SETE LAGOAS 2020 BIOTECNOLOGIA E INOVAÇÃO NA PRÁTICA Orientador: Ubiraci G. P. Lana Coorientadora: Gracielle T. C. P. Coelho CARLA PRISCILA SOUZA COSTA FUNDAÇÃO EDUCACIONAL MONSENHOR MESSIAS CENTRO UNIVERSITÁRIO DE SETE LAGOAS – UNIFEMM MESTRADO PROFISSIONAL EM BIOTECNOLOGIA E GESTÃO DA INOVAÇÃO ROTEIRO DE AULA
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S E T E L A G O A S
2020
BIOTECNOLOGIA E INOVAÇÃO NA PRÁTICA Orientador: Ubiraci G. P. Lana
Coorientadora: Gracielle T. C. P. Coelho
CARLA PRISCILA SOUZA COSTA
FUNDAÇÃO EDUCACIONAL MONSENHOR MESSIAS
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE SETE LAGOAS – UNIFEMM MESTRADO PROFISSIONAL EM BIOTECNOLOGIA E GESTÃO DA
INOVAÇÃO
ROTEIRO DE AULA
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Prefácio
O mundo está cada vez mais dinâmico, as distâncias se encurtam em
relação ao espaço tempo. Biotecnologia e inovação são instrumentos constantes em
nosso cotidiano, mas nem sempre os percebemos. Essa cartilha traz cinco aulas
experimentais que poderão ser utilizadas nos três anos do ensino médio, auxiliando
assim na mediação do ensino aprendizagem de maneira concreta, visando facilitar a
construção do conhecimento. Todas as aulas experimentais estão baseadas nas 10
competências gerais (Figura 1) da nova BNCC, que são elas:
Figura 1: Competências gerais da BNCC
Fonte: Brasil (2019)
12
Atividade proteolítica de enzimas presentes em produtos de limpeza...................52
Simuladores online de sequenciamento genético.....................................................65
Utilização de resíduos orgânicos para produção de biogás e fertilizante natural,
através de biodigestores..............................................................................................76
Produção de fermento natural.....................................................................................90
Extração de DNA de plantas.....................................................................................100
Sumário
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BIOTECNOLOGIA E INOVAÇÃO NA PRÁTICA
ROTEIRO DE AULA EXPERIMENTAL PARA ENSINO MÉDIO
SETE LAGOAS
2020
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Atividade proteolítica de enzimas presentes em produtos
de limpeza
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Competência básica segundo BNCC 2019
1. Conhecimento: valorizar o conhecimento crítico científico sobre o mundo físico,
social e cultural.
2. Pensamento científico, crítico e criativo: exercitar a curiosidade intelectual e
utilizar as ciências com criticidade.
Duração: 100 minutos
Roteiro
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Material e métodos
• 5 diferentes produtos de limpeza.
• 7 béckrsou copinhos de café transparentes.
• 7 canudos plásticos.
• 1 pipeta, bécker fracionado ou copinho de remédio que meça 10 mL.
• 1 pacote de gelatina incolor.
• 200 mL de água.
• Colher de chá ou balança.
• Forno micro-ondas ou outra fonte de calor.
• Amaciante de carne.
• Canetinha.
➢ Selecione cinco produtos de limpeza, que nesse caso são sugeridos: detergente
em pó, detergente líquido, sabão em barra, desinfetante e produto multiuso ou
simulares. Dissolva os sólidos (1/2 colher de chá ou 5 mg) em 3 mL de água. Coloque
cada produto em um bécker com identificação e reserve.
Figura 1. Exemplos de produtos de limpeza que podem ser utilizados para avaliação de
Grande parte das enzimas utilizadas comercialmente (aproximadamente
90%) é de origem microbiana extracelular, tendo como exemplos proteases, pectinases,
celulases e hemiceluloses (CABRAL, 2013; REETA; PATEL, 2015). Detergentes
comuns e os fabricados antes da década de 60 possuiam tensoativos iônicos, que são
moléculas com característica dupla, onde parte de sua estrutura possui alta afinidade
com a água, podendo assim ser arrastada pela mesma, e a outra parte afinidade com
substâncias apolares, como óleos e gorduras (BORSATO; MOREIRA; GALÃO, 2004).
Assim a limpeza é feita através do arraste da sujeira por emulsão.
A nova linha de detergentes para a higienização e limpeza, passou a utilizar
em suas fórmulas tamponantes sequestrantes, dispersantes, alcalinizantes, anti-
redeposintantes, auxiliares de remoção de sujeiras específicas, oxidantes (alvejantes) e
as enzimas (DALTIN, 2011). A indústria de detergentes é a maior indústria individual
para o uso de enzimas, necessitando de 25-30% do total produzido. Cerca de metade
dos detergentes disponíveis no mercado contêm enzimas em suas formulações, no
entanto, raramente a informação é publicada nas formulações (REETA; PATEL, 2015).
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REFERÊNCIAS
AEHLE, W. Enzymes in Industry: Production and Applications, 2007. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9783527617098 julho 2019.
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REETA R. S.; ANIL K. P.; LEYA, T; MANDAVI G; BALENDU S. G.; ASHOK P. (2015). Industrial Enzymes. 10.1016/B978-0-444-63453-5.00015-X.
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Simuladores online de sequenciamento genético
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Competências gerais segundo BNCC 2019
1 Pensamento científico crítico e criativo: exercitar a curiosidade intelectual e
utilizar as ciências com criticidade e criatividade.
2 Cultura digital: compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de forma crítica,
significativa e ética.
Duração: 150 minutos
Roteiro
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Material
• Computador com internet
Acesse o endereço do BLAST: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi
Para essa aula utilizaremos a ferramenta Basic Local Alignment Search Too l
(BLAST), que faz o alinhamento de sequências genéticas que estão no banco
de dados do NCBI e é utilizada por cientistas do mundo inteiro para a
identificação de sequências genéticas, usando o alinhamento genético.
A sequência deve ser informada no campo indicado. Após digitada a
sequência o BLAST realiza buscas no banco de dados, gerando o resultado que estiver
com melhor grau de semelhança.
Vamos conhecer um pouco da ferramenta digital
Na página inicial do BLAST (Figura 1) você encontrará algumas ferramentas,
incluindo a Basic BLAST. Ao selecionar o programa blastn, surgirá uma página que
possui vários campos de preenchimento entre eles teremos:
O alinhamento de sequências consiste no processo de comparar duas ou
mais sequências (de nucleotídeos ou aminoácidos) de forma a se observar seu nível de
similaridade. Para tanto as ferramentas de bioinformática utilizam algoritmos
matemáticos que permitem obter as melhores comparações. O alinhamento de
sequências permite localizar trechos conservados entre genomas, comparar uma
sequência desconhecida que foi recém-identificada, com bancos de dados de
sequências com funções conhecidas ou ainda permitem a montagem de sequências
obtidas a partir da sobreposição de fragmentos de sequências menores (SOARES,
2013 pág. 1).
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REFERÊNCIAS
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Utilização de resíduos orgânicos para produção de biogás
e fertilizante naturais através de biodigestor.
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Competência gerais segundo BNCC 2019
1. Conhecimento: valorizar o conhecimento crítico científico sobre o mundo físico,
social e cultural.
2. Pensamento científico crítico e criativo: exercitar a curiosidade intelectual e utilizar
as ciências com criticidade e criatividade.
Duração: 100 minutos
Roteiro
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Materiais
• 1 galão de água de 20 litros vazio, para o biodigestor;
• 1 câmara de pneu vazia, para o armazenamento de biogás;
• 2 metros de tubulação de plástico maleável de diâmetro ¼’’ (6 mm);
• 1 Conector tee de diâmetro ¼’’ (6 mm);
• 1 válvula com registro de diâmetro ¼’’ (6 mm);
• 1 metro de tubo PVC de diâmetro ¾’’ (20 mm);
• 2 cap em PVC de diâmetro ¾’’ (20 mm);
• 1 tubo de cola tipo Super bonder;
• Areia fina;
• 1 sacola plástica;
• 1 rolo de fita adesiva;
• 1 pincel grande;
• 1 lata pequena de tinta cor preta;
• 1 balde de plástico de 20 litros;
• 1 funil de plástico;
• Equipamento de solda (opcional).
Preparo do substrato
• Restos de alimentos utilizados na alimentação dos alunos durante o intervalo.
Material e métodos
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ETAPAS DA CONSTRUÇÃO
1. Meça e corte o tubo de PVC de ¾’’ (20 mm) para que fique 10 cm do fundo do
galão de água com a mesma altura do gargalo do galão.
2. Encaixe o tubo de PVC de ¾’’ (20 mm) na abertura, não encoste o tubo no
fundo do galão, deixe 10 cm acima do fundo.
3. Conecte no tubo PVC de ¾’’ (20 mm) um dos cap, na extremidade que está para
fora do galão.
4. Para a entrada de matéria orgânica, deve ser feito uma abertura na parte
superior do galão com diâmetro igual ao do tubo de PVC de ¾’’ (20 mm), use uma
furadeira para fazer a abertura de circunferência correta.
5. Para a saída dos restos de matéria orgânica já digerida, faça uma abertura de 2
cm na lateral do galão, no lado oposto ao tubo de entrada e 15 cm abaixo da parte de
cima do galão.
6. Conecte o outro cap na extremidade do tubo que ficará para fora e encaixe o
restante do tubo de PVC de ¾’’ (20 mm).
7. Para fixar os tubos e evitar a entrada de ar no biodigestor, use cola de PVC.
8. Já para a saída de biogás, deve ser realizada uma abertura com diâmetro de 0,6
cm na lateral do gargalo do galão.
9. A tubulação maleável de ¼’’ (6 mm) deve ser encaixada e fixada como foi
realizado anteriormente, com cola PVC. Em sua extremidade que ficou para fora do
galão conecte um tee.
10. Em uma das pontas do tee conecte um pedaço da tubulação de ¼’’ (6 mm) e em
seguida conecte a câmara de pneu.
11. Na outra extremidade do tee conecte o restante da tubulação de ¼’’ (6 mm) e na
extremidade final da tubulação conecte a válvula com registro de ¼’’ (6 mm).
12. Feche completamente o bico do galão com sua tampa e passe fita adesiva ao
redor para vedar a entrada de ar.
13. Pinte toda a parte externa do galão com tinta preta, essa ação aumentara a
temperatura dentro do biodigestor evitando que a incidência de luz solar estimule a
criação de algas, prejudicando a produção de biogás.
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14. Ao final seu biodigestor terá a seguinte aparência (Figura 1).
O manejo sustentável dos resíduos se faz necessário para a preservação do meio
Matéria orgânica
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ambiente e também proteção e promoção da saúde humana (GOUVEIA, 2012). A
Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS) prevê como meta a não produção de
resíduos, mas para tanto é necessária uma educação social. Prevê também a
reciclagem e reutilização de resíduos sólidos, levando para descarte apenas os rejeitos
que representam a porção não reutilizável (BRASIL, 2010). Uma opção para diminuir a
quantidade de resíduos orgânicos que chegam até os depósitos de lixo é o uso de
biodigestores. Além disso, o uso de biogás traz vários fatores favoráveis, sendo fonte
de energia renovável, reduz a emissão de gases do efeito estufa como CO2 e CH4, e
também de óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos (KOMIYAMA et al., 2006).
O que são biodigestores?
O Biodigestor é um equipamento utilizado para produzir gás natural, rico em
metano, por meio da digestão anaeróbica, onde um grupo de bactérias metanogênicas
atua sobre os materiais orgânicos (Figura 4) (BEZERRA et al., 2014). Esse
equipamento pode ser usado principalmente nas zonas rurais, pela disponibilidade das
biomassas exigidas, que fornecem biogás e biofertilizante, principalmente no Brasil,
onde se apresentam uma agricultura intensa e condições climáticas favoráveis para
explorar essa técnica.
Figura 4. Curva de taxa relativa de biodigestor
Fonte: adaptado Bicalho (2007)
Após o pico da reação ela tende a cair sua taxa de
digestão
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Usualmente, os biodigestores são alimentados com matéria orgânica, que
são os resíduos sólidos que contêm os nutrientes e micronutrientes vitais para o
crescimento dos microrganismos durante a digestão (REIS, 2012). Essa digestão
depende da temperatura dentro do biodigestor que pode variar, variando também os
microrganismos ótimos para a decomposição, sendo as metanogênicas mais comuns
(Figura 5).
Figura 5. Atividade relativa de produção de CH4.
Fonte: adaptado Bicalho (2007)
Por que os biodigestores são importantes?
Biodigestores são importantes, pois o processo de digestão anaeróbia
promove a diminuição da carga orgânica, convertendo o carbono em CH4, redução dos
sólidos e microrganismos patogênicos dos efluentes. Além disso, proporciona e
estimula a reciclagem de nutrientes e da matéria orgânica levando à diminuição de
moscas e odores (COELHO et al., 2000).
Cada microrganismo tem uma temperatura
ótima para decomposição.
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REFERÊNCIAS
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RIBEIRO, R. Guia de compostagem caseira ,2006
SPEECE, R. E.; Rewiew: environmental requirements for anaerobic of biomass; Advances in Solar Energy; 1983.
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Produção de fermento natural
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Competência básica segundo BNCC 2019
1. Pensamento científico crítico e criativo: exercitar a curiosidade intelectual e
utilizar as ciências com criticidade e criatividade.
2. Repertório cultural: valorizar as diversas manifestações artísticas e culturais.
3. Argumentação: Argumentar com base em fatos dados e informações confiáveis.
heterofermentativas e leveduras coexistem no ambiente em equilíbrio dinâmico. Em
muitos países a fermentação natural é utilizada com frequência. Já no Brasil tem pouca
expressividade pelo fato de demandar tempo e mão de obra especializada para
padronização da produção de pães (VOGELMANN; HERTEL, 2011).
Os alimentos obtidos da fermentação natural têm gosto e odores específicos
devido à produção de ácido acético e láctico, proporcionando ótima qualidade e
durabilidade ao produto final, por isso vêm sendo otimizada (BIANCHINI, 2004). Cana
de açúcar e frutas como uva e maçã podem ser iniciantes de fermentação, sendo a
batata o insumo mais usado devido à sua rica fonte de carboidratos. A desvantagem da
batata é que os pães advindos de sua base não são aromáticos (APLEVICZ, 2014).
O processo de fermentação demostra a metabolização da glicose em etanol,
ácido lático e ácido acético (Figura 3), que fazem parte da “massa mãe” da fermentação
natural. Nessa massa temos leveduras com metabolismo ativo e cepas de bactérias
láticas (ORDOÑÉZ, 2015).
Figura 3. Etapas do processo de fermentação láctea
Fonte: adaptado DA SILVA,2019
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REFERÊNCIAS
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