Questão 6 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2017
A biotecnologia está presente em nosso dia a dia, contribuindo de forma significativa para a nossa qualidade de vida. Ao abastecer um automóvel com etanol, estamos fazendo uso de um produto da biotecnologia obtido com a fermentação de açúcares presentes no caldo extraído da cana-de-açúcar. Após a extração do caldo, uma quantidade significativa de carboidratos presentes na estrutura celular é perdida no bagaço da cana-de-açúcar. A produção de etanol de segunda geração a partir do bagaço seria uma forma de aumentar a oferta de energia renovável, promovendo uma matriz energética mais sustentável.
a) Cite um carboidrato presente na estrutura da parede celular da cana-de-açúcar que poderia ser hidrolisado para fornecer os açúcares para a obtenção de etanol. Por que a biomassa é considerada uma fonte renovável de energia?
b) Como os micro-organismos atuam na fermentação e se beneficiam desse processo?
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Resolução comentada
Resolução comentada
a) O carboidrato estrutural da parede celular vegetal é a celulose, um polissacarídeo formado por moléculas de glicose. Ao ser hidrolisada (por enzimas, as celulases, ou por ácidos), ela libera glicose, que as leveduras fermentam e transformam em etanol. A hemicelulose, que também compõe a parede, é outra resposta aceitável.
A biomassa é renovável porque vem de plantas, que podem ser cultivadas de novo em curto prazo. Na fotossíntese, a planta fixa o \ce{CO2} da atmosfera e armazena a energia solar em carboidratos. A queima do etanol devolve esse \ce{CO2} à atmosfera, e o novo plantio o recapta, fechando o ciclo. Isso é diferente dos combustíveis fósseis, que levam milhões de anos para se formar.
Resposta: celulose (ou hemicelulose); a biomassa é renovável porque as plantas são recultivadas em curto prazo, captando por fotossíntese o \ce{CO2} liberado na queima.
b) Na fermentação alcoólica, feita por leveduras (como Saccharomyces cerevisiae), a glicose é degradada em condições anaeróbicas. Ela passa pela glicólise e gera piruvato, que é convertido em etanol e \ce{CO2}:
O benefício para o micro-organismo é energético. A glicólise rende um saldo de 2 ATP por glicose, e esse ATP sustenta o metabolismo e o crescimento das células na ausência de oxigênio. A conversão do piruvato em etanol regenera o \text{NAD}^+, necessário para a glicólise continuar. O etanol e o \ce{CO2} são apenas subprodutos eliminados pela célula.
Resposta: os micro-organismos degradam a glicose sem oxigênio, produzindo etanol e \ce{CO2}; com isso obtêm 2 ATP por glicose e regeneram o \text{NAD}^+.
Assuntos: fermentação alcoólica, biocombustíveis, carboidratos.
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