(4.24 Pauline Doran) Proteína recombinante é produzida durante o crescimento de Escherichia coli (CH1,77 O0,49 N0,24) geneticamente modificada. A proteína recombinante pode ser considerada um
produto da célula, mesmo que não seja excretada das células para o meio, proteína e biomassa são sintetizadas. Amônia (NH3) é usada como fonte de nitrogênio para a respiração aeróbica da glicose (C6 H12 O6). A proteína recombinante tem a seguinte fórmula CH1,55 O0,31 N0,25. O fator de conversão de glicose em biomassa é 0,48 g g^-1; o fator de conversão de glicose em proteína recombinante é 20 % do fator para a biomassa.
(a) Quanto de amônia é necessário?
(b) Qual é a demanda de O2 ?
© Se o fator de conversão de substrato em biomassa é de 0,48 gg^-1 para a mesma bactéria sem modificação genética e incapaz de produzir a proteína recombinante, quão diferente seria a necessidade de amônia e a demanda de O2 ?
Respostas: a) 1,03 mol por mol de glicose, b) 1,65 mol de2 por mol de glicose, c) 0,83 mol mol^-1 e 2,48 mol mol^-1 para amônia e O2, respectivamente

Passo 1

Tá beleza! Vamos resolver esse exercício que trata da produção de proteína recombinante por bactérias Escherichia coli. O conteúdo envolve conversão de substratos em biomassa e proteína, além de calcular a necessidade de amônia e oxigênio. Vamos precisar entender fatores de conversão e como eles se aplicam nessa situação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o fator de conversão. Ele indica quanto de substrato (no caso, glicose) é necessário para produzir uma certa quantidade de biomassa ou proteína. Aqui temos:
  • Fator de conversão de glicose para biomassa:
  • Fator de conversão de glicose para proteína recombinante: 20% do fator para a biomassa.
Então, o fator para a proteína é í.

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de amônia necessária. A amônia ( ) é a fonte de nitrogênio para a respiração aeróbica da glicose. Precisamos saber quanta amônia é consumida por mol de glicose consumido.
Considerando a formulação das proteínas e a necessidade de nitrogênio, usamos a relação estequiométrica baseada na composição da proteína recombinante:
  • Fórmula da proteína:
Isso significa que para cada mol de glicose, uma certa quantidade de nitrogênio é necessária, que vem da amônia.

Passo 4

Vamos calcular os moles de nitrogênio na proteína:
Cada mol de proteína contém Mol de N por mol de glicose = 0,20 times 0,25 = 0,05 mol de N . Como a proteína representa 20% da conversão da glicose, para cada mol de glicose, temos:
A amônia ( ) fornece esse nitrogênio. Cada mol de fornece 1 mol de N, então precisamos de 0,05 mol de por mol de glicose para a proteína.

Passo 5

Além da amônia para a proteína, a glicose utilizada na biomassa também requer nitrogênio. Precisamos considerar toda a demanda de nitrogênio para a respiração aeróbica da glicose.
Considerando que a célula precisa de nitrogênio para manter a biomassa e produzir a proteína, somamos as necessidades:
Total de NH3 = Para a biomassa + Para a proteína = 0,98 + 0,05 = 1,03 mol de NH3 por mol de glicose í

Resposta

a) 1,03 mol de amônia ( ) por mol de glicose.

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