Baixe Rompimento celular - Apostilas - Biotecnologia e outras Notas de estudo em PDF para Biotecnologia, somente na Docsity! Universidade Estadual do Rio Grande do Sul - UERGS Unidade Bento Gonçalves Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia Recuperação e Purificação de Bioprodutos I Professor: Francine Fioravanso Tramontina Aluno: Monichara Marinello Rompimento celular É necessária a quebra celular para produtos como enzimas e produtos recombinantes intracelulares. A forma de realizar o rompimento celular depende do tipo de microrganismos empregado e ocorre após a etapa de separação e lavagem das células obtidas ao final do cultivo. Os critérios para a seleção da técnica empregada deve considerar fatores como o tamanho da célula, tolerância e tensões de cisalhamento, necessidade de controle de temperatura, tempo de operação, rendimento do processo, gasto de energia, custo e capital de investimento. Células envolvidas só por membranas celulares são frágeis e facilmente rompidas sob baixas tensões de cisalhamento ou por simples variação da pressão osmótica do meio, adição de detergentes ou aplicação de ultra-som de baixa intensidade e requerem pouca energia para sua realização. Uma simples operação de bombeamento nessas células pode provocar perda da molécula alvo e isso se tornaria um problema no processamento do meio. Por outro lado, células com estruturas de parede robusta são de difícil rompimento. Após o rompimento celular obtém-se homogeneizado celular constituído por molécula–alvo, biomoléculas contaminantes e fragmentos celulares. Os compostos indesejáveis devem ser removidos por processos de filtração, centrifugação, precipitação ou extração líquido-líquido. Os principais métodos de rompimento celular são divididos em mecânicos, não-mecânicos, químicos e enzimáticos. Onde os mecânicos são subdivididos em homogeneizador de alta pressão, moinho de bolas, prensa francesa e ultra-som. Os não-mecânicos são o choque osmótico, congelamento ou descongelamento, aquecimento e secagem. Os químicos são divididos em álcalis, solventes, detergentes e ácidos. E os métodos enzimáticos possuem lise enzimática ou inibição da síntese da parede celular. Rompimento mecânico: No rompimento mecânico o homogeneizador a alta pressão é o método mais utilizado para a quebra celular e é adaptado das indústrias de laticínios. Esse tipo de rompimento provoca aumento da temperatura do meio. O calor gerado no processo pode aumentar a temperatura da suspensão em 1,5°C para cada 1000psi na pressão de operação. O homogeneizador é constituído por pistões projetados para aplicar altas pressões, forçando a passagem da suspensão celular por um orifício estreito seguido de colisão contra uma superfície rígida e imóvel em uma câmara à pressão atmosférica, ou colisão contra um segundo fluxo sob pressão elevada. A redução instantânea da pressão associada ao impacto provoca o rompimento celular sem danificar biomoléculas. O rompimento das células ocorre de acordo com fatores que atuam simultaneamente sobre as células, como cavitação, turbulência e cisalhamento. Os seguintes fatores afetam o desempenho de um homogeneizador: pressão de operação, velocidade de alimentação, temperatura, estado fisiológico do microrganismo, condições de cultivo, tipo de célula e sua concentração. A quantidade de células rompidas é proporcional à pressão na alimentação. O homogeneizador a alta pressão possibilita a recirculação do material, o que melhora a eficiência do rompimento. Esse procedimento apresenta as seguintes desvantagens: elevação do custo do processo, possibilidade e degradação a molécula-alvo e geração de fragmentos celulares muito pequenos. O moinho de bolas é utilizado para romper células microbianas, fungos filamentosos e microalgas. O moinho de bolas é constituído por uma câmara cilíndrica fechada, horizontal ou vertical, um sistema de refrigeração e um eixo que gira em alta rotação. Nessa câmara são adicionadas esferas de vidro e células em suspensão. Ao longo do eixo de rotação estão distribuídos um ou mais discos ou hastes que giram em alta velocidade e provocam atrito entre as esferas e as células intactas e causam rompimento celular. O rompimento ocorre devido à força de cisalhamento aplicada pelas esferas de vidro contra a parede celular das células. As condições de rompimento nesse equipamento são facilmente controláveis e a eficiência do processo depende da geometria da câmara de rompimento, da velocidade e do tipo de agitador, do tamanho das esferas, da carga de esferas e da concentração celular, da velocidade de alimentação e da temperatura. As câmaras horizontais são mais eficientes porque comportam maiores cargas de esferas e abrigam mais esferas de diâmetros reduzidos. Nas câmaras verticais a vazão de fluido é na direção ascendente e ocorre a fluidização das esferas. As esferas devem ocupar entre 80 e 85% do volume da câmara horizontal e entre 50 e 60% se a câmara for vertical. A velocidade do agitador influencia o número de contatos entre as células e as esferas e quanto maior a velocidade e rotação, mais rápido é o rompimento celular. O tipo de agitador também influencia a eficiência de rompimento. Os agitadores podem estar dispostos no eixo central ou fora ele, perpendicular ou obliquo. Para auxiliar na agitação eles podem conter sulcos, pequenos cortes ou furos. O material mais utilizado nas esferas é o vidro, mas também são usados materiais como o aço, o inox e a cerâmica. Quanto menor o diâmetro da esfera, mais eficiente é o rompimento.