UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO |
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INSTITUTO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS E EXATAS |
Engenharia Bioquímica I |
EXERCícIO <br> ATIVIDADE ENZIMÁTICA
Determinado produto necessita de adição de uma enzima para que se tenha uma concentração de atividade enzimática de 30U/L após 10 dias de produção. Para avaliar a quantidade de enzima que é necessária ser adicionada em 300 L deste produto foi realizado um ensaio de conversão de substrato em produto utilizando
de substrato e a adição de
de enzima. Com base nos resultados desta avaliação, expresso na tabela abaixo calcule a massa de enzima que deve ser utilizada considerando:
a) Que não há desativação da enzima
b) A enzima desativa segundo modelo de primeira ordem com .
a) Que não há desativação da enzima
b) A enzima desativa segundo modelo de primeira ordem com
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0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
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80 | 64 | 52 | 35 | 18 |
Considere:
; massa molar do substrato
; a atividade pode ser calculada pela velocidade de consumo de substrato.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício que você me passou é sobre atividade enzimática na área de Engenharia Bioquímica. A gente precisa descobrir qual a massa de enzima que devemos adicionar em 300 litros de um produto para alcançar uma atividade enzimática de 30 U/L após 10 dias de produção. Para isso, temos alguns dados de um experimento que já foi feito com 1 mg/L de enzima e precisamos usar essas informações para calcular o que você precisa. Vamos entender passo a passo como resolver isso!
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a atividade enzimática. Ela mede quanta enzima está realizando a reação, ou seja, quantas moléculas de substrato estão sendo convertidas em produto por minuto. No nosso caso, 1 Unidade (U) de atividade enzimática é igual a 1 micromol por minuto.
Passo 3
No experimento, foi adicionado 1 mg/L de enzima em 300 L de produto, totalizando:
Passo 4
Observando a tabela, vemos como a concentração de substrato diminui ao longo do tempo. A velocidade de consumo de substrato nos ajuda a calcular a atividade enzimática. Vamos calcular a velocidade média nos primeiros 10 minutos.
Passo 5
Agora, vamos converter essa velocidade para atividade enzimática usando a massa molar do substrato (40 g/mol):
Então, com 1 mg/L de enzima temos uma atividade de 70 U/L.
Passo 6
Queremos alcançar 30 U/L após 10 dias. Considerando que não há desativação da enzima (parte a), precisamos descobrir quanto de enzima é necessário para reduzir a atividade de 70 U/L para 30 U/L.
Passo 7
Agora, para o caso onde a enzima desativa segundo um modelo de primeira ordem com $ k = 0.06 , dia^{-1} $ (parte b), usamos a equação de desativação:
Queremos $ A(10) = 30 , U/L $, então:
Para ajustar, vamos calcular a massa necessária:
Resposta
a) Sem desativação da enzima, é necessário adicionar aproximadamente 128,57 mg de enzima.
b) Considerando a desativação da enzima com $ k = 0,06 , dia^{-1} $, devemos adicionar cerca de 234 mg de enzima.
b) Considerando a desativação da enzima com $ k = 0,06 , dia^{-1} $, devemos adicionar cerca de 234 mg de enzima.