Questões de Concurso Público INT 2024 para Tecnologista Pleno - Biocatálise

A respiração celular é um processo intracelular, no qual as células obtêm energia a partir da quebra de moléculas de nutrientes, como a glicose. Ela é o principal meio de fornecimento de energia para a maioria das células. Ocorrendo nas mitocôndrias, a respiração celular atua utilizando a energia contida em uma molécula orgânica, a glicose, para sintetizar o trifosfato adenosina (ATP), como representado na figura a seguir:






Considerando o que mostra a figura e todos os demais fenômenos metabólicos que ocorrem na respiração celular e nas suas etapas, assinale a alternativa correta.

Os processos fermentativos ocorrem desde a antiguidade. Porém, foi bem mais tarde que se começou a esclarecer o fenômeno responsável por essas transformações, a fermentação. A definição clássica para a fermentação é que a fermentação é o mecanismo anaeróbico de produção de energia que não envolve a cadeia respiratória. Atualmente, a definição para fermentação tem sido bem mais ampliada porque alguns processos que são conduzidos se utilizando do oxigênio e da cadeia respiratória também são classificados como processos fermentativos. Portanto, o conceito mais atual e abrangente para fermentação consiste no processo que ocorre quando o microrganismo se reproduz, a partir de uma fonte apropriada de nutrientes, visando à obtenção de um bioproduto. Com isso, o processo de fermentação passou a ser de dois tipos: a fermentação submersa (FS) e a fermentação em meio semissólido ou estado sólido (FMSS ou FES). Contudo, o uso da técnica de FMSS oferece distintas vantagens sobre a FS. Assim, considerando os processos de FMSS e FS e suas vantagens de utilização, analise as afirmativas a seguir:


I. A FS ocorre em meio com presença de água livre e normalmente com substratos solúveis, como a que ocorre para fermentação submersa do caldo de cana-de-açúcar usado para produção de etanol.


II. A utilização da FMSS privilegia a sustentabilidade ambiental que vem sendo prioridade das políticas de pesquisa agropecuária em quase todo o mundo e se baseia na utilização racional dos recursos naturais e de resíduos agrícolas e industriais, viabilizando a obtenção de produtos com custo mais reduzido.


III. A simplicidade do meio, principalmente para países com abundância de biomassa e de resíduos agroindustriais, e o uso de reatores menores, proporcionando economia de espaço e, ainda, a possibilidade dos rendimentos serem maiores que os obtidos em FS, além da ausência de formação de espuma, menor demanda de energia e, especialmente, a facilidade de controle de contaminação proporcionada pela pouca quantidade de água no sistema compreendem muitas das distintas vantagens que o uso da técnica de FMSS oferece sobre a FS.


Assinale

Atualmente o conceito de fermentação alcoólica entende-se por um conjunto de reações bioquímicas provocadas por microrganismos, como leveduras ou bactérias, que atacam, fundamentalmente, moléculas de carboidratos, como glicose e frutose, transformandoos, principalmente, em álcool etílico e gás carbônico (CO₂). O processo de fermentação alcoólica, então, se caracteriza como uma via catabólica, na qual há a degradação das moléculas de glicose ou frutose, no interior das células de leveduras ou bactérias, até a formação de etanol e CO₂, acarretando liberação de energia química e térmica. Considerando os eventos bioquímicos e os fenômenos químicos que ocorrem no processo de fermentação alcoólica, assinale a afirmativa incorreta.

A tecnologia de Bioprocessos é a aplicação de engenharia e biotecnologia em larga escala. Essa tecnologia é um campo que une microrganismos, enzimas e nutrientes com a meta de produção de compostos bioativos de interesse da indústria, podendo ser facilmente atrelado a produtos de origem renovável. Em geral, o campo dos bioprocessos pode ser dividido em duas etapas básicas: Upstream e Downstream, como mostra a figura abaixo, que apresenta de maneira simplificada as fases envolvidas na elaboração de um bioprocesso.






Considerando o que mostra o fluxograma sobre as etapas laborativas de um bioprocesso e o que essa tecnologia representa para a indústria e para as pesquisas científicas, em geral, assinale a afirmativa incorreta acerca dos bioprocessos.

A parede celular das células vegetais encontra-se localizada externamente à membrana plasmática e é composta por longas e resistentes microfibrilas de celulose, que se mantêm unidas por uma matriz formada por glicoproteínas e pelos polissacarídeos hemicelulose e pectina, como mostra a figura abaixo:  





A parede celular envolve a membrana plasmática e em sua estrutura possui poros que funcionam como filtros em relação ao meio externo. Essa parede pode ser primária e secundária. No entanto, a parede secundária é uma estrutura que não está presente em todos os organismos vegetais. Além das paredes primária e secundária, há, também, a lamela média formando a estrutura da parede celular vegetal. Considerando a composição e a função dos elementos estruturais da parede celular vegetais, assinale a afirmativa incorreta.

Sob o microscópio de luz visível, várias camadas podem ser reconhecidas nas paredes celulares da madeira. No entanto, com o uso do microscópio eletrônico uma demarcação clara entre as camadas individuais da composição ultraestrutural e as paredes celulares da madeira pode ser mais bem observada. Com isso, as várias observações em microscópio eletrônico originaram um modelo da construção da parede celular da madeira, como mostra a figura a seguir:






Considerando os aspectos ultraestruturais da parede celular da madeira à luz da microscopia eletrônica de transmissão, analise as afirmativas abaixo:

I. Na Parede Primária (P) as fibrilas de celulose são arranjadas em delgadas camadas que se cruzam formando um aspecto de redes. A parede primária é a primeira camada depositada durante o desenvolvimento da célula; este sistema permite o crescimento da célula jovem. Por consequência, a orientação das fibrilas na camada mais externa é mais oblíqua.

II. Na camada S₁, com espessura de 0,2 a 0,3 mm, as fibrilas de celulose se apresentam em orientação helicoidal suave. Existem várias subcamadas extremamente finas que se sobrepõe. Sendo as lamelas muito finas, o arranjo helicoidal, em espiral, das fibrilas pode ser visível como um arranjo cruzado em certas espécies.

III. A camada interna S₃, considerada recentemente por alguns autores como parede terciária, as fibrilas de celulose são arranjadas numa inclinação suave, porém não numa forma estritamente paralela. Possui uma concentração maior de substâncias não estruturais, o que confere a superfície do lume uma aparência mais ou menos lisa.



Assinale

A pirólise é um dos processos termoquímicos primários de conversão no qual a biomassa é convertida em três produtos de elevado valor agregado: sólido, o biochar ou biocarvão; líquido, o bio-óleo; e gasoso. O bio-óleo derivado da biomassa lignocelulósica é constituído por cerca de 40% de compostos de média polaridade, 12% de compostos de maior polaridade, 28% de água e 20% de material oligomérico, todos detectáveis por diferentes técnicas cromatográficas. Essa diferença na volatilidade e polaridade dos compostos, aliada à complexidade do bio-óleo, torna sua caracterização química um desafio analítico. Nesse sentido, uma das principais técnicas utilizadas na análise de compostos não voláteis e/ou termicamente instáveis do bio-óleo derivado da biomassa lignocelulósica, que consegue separar e analisar quantitativamente vários tipos de amostras, em poucos minutos, com eficiência, sensibilidade e alta resolução, é a

A desconstrução da parede celular vegetal de forma a separar os componentes por tipo e aplicações biotecnológicas é o grande desafio para o modelo de biorrefinaria que propõe a aproveitar o máximo de estruturas das plantas. O processo de desconstrução da parede celular envolve duas etapas principais: o pré-tratamento e a hidrólise. Assim, existem diversos processos de pré-tratamento da biomassa lignocelulósica. A auto-hidrólise ou explosão a vapor é uma técnica na qual se submete o material lignocelulósico ao repentino aquecimento por vapor de alta pressão, seguido de decomposição explosiva.

A técnica de explosão a vapor na qual se remove a lignina e a hemicelulose das biomassas e em materiais com baixo teor de lignina é possível se obter uma eficiência de aproximadamente 90%. Além disso, ela, também, aumenta o rendimento de açúcares enzimáticos e a acessibilidade das enzimas às paredes celulares de lignocelulósicos.


Trata-se de

Após o pré-tratamento da biomassa, a hidrólise é uma das etapas principais do processo de desconstrução da parede celular. O pré-tratamento resulta na formação de duas frações distintas: a fração líquida, constituída de monômeros e oligômeros que estão aptos à etapa de fermentação; e a fração sólida, formada por compostos que não foram degradados, como a celulignina. Com isso, a fração sólida necessita de uma etapa de hidrólise para liberar os açúcares fermentescíveis, como mostra a figura abaixo:






Considerando-se a degradação do complexo lignocelulósico, analise as informações abaixo:


I. O pré-tratamento promove a degradação do complexo lignocelulósico, separando os componentes majoritários: celulose e lignina, que deverão ser hidrolisados em monômeros para serem metabolizados por microrganismos. Por isso, após o pré-tratamento, é necessário fazer uso de proteases específicas, que serão responsáveis pela hidrólise dessas moléculas.


II. A hemicelulose, por ser um heteropolímero, necessita da associação de outras enzimas para a sua completa degradação. Dentre essas, tem-se as xilanases, que são responsáveis pela quebra da cadeia central de xilana.


III. As celulases são compostas por três enzimas principais que agem de forma sinérgica, onde as endoglucanases clivam especificamente as ligações β-1,4-glicosídica internas da celulose, principalmente em regiões amorfas, liberando fragmentos que serão degradados pelas exoglucanases, celobiohidrolases (CBH), à celobiose. Por sua vez, as CBH serão degradas pelas β-glucosidases à glicose. As β-glucosidases, entretanto, são capazes de clivar outros oligossacarídeos à glicose e também de liberar outros monômeros, como xilose, galactose e manose, a partir da xilana e da galactomanana, que são constituintes da hemicelulose.


Assinale

A extração é a separação de dois líquidos ou de dois sólidos, ou de um líquido e um sólido nas suas frações componentes. A extração contínua sólido-líquido é um método utilizado na purificação e separação dos componentes de uma mistura. A partir desse método é possível isolar um componente puro a partir de uma mistura, pela separação desse componente dos outros constituintes, como representado no esquema do aparelho de Soxhlet usado para a extração contínua sólido-líquido, mostrado na figura a seguir:






Com relação à extração contínua sólido-líquido e o esquema apresentado pela figura, assinale a afirmativa incorreta.

O hidrogênio está sendo visto, por diversos países, como um biocombustível promissor em substituição aos obtidos a partir de fontes fósseis, porque possui alto poder calorífico e baixo impacto ambiental. Atualmente, o método utilizado para a produção de hidrogênio é feito a partir da reforma a vapor do metano e de outros hidrocarbonetos; no entanto, este método processa-se a altas temperaturas e o metano é considerado um combustível de fonte não renovável. O hidrogênio obtido a partir de fontes renováveis, como o etanol, se destaca como sendo um combustível do futuro, porque apresenta alta eficiência energética e uma infraestrutura de produção e distribuição bem definida no Brasil. Nesse sentido, considerando os processos de produção do hidrogênio tanto no contexto econômico, quanto como fonte promissora de energia alternativa, analise as afirmativas a seguir classificando-as em verdadeira (V) ou falsa (F).



(   ) A reforma a vapor é um processo que utiliza uma etapa catalítica e consiste na conversão da mistura vapor d`água e um combustível primário em um gás de síntese. Esse método possui como vantagem a redução do monóxido de carbono e por consequência, um alto rendimento em hidrogênio.


(   ) Do ponto de vista econômico, a reação de reforma a vapor do etanol é vantajosa, porque o etanol a ser utilizado nessa reação precisa ser diluído. Assim, o uso do etanol não destilado nas usinas de açúcar e álcool pode ser uma alternativa interessante para reduzir o custo final do processo de produção do hidrogênio.


(   ) A única desvantagem da produção do hidrogênio enquanto um biocombustível promissor reside no fato do método de reforma a vapor ser o único processo termoquímico utilizado para a produção de hidrogênio. Não sendo, portanto, obter nitrogênio a partir de outros métodos termoquímicos, como a oxidação parcial.


(   ) As células a combustível, ou células de hidrogênio, são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química do hidrogênio, diretamente em energia elétrica e calor e são consideradas uma tecnologia promissora para produção de energia, porque desempenham um importante papel, atuando de forma limpa, silenciosa e apresentando baixos níveis de emissão de poluentes na atmosfera.


As afirmativas acima são, respectivamente,