Questão de Biologia — Enzimas — CESPE / CEBRASPE 2025
Biologia›Enzimas
Código
ce406606
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
EMBRAPA
Ano
2025
Cargo
Pesq ( )
Bioprocessos dependem de uma compreensão profunda sobre cinética enzimática e condições operacionais para otimizar a conversão de substratos e a produção de compostos de interesse. A respeito desse assunto, julgue o item a seguir. Considere que, em um reator de leito fixo operando com manitol desidrogenase imobilizada para conversão de frutose em manitol, tenha sido observado que a eficiência do processo havia sido reduzida devido à formação de gradientes de concentração, sendo o substrato rapidamente consumido nas camadas superiores do leito, o que resultava em baixa conversão nas camadas inferiores. Nessa situação, para mitigar esse problema e otimizar o uso das enzimas imobilizadas, os pesquisadores deverão fazer ajustes no fluxo de alimentação, na taxa de escoamento e na configuração do leito, promovendo uma distribuição mais homogênea do substrato.
CCerto
EErrado
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GabaritoC — Certo
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Enzimas imobilizadas e gradientes de concentração em reatores de leito fixo
Gabarito: CERTO. A afirmativa está correta porque, em um reator de leito fixo com enzimas imobilizadas, a formação de gradientes de concentração — com o substrato sendo consumido rapidamente nas camadas superiores — é um problema clássico de transferência de massa e distribuição de fluxo, e os ajustes mencionados (fluxo de alimentação, taxa de escoamento e configuração do leito) são exatamente as estratégias empregadas para promover uma distribuição mais homogênea do substrato e otimizar o uso das enzimas.
O problema descrito é um fenômeno típico em reatores de leito fixo (ou leito empacotado) utilizados em bioprocessos com enzimas imobilizadas. Quando o substrato é alimentado pelo topo do leito, as camadas superiores, que estão em contato direto com a alimentação, consomem o substrato rapidamente. Isso cria um gradiente de concentração ao longo da altura do leito: as camadas superiores ficam com alta atividade (substrato abundante), enquanto as camadas inferiores ficam "famintas" por substrato, resultando em baixa conversão global. Esse fenômeno é conhecido como limitação por difusão externa ou esgotamento de substrato.
A mitigação desse problema envolve exatamente os ajustes citados na afirmativa:
Ajuste no fluxo de alimentação: Aumentar a vazão de alimentação pode reduzir o tempo de residência do substrato nas camadas superiores, permitindo que mais substrato alcance as camadas inferiores antes de ser completamente consumido. Isso reduz o gradiente de concentração.
Ajuste na taxa de escoamento: Aumentar a velocidade de escoamento (ou agitação, se aplicável) melhora a transferência de massa do substrato do seio do fluido para a superfície das enzimas imobilizadas, reduzindo a resistência à difusão externa e uniformizando a concentração ao longo do leito.
Ajuste na configuração do leito: Alterar a geometria do leito (por exemplo, usar leito com reciclo, leito de fluxo ascendente, ou leito com partículas de diferentes tamanhos) pode promover uma distribuição mais uniforme do fluxo e do substrato, evitando caminhos preferenciais e zonas de estagnação.
Esses ajustes visam otimizar a eficiência do reator e o uso das enzimas imobilizadas, garantindo que todo o leito participe da conversão, e não apenas as camadas superiores. A afirmativa descreve corretamente o problema e as soluções práticas aplicadas em engenharia de bioprocessos.
A pegadinha aqui é que a questão pode parecer complexa, mas a resposta é direta: o texto descreve um problema real e as soluções propostas são tecnicamente corretas. Não há inversão de conceitos nem exceções que tornem a afirmativa falsa.