eh a produção de metabólitos primários e secundários e nesses metabólitos secundários que geralmente tem aí um bioproduto de interesse não é somente ele que é produzido existe outras coisas que são produzidas ali naquele meio que a gente
precisa eventualmente fazer uma separação e pensar em processo de separação de produtos e subprodutos é importante Porque isso pode encarecer consideravelmente o meu bioprocesso então entendam que essas quatro premissas o tipo celular o meio de cultivo a condução do processo e a separação são elementos são etapas que estão uma ligadas às outras elas estão intimamente ligadas de maneira qual na hora que a gente vai pensar em um bioprocesso a gente tem que compreender esses quatro elementos E além disso a gente tem que ponderar bem legal eu tenho meu microrganismo meu de cultivo eu sei mais
ou menos como que é conduzido o processo entendo mais ou menos como que vai ser separado o meu produto Mas quais são os elementos no âmbito de Economia porque pensem a depender da forma de separação do produto de recuperação do produto você pode utilizar por exemplo uma técnica de cromatografia eh que pode ser extremamente Eh cara tá tá aspectos também da própria cultura celular que você vai utilizar também podem encarecer consideravelmente o seu bioprocesso então entendam que esses quatro elementos esses quatro pontos eles são interligados entre si e isso impacta em aspectos tanto biológicos quanto
econômicos Beleza então nesse sentido a gente precisa entender toda uma série de vários elementos que estão atrelados a isso Então nesse primeiro momento a gente vai dar um enfoque muito maior no tipo celular então a gente vai observar por exemplo qual que é os aspectos que eu tenho que visar na hora que eu vou escolher um determinado microrganismo para conduzir uma determinada eh atividade de um bioprocesso Beleza então vamos lá como eu falei para vocês o upstream é aquele momento que antecede propriamente dito a o processo fermentativo que é digamos a espinha dorsal de boa
parte dos processos biotecnológicos e o upstream ele envolve basicamente primeiro a seleção do microrganismo que eu vou utilizar e nós veremos por exemplo que existe uma uma diversidade de maneiras de você fazer a prospecção desse microrganismo acrescido a seleção do microrganismo eu tenho que observar o meio de cultivo Isto é qual que é a matériaprima qual que é a formulação Qual que é a otimização desse meio de cultivo que nada mais é do que basicamente um meio a qual o microrganismo vai ter nutrientes eh para que ele consiga crescer e aí pensando-se no meio de
cultivo na seleção do microrganismo a gente parte aqui pro inóculo que é basicamente você pensar em como que eu vou fazer a reativação celular desse microrganismo para que consequentemente a a mais adiante eu faça o seu ctivo que é o mid string que é basicamente você fazer processo fermentativo propriamente dito fazer o bioprocesso E aí quando a gente for falar do mindstream a gente vai ver que existe aqui uma série de vários elementos durante a condução desse bioprocesso que são extremamente importantes de serem observados a questão do PH a questão de oxigenação a questão de
espuma e etc então vocês vão ver que eh fermentação no contexto biotecnológico envolve uma série de várias variáveis que precisam ser observadas e para Além disso elas podem ser otimizadas de maneira bastante eh pontual Então a gente vai ver que existe elementos durante a condução de bium processo são extremamente importantes de serem observados beleza posto isto por que que eu tô dando tanta ênfase nessa questão de upstream e downstream midstream etc porque a gente precisa entender que existe uma série de várias vantagens biológicas eh de você fazer um processo biológicas não perdão econômicas de você
fazer um processo biológico vamos lá primeiro aspecto é que é um processo mais limpo ou se vocês preferirem é um processo ambientalmente correto ele vai gerar algum resíduo ambiental sim mas ele é muito menor é um impacto ambiental muito diminuto quando comparado a outros processos a dependendo do produto que eu estou visando produzir a produção ela pode ser extremamente simples Beleza então por exemplo a produção de de vinho de vinagre de pão por exemplo são bioprodutos e que são derivados de um processo fermentativo alcoólico são muito simples de serem in conduzidos mas na hora que
você vai pensar por exemplo na produção de uma vacina de uma vitamina etc a produção ela pode ser muito mais complexa e demanda aí alguns cuidados adicionais mas percebam que a gente sabe como que é conduzido o processo para além diso um outro aspecto muito importante é que na hora que você faz um processo biológico Tu tem a produção eh muito eh baixa de resíduos E além disso você pode eventualmente utilizar-se aí de resíduos da agroindústria ou até mesmo outros rejeitos com água residuais paraa produção de produtos de alto valor agregado isso é valor coisa
que é cara claro que por exemplo se eu utilizo bagaço de cana eh bagaço de mandioca etc Pode ser que às vezes o processo sai-se muito bem ou não tá o fato é que em geral o maior rendimento Principalmente quando o produto desejado em relação a síntese química requer formação de intermediário aí você deve estar falando tá mas o que que ele quis falar com com a leitura desse ponto eu quis lhe dizer o seguinte que um aspecto muito importante é que quando a gente vai observar o rendimento de um processo biológico versus uma síntese
química em linhas Gerais o rendimento é muito maior num processo biológico de maneira qual Ah quando a gente pensa na condição de bi opresso a gente tem a produção de moléculas complexas são praticamente impossíveis por exemplo de serem sintetizadas de forma química então ah a utilização de um microrganismo é muito importante porque ele dispõe de enzimas específicas de vias metabólicas que conduzem a produção de um bioprocesso aí e extremamente efetivo quando comparado uma síntese química Beleza então vamos lá primeiro ponto a gente pode utilizar isso aqui de cultivos celulares então a gente pode utilizar-se por
exemplo de uma diversidade várias culturas celulares aqui tem uma uma ilustração por exemplo de algumas culturas celulares E aí quais são os tipos celulares que eu posso usar eu posso usar aqueles que apresentam aqui e um uma geração de tempo um tempo de geração perdão curto como por exemplo bactérias existe algumas bactérias inclusive já relatadas na literatura científica que elas conseguem se dividir a cada 15 minutos tá então você tem aqui bactérias que podem se dividir ali entre 30 minutos a 2 horas leveduras aí entre 1 a 3 horas algas entre du a 6 horas
fungos filamentosos entre 4 A 12 horas as células chu que são aqui células de hamster 24 horas células vegetais que tem um tempo variável E aí quando a gente fala Mais especificamente de microrganismos como por exemplo bactérias ou leveduras a gente tem aqui que eles apresentam um alto eh teor de vitaminas e valor proteic então isso daqui pode ser extremamente importante e economicamente viável para indústria de alimentos apresenta por exemplo uma variedade de fontes de carbono sendo utilizadas Então isso acaba sendo importante por exemplo gizada na hora que tu vai pensar no meio de cultivo
então a depender do microrganismo ele pode utilizar-se de diferentes fontes de carbono para crescer Além disso quando a gente pensa em um microrganismo a gente tem aqui a facilidade de fazer realizações e de alterações genéticas de maneira muito mais fácil fácil perdão e além disso pensar na no cultivo de um microrganismo é interessante porque quando a gente pensa do ponto de vista de instalações ou seja de espaço físico eu não preciso de um espaço físico muito grande Tá então ele tem aqui por exemplo uma otimização na utilização de um espaço físico e por sua vez
o microrganismo ele Depende de fatores climáticos beleza e nesse sentido a gente pode pensar por exemplo na utilização dos microorganismos para aplicações industriais Então você tem aqui a questão do patrimônio biológico Ou seja você tem microorganismos que eles apresentam um material genético que ele é preservado ou seja ele não se modifica eles precisam estar livres de contaminação e isso garante a reprodutibilidade ou perdão não trava língua desculpa então eles são passíveis de serem reproduzidos tá então a sacada é que você consegue utilizarse de microrganismo para produzir o bioproduto em longa escala tá E aí você
deve estar se perguntando beleza Eh como que eu consigo preservar essa linhagem celular para que eu possa utilizá-la eh em um bioprocesso a gente precisa entender que primeiro Quando você pensa em um microrganismo ou numa linhagem celular você tem que ter uma identidade e um fenótipo que garante a Ele o interesse ind então ten que garantir por exemplo que a utilização dessa linhagem celular Garanta a produção de um determinado bioproduto e isso é muito importante a gente tem que ter aqui bancos de de culturas muito muito fidedignas você não pode ter mutações porque uma simples
mutação pode gerar uma alteração no fenótipo Beleza então a gente precisa lançar mão por exemplo de algumas estratégias que vão evitar ou que na na melhor das hipóteses consigam reduzir de forma muito significativa mutações ou a seleção aí de dessas eh mutações espontâneas E aí você tem que a questão de você fazer repi sucessivos você pode fazer preservação em óleo mineral você pode liofilizar esse microrganismo ou você pode crio preservá-lo tá então aqui você pode por exemplo congelar esse microrganismo utilizando-se aqui de Crio preservadores e aí você deve est se perguntando tá u que que
seria esse lance aí do crio preservador o cri preservador ele garante por exemplo que você tem uma redução do stresse físico e químico do congelamento E desgelo aí dessas células então por exemplo quando você usa o glicerol como um agente cria o protetor você faz aqui com que as ligações de hidrogênio que estão presentes ali no no glicerol eles façam aqui formação de cristais E isso Aí você faz por exemplo com que você tenha uma proteção quanto essa questão do degelo congelamento Beleza então você forma cristais então um importante a gente cri o protetor que
a gente utiliza consideravelmente aqui na preservação de celulares é o glicerol Aqui o banco de trabalho que é basicamente você conferir com que você tem aqui ausência de contaminação e a partir disso você faz a incubação aqui a 30º por um período aí entre 48 72 horas posterior a isso você faz a centrifugação E aí você faz alíquotas tá e a você pode utilizar aqui o Med cultivo adequado o idb ou LB mas o glicerol como eu falei para vocês que é aquele agente cria o protetor e você faz aqui o congelamento a -80 beleza
então aí você vai ter um banco de trabalho você vai ter alíquotas do seu microrganismo E aí nesse sentido pensando em tudo isso você pode pensar aqui leveduras bactérias eh algas células vegetais células animais o lance é que um processo produtivo que vai utilizar-se de organismos vivos Isto é um bioprocesso e ele tem que ser muito bem eh pensado em aspectos da escolha do microrganismo na escolha do meio de Cultura como que vai ser conduzido todo esse processo para que você consiga ter aí o seu produto de interesse beleza e aí nesse sentido a gente
vai começar agora a destrinchar um pouquinho das questões inerentes à escolha do microrganismo Quais são as características desejáveis quando se pensa em um microrganismo para produção de um bi produto primeira ele tem que ter uma capacidade gerar o produto alvo de maneira extremamente eficiente ou seja ele tem que fazer uma conversão de substrato a produto isso a gente pode discutir com mais detalhe na aula de condução de bioprocessos tá o fato é que a ideia é que você pega um microrganismo esse microrganismo utiliza-se de um substrato de maneira muito eficiente para produzir o produto de
maneira qual durante esse processo de produção ele não po inibição pelo acúmulo ou seja eh existe algumas condições na qual se ele tá produzindo muito ele sofre inibição e ele para de produzir o negócio e isso acaba sendo Custoso do ponto de vista econômico porque ISO daqui vai envolver custo de recuperação por exemplo quando a gente pensa em fermentação alcoólica você tem a inibição da levedura em torno aí de 8 a 10% em volume aí em etanol Beleza outro aspecto importante é que a gente tem que produzir o mínimo possível de outros produtos sem ser
aqueles de interesse ao nosso bioprocesso E aí nesse sentido a ideia é que quando você vai pensar na condução do seu bioprocesso você não pode produzir substâncias incompatíveis com produto Isto é vamos lá se você pensar em uma proteína de interesse Industrial você não pode ter por exemplo produção de proteases extracelulares ou intracelulares que degradem essa proteína certo ou por exemplo quando a gente pensa na glicosidase alguns organismos eles podem também produzir uma outra enzima chamada de trans glicosidase Tá e isso pode ser num aspecto muito eh significativo porque vai gerar um desinteresse pelo processo
produtivo e isso também acarreta numa dificuldade da recuperação do seu produto por exemplo você tem aqui a degradação enzimática da celulose Você pode ter a celobiose sendo degradada aqui mono de glicose se você tem a trans por exemplo a glicosidase isso daqui pode ser ruim do ponto de vista de produção aí de um produto de interesse Tá além disso O microrganismo ele tem que apresentar quanto a seu comportamento fisiológico Isto é a gente tem que entender que o microrganismo ele tem que manter a sua fisiologia e o seu funcionamento de maneira muito e constante mesmo
e aí a gente tem que pensar nas técnicas de conservação eu ten que pensar por exemplo na manutenção da sua capacidade de produção ao longo do processo de cultivo tá então por exemplo na hora que você vai pensar na sua produção do bioproduto você tem que pensar Ó você tem que a célula crescimento cular E isso tem que acompanhar por exemplo o consumo de substrato versus a produção de produto se você tiver uma uma condução que não obedeça essa cinética acaba sendo desvantajoso do ponto de vista econômico beleza Além disso outro aspecto importante Tem que
apresentar estabilidade genética Isto é não pode sofrer tantas mutações Além disso tem que ser um organismo que permita que nós façamos aqui manipulações genéticas e uma vez que você consegue por exemplo fazer uma manipulação genética você pode aumentar a eficiência da produção ou até mesmo a geração de um novo bioproduto e ele tem que ser preferencialmente seguro né Eh Ou ISO É tem que ser um organismo não patogênico Ou seja um organismo que não cause doença ou Além disso tem que ser um organismo que ele não Produza compostos tóxicos exceto se for o produto de
interesse beleza além disso esse microrganismo ele tem que ser cultivável sobre condições laboratoriais de maneira muito fácil beleza porque imagina se você precisa de medio cultur extremamente Power Delux Edition que é muito caro Ninguém vai querer investir dinheiro para produzir é um produto que vá gastar muito dinheiro beleza ele tem que ser facilmente cultivável no laboratório e me cultivo relativamente simples isto é ele tem que apresentar uma faixa de valores ótimos para produção do produto e não valores pontuais e e nesse sentido é muito importante por exemplo que a gente faça um estudo das exigências
nutricionais da questão de PH de se esse organismo Ele é anaeróbio aeróbio se ele não é por exemplo dependente de uma fonte de de energia muito custosa beleza e isso é muito importante porque vai gerar economia no seu processo Beleza então por exemplo quando a gente pensa nas curvas de crescimento micror bianos você tem aqui ah algumas bactérias que são são e da temperatura Você pode ter diferentes e produções então é importante você pensar na temperatura no PH Nas condições de oxigênio etc beleza E além disso um outro aspecto que eu acho que é muito
importante isso aqui vem até a fala do professor Thales da minha mente agora é a questão de como que eu vou liberar esse produto porque imagina eu tenho lá a produção do produto mas para eu liberar ele você vai ter que utilizar muitas técnicas para fazer separação então quanto mais técnicas você utiliza para fazer a extração do produto mais tu encarece o teu produto tá então na hora que você vai pensar na escolha do microorganismos tem que pensar no microrganismo que libera esse produto de maneira muito fácil pro meio tá E aí uma vez que
ele libera de maneira mais fácil isso daqui vai por exemplo facilitar muito a nossa vida na hora da da etapa de separação então por exemplo você tem a questão desse produto não sofrer inibição pela retenção do produto as condições de contivo podem interferir na excreção de um determinado produto então por exemplo se esse produto tá na região periplasmático se ele tá na região citosólica se tá na região nuclear por exemplo tudo isso pode influenciar eh no processo de separação então uma estratégia que a gente utiliza bastante classicamente é a a presença de um peptídeo sinal
por exemplo você pode utilizar por exemplo alguns eh peptídeos que vão direcionar esse produto pra região por exemplo periplasmático extracelular e isso daí facilita a separação do bioproduto de interesse Beleza caso esse bioproduto ele seja intracelular o ideal é que a célula seja rompida de maneira relativamente fácil então A ideia é que a gente temha por exemplo Ó você tem aqui uma célula intacta E aí ela produz o bioproduto de interesse a gente tem que ver uma maneira por exemplo de liberar esse bioproduto essa biomolécula alol de maneira qual você não tem a liberação por
exemplo de outras coisas que não são interessantes porque imagina se tu faz um rompimento Total isso vai encarecer o teu processo Porque você vai ter que separar o teu produto dos subprodutos beleza e é isso gente nas próximas aulas a gente vai funilar ainda mais essa questão da escolha do microrganismo mas por hora é isso as literaturas adotado foi a coleção do biotecnologia industrial e eh é isso tanto volume um quanto volume dois Beleza espero que vocês tenham gostado se você gostou deixa o seu comentário curtida compartilhe e eu quero agradecer em especial a professora
Larissa brumano e o professor Thales que foram dois professores da minha graduação eh do curso de biotecnologia assim como também o os outros professores porque boa parte do que eu fui discutindo aqui com vocês foi evocando tudo aquilo que eu aprendi durante a graduação de biotecnologia beleza e é isso um super abraço e até a próxima fui
