Doenças e desequilíbrios

Alergias

- Correspondem a estados de hipersensibilidade imunitária traduzida por reações aberrantes em relação a antigénios específicos (ácaros, pólen, esporos, produtos químicos e alimentares)

-Podem conduzir a consequências graves (lesão de tecidos e órgãos)

-As substancias que as desencadeiam chamam-se alergénios ( são em regra inofensivos para a maioria das pessoas).

Hipersensibilidade imediata- Manifesta-se imediatamente apos o contacto com o alergénio ao qual o individuo ficou sensibilizado. Resulta de se terem formado anticorpos do tipo lgE no primeiro contacto com o alergénio. Esta reação pode traduzir-se em alergias respiratórias, cutâneas, oftalmológicas e digestivas.

Hipersensibilidade “tardia” – Leva mais de 12h para se desenvolver e é devido a reações imunitárias mediadas por células, sem intervenção de anticorpos. Envolve o reconhecimento do antigénio por linfócitos T que, uma vez ativados, produzem vários tipos de mediadores químicos com efeitos em outros tipos de células que manifestam a doença. Várias substâncias de uso quotidiano podem desencadear um tipo de dermatite de contacto.

Doenças autoimunes

O timo funciona como um crivo que só deixa passar os linfócitos com pouca ou sem afinidade para os antigénios do próprio individuo, o que permite a tolerância em relação ao próprio.

A diabetes insulinanodepenente, a artrite reumatoide e a esclerosa em placas são doenças autoimunes.

Tipos de Diabetes

Diabetes tipo 1- insulinodependente-esta doença começa a manifestar-se numa fase precoce, frequentemente na infância ou na adolescência, e resulta de uma deficiência na produção de insulina, portanto, as células têm baixa capacidade de utilizar a glicose.

Diabetes tipo 2 – Manifesta-se gradualmente a partir dos 40 anos. O pâncreas produz insulina mas os recetores desta não respondem á sua presença, portanto não absorvem a glicose e a concentração no sangue desta aumenta.

Artrite reumatoide – é uma doença caracterizada pela destruição da cartilagem articular pelo sistema imunitário;

Esclerose em placas – é uma doença neurológica que se caracteriza pela destruição focal de componentes do sistema nervoso.

Imunodeficiência

-Imunodeficiência congénita – A desordem mais séria do sistema imunitário é aquela em que os indivíduos não possuem nem linfócitos B nem T.

Um excerto de medula óssea compatível pode ser um tratamento eficaz.

-Imunodeficiência adquirida – Caso mais mediático: SIDA.

Biotecnologia

Anticorpos policlonais – São produzidos como resultado da estimulação de vários clones de linfócitos B, em resposta a um determinado antigénio.

- A contaminação do organismo por um agente patogénico conduz, naturalmente, á produção de anticorpos policlonais.

- (Os anticorpos extraídos do soro de animais inoculados com esse antigénio são policlonais)

- Este soro envolve riscos de rejeição e ataque imunitário por parte do recetor.

Anticorpos monoclonais - São obtidos a partir de um único clone de linfócitos B. São todos iguais e específicos para um só determinante antigénico.

Como produzi-los?

- Isolar um linfócito B ativado e coloca-lo num meio de cultura para produzir anticorpos;

-Existem linfócitos B malignos (mielomas) que se diferenciam em plasmócitos e formam tumores. Multiplicam-se ativamente e indefinidamente em laboratório.

A utilização deste produto permite:

Reconhecimento de antigénios específicos; Ataque dirigido ás células que apresentam antigénios específicos; Facilmente detetados usando marcadores fluorescentes ou radioativos e enzimas;

Aplicações biomédicas

Diagnóstico de doenças; Diagnóstico de condições clinicas: Tratamento de doenças – cancro (Imunoterapia Verificar a compatibilidade de tecidos e órgãos para enxertos ou transplantes;

Linhas de investigação:

Controlo de doenças – imunização passiva; Antidoto para venenos e drogas; Controlo de doenças autoimunes; Deteção e tratamento do cancro da mama;

Bioconversão ou Biotransformação

Vantagens da Bioconversão:

Produção rápida de grandes quantidades; Permite realizar transformações que resultam de vias metabólicas complexas; Torna a produção economicamente rentável das substâncias;

Aumenta o grau de pureza/especificidade, com consequente diminuição do risco de alergias e efeitos secundários;

Antibióticos – São produzidos usados em baixas concentrações para inibir a multiplicação ou matar certos organismos patogénicos que atacam o organismo;

Antibióticos semissintéticos – São produzidos por fermentação: são fornecidos a microorganismos substancias percussoras sintéticas para eles completarem a síntese dos produtos desejados;

Vantagens:

- Apresentam um espetro de ação mais largo ( são mais eficazes)

- Administração – podem ser tomados por via oral;

- Possuem um elevado nº de grau de pureza ( reduz o risco de reação alérgica)

Esteroides

Hormonas envolvidas num grande nº de processos metabólicos; Reduzem os processos inflamatórios; Importantes em alergias e artrites reumatoides; Usados em contracetivos; Esteroides anabolizantes (doping)

A cortisona e a hidrocortisona são esteroides usados para minorar processos inflamatórios;

Vitaminas

São o produto mais vendido; Obtido por síntese química; São produzidas por bactérias e fungos; Ex: Produção de muitas toneladas de vitaminas B12 que vão integrar em

medicamentos e alimentação de animais;

Hormonas

Promovem o crescimento; Reduzem os processos inflamatórios; Importantes em alergias e artrites reumatoides;

Vacinas

Prevenção de doenças infeciosas como a hepatite B, malária, herpes , etc

Proteínas Humanas

Controlo de Diabetes (Insulina) Tratamento de hemofilia (fatores de coagulação) Estimulação do Sistema Imunitário (interferão) Tratamento de atrasos do crescimento infantil (hormona de crescimento)

São obtidos por microorganismos recombinantes;

Como se produz interferões utilizando microorganismos?

Microbiologia e Industria Alimentar

Metabolismo celular

- é o conjunto de reações químicas que ocorrem numa célula.

Ex:

Catabolismo (molécula complexa é transforma numa molécula simples)

Anabolismo (Molécula simples é transformada numa molécula complexa)

Enzimas – São proteínas globulares com uma conformação tridimensional e possuem uma região através da qual se estabelece a ligação ao substrato- o centro ativo.

Substrato – Molécula sobre a qual a enzima atua.

Energia de Ativação

- Energia que é necessária fornecer ao sistema para que se inicie uma reação química;

- As enzimas são, pois, catalisadores biológicos ou biocatalizadores;

-As enzimas diminuem a energia de ativação das reações;

- Aceleram a velocidade de uma reação sem participar dela como reagente ou produto, não alteram o equilíbrio químico e não são destruídos.

- As enzimas atuam como reguladores;

- São as unidades funcionais do metabolismo celular;

Vias metabólicas

- As reações não ocorrem isoladamente, mas sim de forma sequencial, isto é , o produto de uma reação é usado como reagente na 2º reação.

Cofatores

-Componente não proteica essencial á atividade das enzimas;

A região proteica da enzima designa-se por apoenzima; A associação entre a apoenzima e o cofator designa-se holoenzima;

Os cofatores podem ser:

Iões metálicos, como magnésio ou ferro; Coenzimas, como certos derivados vitamínicos;

Especificidade enzimática

-Especificidade absoluta – a enzima atua apenas sobre um determinado substrato;

-Especificidade relativa – A enzima atua sobre um conjunto de substratos químicos e estruturalmente relacionados;

Modelos de ligação enzima-substrato

Modelo Chave-Fechadura

- Considera o centro ativo da enzima uma estrutura rígida e estática, onde apenas pode encaixar um substrato com uma forma complementar desse centro;

- O substrato ajusta-se ao centro ativo da enzima como uma chave se ajusta á fechadura

- Especificidade absoluta;

Modelo do encaixe induzido

- Considera que o centro ativo da enzima, interage, e uma forma dinâmica, com o substrato, ajustando-se a ela quando se estabelece a ligação;

- O substrato ao acumular-se com a enzima, induz transformações estruturais no centro ativo, que se molda ao substrato;

- Especificidade relativa;

Inibição enzimática

-Substancias capazes de provocar uma diminuição da atividade enzimática.

Pode ser:

Inibição irreversível

- O inibidor combina-se permanentemente com a enzima, através de ligações covalentes, tornando-a inativa ou provocando a sua destruição;( ex: venenos)

Inibição reversível

- O inibidor combina-se temporariamente com a enzima, através de ligações fracas;

- Quando se dissocia, a enzima permanece funcional e capaz de transformar o substrato.

A inibição reversível pode ser:

Competitiva

- O inibidor é uma molécula estruturalmente semelhante ao substrato, mas resistente á ação da enzima e que compete com o substrato pelo centro ativo da enzima.

- O efeito da inibição sobre a velocidade da reação depende da concentração relativa de substrato e do inibidor.

Não competitiva

- O inibidor é uma molécula estruturalmente diferente do subtrato e liga-se á enzima num local( centro alostérico) que não corresponde ao centro ativo.

- Esta ligação do inibidor á enzima provoca a alteração da conformação do centro ativo, de tal como que impede a ligação do substrato;

- O inibidor e o substrato não competem pela ocupação do centro ativo e dependendo a inibição apenas da concentração do inibidor.

- A inibição não competitiva é utlizada na regulação das vias metabólicas.

Controlo das vias metabólicas

- Quando o produto final é formado em excesso por moléculas desse produto vão inibir a enzima, provocando a paragem da sequencia metabólica.

Inibidores

Algumas drogas; Antibióticos; Inibidores na industria alimentar; Inibidores na produção e melhoramento de alimentos;

Fatores que influenciam a atividade enzimática

Temperatura; pH; Concentração do soluto; Concentração do substrato; Concentração da enzima; Inibidores;

Temperatura

- As enzimas são ativas num determinado intervalo de temperatura;

- A atividade enzimática aumenta com o aumento da temperatura devido ao incremento de colisões entre o substrato e a enzima;

- A atividade enzimática é máxima á temperatura de 37ºC;

-Acima dessa temperatura, começa a haver desnaturação da enzima, e abaixo dessa temperatura a enzima começa a ficar inativa;

- O processo de desnaturação é um processo irreversível;

pH

-As enzimas têm um pH ótimo de ativação, acima e abaixo do qual a sua atividade diminui e acaba por cessar;

- O pH do meio influencia a conformação do centro ativo da enzima, e, consequentemente a sua interação com o substrato;

Concentração do substrato

Ao aumento da concentração do substrato corresponde o aumento da atividade enzimática, desde que haja enzima disponível;

- Estando todos os centros ativos ocupados atinge-se o seu ponto de saturação pelo que a atividade enzimática estabiliza, uma vez que a taxa de formação de novas ligações ao substrato é igual á taxa de separação dos produtos;

Concentração da enzima

Aumentando a concentração da enzima, aumenta a velocidade da reação desde que haja substrato disponível.

Fermentação

Alimentos probióticos – têm efeito sobre o equilíbrio bacteriano intestinal, controlam o colesterol, diarreias e reduz o risco de cancro.

Deterioração dos alimentos

Microorganismos; Insetos Ação das enzimas; Alterações físicas causadas pelas temperaturas, pressão e humidade;

Fatores de conservação

Assepsia; Remoção de microorganismos; Calor; Frio; Redução de água; Efeitos osmóticos; Modificações da atmosfera; Irradiação Acida Aditivos

Técnicas de conservação

Conservantes (E-200-299)

Antioxidantes (E 300-399)

Corantes ( E 100-199)

Intensificadores do sabor( E 600-699)

Espessantes ( E 400-499)

Praga- É a abundancia de indivíduos de uma espécie indesejável para o ser humano.

A aplicação de programas de controlo de pragas implica:

Diminuir a sua população; Afetar o desenvolvimento de um dos estágios da vida; Diminuir os impactos económicos;

Em agrossistemas de monocultura, a falta de biodiversidade limita as interações entre as diferentes populações e as pragas tornam-se num problema grave que é combatida por agentes biocidas;

Espetro de ação de um pesticida – quantidade de espécies para as quais é tóxico;

Persistência de um pesticida – é dado pelo intervalo de tempo que permanece ativo( desde algumas horas até alguns anos)

DDT- Pesticida de maior importância histórica, devido ao seu efeito negativo no ambiente, na agricultura e na saúde humana.

Um biocida deve ter um espetro de ação limitado á espécie ( praga) e ter baixa persistência!

Desvantagens dos pesticidas

-Leva ao desenvolvimento de variedade resistentes por um mecanismo de seleção dirigida, tanto mais rápido quanto mais curto for o ciclo reprodutor da espécie.

Bioacumulação

-Consiste na absorção e no armazenamento das moléculas de pesticida, em tecidos ou órgãos específicos, numa concentração mais elevada do que aquela que seria de esperar.

Bioampliação

-Consiste no aumento da concentração do pesticida, de nível trófico para nível trófico, ao longo das cadeias alimentares;

Métodos Alternativos de controlo de Pagras

* Práticas de culturas alternativas

-Rotação de culturas;

-Plantação de sebes;

*Controlo Biológico

- Método eficaz, pouco dispendioso, não afeta o ambiente e é de longa duração( relações bióticas).

*Esterilização de insetos

-As moscas ajudarão a proteger as plantações da fruta, agindo como um inseticida natural e substituindo os pesticidas, que são lançados para o ambiente em grande quantidade, contaminando pessoas e animais;

*Uso de feromonas

-As feromonas (permitem estabelecer comunicação entre os animais) atraem os insetos de uma dada espécie, sendo colocados em difusores associados a armadilhas, onde os insetos são aprisionados e acabam por morrer.

*Hormonas Juvenis e de muda

- Controlam o desenvolvimento e a reprodução dos insetos em diferentes momentos do seu ciclo de vida. Podem impedir que se complete o ciclo de vida do inseto;

*Biopesticidas

-Alguns microorganismos produzem toxinas, específicas e biodegradáveis, que podem ser utilizadas como pesticidas biológicos;

*Engenharia genética

-A transformação de genes estranhos para espécies selvagens pode introduzir desequilíbrios no ecossistema ou podem atuar como reguladores (Plantas transgénicas)

*Luta integrada

-Associam diferentes métodos com o objetivo de aliar a produtividade das culturas á redução dos riscos ambientais. É um processo complexo e demorado.