Prática Quatro

ROTEIRO PRÁTICA INTEGRADORA IV BIOMEDICINA Biologia Molecular e Biotecnologia DISCIPLINA Prática Integradora IV CURSO Biomedicina EMENTA Conjunto de atividades organizadas na forma de um roteiro que visam à aproximação e experiência dos estudantes aos espaços de intervenção profissional inclusive enquanto espaço para pesquisa e extensão ORIENTAÇÕES INICIAIS As atividades deverão ser realizadas em grupo de 5 alunos de modo que todos os integrantes colaborem em todas as etapas de maneira integrada e participativa Não será aceita cópia de trechos de sites de internet ou de outras mídias O texto inédito deverá ser redigido pelos integrantes do grupo A nota da disciplina de Prática Integradora I será atribuída de acordo com as atividades descritas e apresentadas no Relatório A nota alcançada no Relatório será repetida na P1 da disciplina Biologia Molecular e Biotecnologia OBJETIVOS Conhecer os processos enzimáticos Favorecer um aprendizado mais profundo na área de biologia molecular e biotecnologia Estimular leitura e análise de artigos científicos para embasamento científico Organizar e redigir relatórios acadêmicos DESENVOLVIMENTO DA ATIVIDADE Para a realização dessa prática integradora no primeiro momento os alunos deverão seguir o roteiro abaixo para realizar a pesquisa e posteriormente farao uma sintese sobre o assunto disponibilizando as Referências Bibliográficas ETAPA I 10 horas BUSCA DAS INFORMAÇÕES Procedimentos de Busca de Informações sobre Enzimas e suas Aplicações em Biotecnologia a Acessar Bases de dados online tais como pubmed scielo biblioteca virtual em saúde periódicos Capes b Usar as palavras chaves Enzimas biotecnologia acao enzimatica historia da tecnologia das enzimas substrato enzimatico c Apresentar os resultados em forma de relatório apresentando quantidade de artigos encontrados nos últimos 5 anos com as palavraschaves supracitadas em forma de gráfico tipo pizza ou barras por base de dados e dissertar sobre esses dados ETAPA II 10 horas TRABALHO ESCRITO Escrever um breve texto no formato dissertação com as informações encontradas na busca ETAPA I incluindo as devidas citações bibliográficas de acordo com as normas da ABNT No texto dever ter O que sao enzimas como elas atuam sobre um substrato O desenvolvimento de novas enzimas por tecnicas recombinantes Citar produtos biotecnológicos que usaram enzimas para sua producao Mencionar o historico e curiosidades ETAPA III 10 horas ARTIGOS CIENTÍFICOS Voltar a etapa I e escolher dois artigos Realizar o fichamento Anexo 1 de 2 artigos selecionados buscados na etapa I com os seguintes tópicos título autores dados da publicação revista volume ano páginas etc resumo inédito e análise crítica sobre os resultados de cada um dos artigos Resumo e análise crítica redigidos pelo grupo deverão ter pelo menos 1 página e no máximo 2 para cada um dos artigos selecionados ETAPA IV 10 horas ELABORAÇÂO DO RELATÓRIO Redigir um Relatório detalhando todas as Etapas anteriores E entregar junto ao relatório o material produzido na etapa I II e III ProdutoResultado A execução do Roteiro de atividades levará à produção de um Relatório que deverá contemplar o detalhamento de cada uma das Etapas cumpridas pelo grupo O texto deve ser redigido em linguagem formal Utilizar tamanho de página A4 fonte Arial ou Times New Roman tamanho 12 alinhamento justificado espaçamento entre linhas 15 margens superior e esquerda com 25 cm e inferior e direita com 20 cm Na capa colocar os nomes completos dos integrantes e TODOS OS INTEGRANTENTES DO GRUPO INTREGAR NA PLATAFORMA O Relatório deverá ser postado como um arquivo pdf no ambiente AVA em Prática Integradora IV Atividades Desenvolver o Relatório em 4 partes Etapa I Apresentar na forma de dissertação a quantidade de artigos encontrados nos últimos 5 anos com as palavras chaves supracitadas em forma de gráfico pizza ou barras por base de dados Etapa II Escrever um breve texto com as informações encontradas na busca incluindo as devidas citações bibliográficas de acordo com as normas da ABNT Etapa III Apresentar o fichamento dos artigos com o resumo inédito e a análise crítica sobre os resultados dos artigos Etapa IV Redigir um Relatório detalhando todas as Etapas anteriores E entregar junto ao relatório o material produzido na etapa I II e III BIBLIOGRAFIA BÁSICA ALBERTS B JOHNSON A LEWIS J RAFF M ROBERTS K WALTER P Biologia molecular da célula 6 ed Porto Alegre Artmed 2017 BATISTA BG et al Biologia Molecular e Biotecnologia Porto AlegreSAGAH 2018 LODISH H BERK A KAISER C KRIEGER M BRETSCHER A PLOEGH H AMON A Biologia Celular e Molecular 7 ed Porto Alegre Artmed 2014 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ALBERTS B BRAY D HOPKIN K JOHNSON A LEWIS J RAFF M ROBERTS K WALTER P Fundamentos da Biologia Celular4 ed Porto Alegre Artmed 2017 BRUNO A Biotecnologia I Princípios e Métodos Série Tekne 1 ed Porto Alegre Artmed 2014 CHANDAR N VISELLI S Biologia Celular e Molecular Ilustrada Porto Alegre Artmed 2011 COX MICHAEL M DOUDNA JENNIFER A ODONNELL MICHAEL Biologia Molecular Princípios e Técnicas Porto Alegre Artmed 2012 WATSON JD BAKER TA BELL SP GANN A LEVINE M LOSICK R Biologia Molecular do Gene 7 ed Porto Alegre Artmed 2015 REVISTA DE BIOTECNOLOGIA E CIENCIA Disponível em httpswwwrevistauegbrindexphpbiociencia Acesso em 20 set 2021 FICHAMENTO Título Autores Dados da publicação Resumo inédito Análise crítica dos resultados ROTEIRO PRÁTICA INTEGRADORA IV BIOMEDICINA Biologia Molecular e Biotecnologia ETAPA I 10 horas BUSCA DAS INFORMAÇÕES Objetivo identificar e selecionar os artigos relevantes na área de enzimas e biotecnologia utilizando as palavras chaves enzimas e biotecnologia ação enzimática história da tecnologia das enzimas e substratos enzimáticos A busca de artigos foi realizada no banco de dados PubMed inicialmente a busca foi restrita aos resultados com artigos com as palavras chaves no título e resumo garantindo que todos os artigos se tratavam do tema específico Posteriormente a busca foi ampliada sem utilizar a restrição títuloresumo realizando a comparação do número de artigos encontrados 1 Palavrachave enzimas e biotecnologia Busca restrita títuloresumo 2 artigos Busca ampliada 693 artigos Artigos selecionado Saling P Assessing Industrial Biotechnology Products with LCA and EcoEfficiency Adv Biochem Eng Biotechnol 2020173325 357 doi 101007102019102 PMID 31372683 2 Palavrachave ação enzimática Busca restrita títuloresumo 73 artigos Busca ampliada 28289 artigos Artigo selecionado Rufer AC Drug discovery for enzymes Drug Discov Today 2021 Apr264875886 doi 101016jdrudis202101006 Epub 2021 Jan 14 PMID 33454380 3 Palavrachave história da tecnologia das enzimas Busca restrita títuloresumo 1 artigo Busca ampliada 1443 artigos Artigo selecionado Tonolli PN Franco FF Silva AFG A construção histórica do conceito de enzima e sua abordagem em livros didáticos de biologia Historical construction of the concept of the enzyme and approaches in biology textbooks Hist Cienc Saude Manguinhos 2021283727744 doi101590S010459702021000300006 4 Palavrachave substrato enzimático Busca restrita títuloresumo 842 artigos Busca ampliada 39196 artigos Artigo selecionado SalasNuñez LF BarreraOcampo A Caicedo PA Cortes N Osorio EH VillegasTorres MF González Barrios AF Machine Learning to Predict EnzymeSubstrate Interactions in Elucidation of Synthesis Pathways A Review Metabolites 2024 Mar 7143154 doi 103390metabo14030154 PMID 38535315 PMCID PMC10972002 Gráfico 1 Artigos encontrados no PubMed comparação entre as buchas por palavraschaves Os resultados mostram que nos últimos 5 anos vários artigos centrados no estudo das enzimas foram publicados a restrição das busca mostra ocorre uma redução significativa do número de artigos encontrados quando a busca não é restrição observamos que ocorre a inclusão de estudos gerais e potencialmente não diretamente relevantes para a busca de informações necessária neste momento O gráfico 1 representa a porcentagem em relação ao número total de artigos encontrados de acordo com as palavras chaves ETAPA II TRABALHO ESCRITO As enzimas são proteínas definidas como catalisadores de reações bioquímicas em condições fisiológicas sendo essencial para o funcionamento do organismo bem como no metabolismo sinalização celular motilidade crescimento e divisão celular Rufer 2021 A história das enzimas iniciou na antiguidade quando processos enzimáticos como a fermentação eram usados para produzir bebidas e alimentos como vinagre queijo e cerveja Durante a Idade Média poucos avanços foram registrados mas nos tempos modernos tem havido um interesse crescente no papel das enzimas em processos como a digestão e a fermentação O pesquisador Jean Baptista van Helmont acreditava que os alimentos sofrem alterações químicas através da fermentação Nos séculos XVII e XVIII cientistas como Sieur de Réaumur e Lazzaro Spallanzani estudaram a digestão revelando a especificidade das enzimas e desafiando as teorias vitalistas Em 1836 Theodor Schwann descobriu a pepsina uma enzima proteolítica Tonolli et al 2021 No século XIX a pesquisa sobre fermentação avançou com as contribuições de pesquisadores como Charles CagniardLatour e Louis Pasteur que identificaram o papel da levedura na função da fermentação enquanto Louis Pasteur relacionou a fermentação à atividade celular da levedura O termo enzima foi cunhado por Wilhelm Friedrich Kühne em 1876 para distinguir entre levedura organizada células vivas e levedura não organizada catalisadores químicos Copeland 2000 Em 1894 Emile Fisher propôs o modelo de fechadura e chave para explicar a especificidade da enzima Kieling 2002 Os desenvolvimentos no estudo da cinética enzimática levaram ao estabelecimento do modelo MichaelisMenten em 1913 que descreve a relação entre as taxas de reação enzimática e a concentração de substrato Copeland 2000 No início do século 20 as enzimas tornaramse cada vez mais importantes no estudo do metabolismo e da genética como evidenciado pelo conceito de Archibald Garrod de um gene uma enzima Joaquim ElHani 2010 Em 1926 James Sumner demonstrou que as enzimas são proteínas e nas décadas seguintes o estudo das enzimas promoveu o desenvolvimento da bioquímica e da biotecnologia modernas estabelecendo o papel das enzimas na ciência biomédica Copeland 2000 O mecanismos de atuação da enzimas é baseado na interação com o substrato as enzimas ligamse de forma específica ao substrato essa interação pode ser influenciada por alguns fatores como a temperatura pH e cofatores SalasNûnes et al 2024 A interação entre enzimas e substrato é denominada de catálise enzimática nesse processo as reações ocorrem rapidamente em condições fisiológicas Nos últimos anos a biotecnologia utiliza técnicas de engenharia genética e recombinação para a criação de enzimas específicas otimizadas e inovadores com aplicabilidade na indústria Saling 2020 realizou um estudo que utilizou a Avaliação do Ciclo de Vida LCA para o desenvolvimento de produtos biotecnológicos com enzimas Nos últimos anos o desenvolvimento de técnicas de engenharia genética e recombinação permitiu a criação de enzimas com propriedades otimizadas e até mesmo funções inovadoras com alta aplicabilidade em setores industriais e farmacêuticos A biotecnologia moderna utiliza essas técnicas para projetar enzimas específicas que aumentam a eficiência e a sustentabilidade dos processos industriais Por exemplo em um estudo conduzido por Saling 2020 foi utilizada a Avaliação do Ciclo de Vida LCA para desenvolver produtos biotecnológicos com base em enzimas como detergentes e produtos farmacêuticos A tecnologia de DNA recombinante permite que seja produzido enzimas com propriedades específicas através da modificação genética de organismos a modificação por técnicas recombinantes podem ser utilizadas para aumentar a eficácia catalítica e aumentar a estabilidade A aplicação de enzimas recombinantes em indústrias de detergentes permite que as roupas sejam limpas a temperaturas mais baixas economizando energia e reduzindo a pegada de carbono além de aumentar a eficácia da limpeza SALING 2020 Referência bibliográfica 1 COPELAND Robert A Enzymes a practical introduction to structure mechanism and data analysis New York WileyVCH 2000 2 JOAQUIM Leyla Mariane ELHANI Charbel Niño A genética em transformação crise e revisão do conceito de gene Scientiae Studia v8 n1 p93128 2010 3 KIELING Dirlei Diedrich Enzimas aspectos gerais Florianópolis Editora da UFSC 2002 4 Rufer AC Drug discovery for enzymes Drug Discov Today 2021 Apr264875886 doi 101016jdrudis202101006 Epub 2021 Jan 14 PMID 33454380 5 SalasNuñez LF BarreraOcampo A Caicedo PA Cortes N Osorio EH VillegasTorres MF González Barrios AF Machine Learning to Predict EnzymeSubstrate Interactions in Elucidation of Synthesis Pathways A Review Metabolites 2024 Mar 7143154 doi 103390metabo14030154 PMID 38535315 PMCID PMC10972002 6 Saling P Assessing Industrial Biotechnology Products with LCA and Eco Efficiency Adv Biochem Eng Biotechnol 2020173325357 doi 101007102019102 PMID 31372683 7 Tonolli PN Franco FF Silva AFG A construção histórica do conceito de enzima e sua abordagem em livros didáticos de biologia Historical construction of the concept of the enzyme and approaches in biology textbooks Hist Cienc Saude Manguinhos 2021283727744 doi101590S010459702021000300006 ETAPA III ARTIGOS CIENTÍFICOS FICHAMENTO Título Assessing Industrial Biotechnology Products with LCA and EcoEfficiency Adv Biochem Eng Biotechnol Autores Pedro Saling Dados da publicação Revista Advances in Biochemical EngineeringBiotechnology doi 101007102019102 ano 2020 Resumo inédito O artigo Assessing Industrial Biotechnology Products with LCA and EcoEfficiency cuja tradução é Avaliação de produtos de biotecnologia industrial com LCA e ecoeficiência o autor explora o uso de Avaliação do Ciclo de Vida LCA e a ecoeficiência avaliando o desempenho ambiental e econômico de produtos biotecnológicos em geral a LCA é aplicada para examinar o impacto de um produto em todas as etapas do ciclo de vida a obtenção de matérias primas até o futuro descarte em cooperação a ecoeficiência ajuda a equilibrar os custos e benefícios ambientais maximizando a sustentabilidade O principal foco do artigo é discutir como as metodologias conseguem determinar e comparar o impacto de diferentes processos industriais O artigo apresenta estudos de caso com objetivo de mostrar como ocorre a aplicação da LCA e a ecoeficiência no desenvolvimento de produtos como a produção de enzimas e biocombustíveis Em relação às enzimas é destacado o papel como catalisadores apresentando importante impacto em processos industriais sustentáveis sendo que a utilização das enzimas podem reduzir o impacto ambiental quando comparados com processos químicos convencionais destacando que o uso de novas alternativas biotecnológicas podem substituir processos químicos tradicionais A análise demonstra que a integração dessas metodologias nas avaliações de produtos biotecnológicos pode melhorar o desempenho ambiental e promover a inovação sustentável Além disso as enzimas contribuem para diminuir as emissões de carbono e o consumo de recursos fatores críticos para a ecoeficiência Por exemplo as enzimas podem ser utilizadas no desenvolvimento de biocombustíveis pois conseguem degradar biomassa em açúcares fermentáveis de maneira eficaz facilitando a produção de etanol com menor demanda energética e menor geração de poluentes Outro fator relevante é a capacidade das enzimas de exercer sua função em condições mais brandas de temperatura e pH o que reduz o uso de produtos químicos agressivos e energias elevadas otimizando tanto o custo quanto o impacto ambiental O autor defende que a ecoeficiência e a ACV são essenciais para identificar enzimas e processos biotecnológicos com maior potencial sustentável orientando assim o desenvolvimento e aplicação de enzimas que atendam efetivamente às demandas industriais e ambientais Assim a enzimologia industrial aliada à análise da ecoeficiência promove uma biotecnologia que não só cumpre critérios de desempenho mas também respeita os princípios da sustentabilidade Análise crítica dos resultados reescrever Podemos dizer que o artigo contribui de forma relevante no campo da biotecnologia industrial ao abordar o uso da LCA e a ecoeficiência avaliando o impacto na sustentabilidade da utilização de enzimas fornecendo uma abordagem que permite medir e comparar os efeitos dos produtos biotecnológicos Apesar das vantagens a análise de LCA apresenta algumas limitações como depender da precisão e atualização de dados sendo que a coleta pode ser desafiadora nas indústrias devido à disponibilidade limitada sobre os produtos utilizados Além disso o artigo trás a informação de que o uso de enzimas na indústria é mais sustentável porém em alguns casos a produção pode utilizar produtos químicos e energéticos Dessa forma o artigo poderia pontuar as limitações e desafios Em relação à ecoeficiência avaliando a sustentabilidade pode obscurecer aspectos relevantes como a toxicidade durante a produção e os impactos sociais quando substitui de processos tradicionais por biotecnológicos Portanto o autor discute e fornece uma visão centrada nos benefícios das enzimas na indústria porém seria fundamental apresentar as limitações e desafios podendo melhorar o artigo e oferecer uma visão mais ampla sobre o assunto FICHAMENTO Título Drug discovery for enzymes Autores Arne Christian Rufer Dados da publicação Revista Drug Discovery Today ano 2021 doi 101016jdrudis202101006 Resumo inédito O artigo Drug discovery for enzymes de Rufer 2021 discute os avanços e desafios na aplicação das enzimas como alvos atraentes para os fármacos devido a ligação ao substrato definido As enzimas são catalisadores de reações bioquímicas essenciais em diversos processos biológicos como no metabolismo sinalização celular motilidade crescimento e divisão celular As enzimas podem ser exploradas para seu uso como inibidores enzimáticos para tratamento de diversas doenças como as doenças metabólicas câncer e infecções A enzimologia juntamente com novos métodos experimentais são utilizados na descoberta de novos fármacos sendo que compreender os mecanismos de reação das enzimas e mecanismos de ação molecular é essencial durante o processo Além disso o campo da enzimologia estuda as reações catalisadas por enzimas a parte cinética e termodinâmica desde a interação enzimasubstrato mecanismos de aceleração da taxa e etapa química até liberar o produto A descoberta de novos fármacos ocorrem em fases quando utilizase enzimas as fases diferem inicialmente é caracterizado a enzima alvo e os possíveis alvos fora ou contraalvos além de que é preciso avaliar diferentes ensaios bioquímicos as condições da reação o tampão e temperatura garantindo que a enzima apresenta atividade específica e estabilidade O artigo explora abordagens para o design de inibidores enzimáticos incluindo métodos para identificar inibidores competitivos e não competitivos tecnologias como métodos de alta capacidade de triagem tem acelerado o processo de descoberta de novos medicamentos Apesar da maioria dos inibidores enzimáticos serem inibidores competitivos de pequenas moléculas os inibidores alostéricos e não competitivos vêm sendo estudados em modelos experimentais e alguns estão em uso clínico Há também os desafios da utilização de inibidores enzimáticos na descoberta de medicamentos como a especificidade dos inibidores e o potencial de resistência dos alvos enzimáticos sendo necessário uma análise aprofundado da estrutura das enzimas e o mecanismos de ação para o desenvolvimento de fármacos eficazes e seguros Análise crítica dos resultados O artigo fornece uma visão atualizada sobre o uso de enzimas na descoberta de novos fármacos desde inibidores enzimáticos clássicos até novas modalidades terapêuticas Destacando tecnologias emergentes como a proteômica e a triagem em larga escala Alguns pontos poderiam ser explorados como o uso e desafios de moduladores alostéricos e degradadores enzimáticos Os principais desafios são os efeitos fora do alvo offtarget e os riscos de seguranças ao atuarem em alvos alternativos podem gerar efeitos imprevistos durante o estudo devido à complexidade das vias metabólicas Além disso as tecnologias emergentes abordadas no artigo apresentam algumas limitações como o alto curso e a necessidade de uma infraestrutura avançada para a aplicação dos métodos assim as tecnologias não são amplamente acessíveis O artigo poderia incluir exemplos reais sobre o sucesso do uso de inibidores enzimáticos mostrando como funciona na prática e quais ajustes metodológicos são eficazes ETAPA IV ELABORAÇÃO DOS RELATÓRIOS INTRODUÇÃO O presente trabalho apresentou como objetivo aprofundar os conhecimentos sobre as enzimas e a biotecnologia focando na ação enzimática histórico interação enzimasubstrato e aplicação na biotecnologia O trabalho foi dividido em três etapas busca de informações fichamento de artigos científicos e elaboração de um trabalho escrito DESENVOLVIMENTO A primeira etapa consistiu na busca e seleção de artigos científicos sobre enzimas e biotecnologia o banco de dados escolhido foi o PubMed Foram utilizadas palavras chave específicas como enzimas e biotecnologia ação enzimática história da tecnologia das enzimas e substratos enzimáticos A busca foi restrita para resultados com as palavras chaves no título e resumo o que reduziu o número total de artigos e aumentou a relevância dos resultados Posteriormente ampliamos a busca retirando a restrição o que resultou em um número maior de artigos sendo observada no gráfico 1 A segunda etapa foi a elaboração do trabalho escrito utilizando os artigos selecionados na busca anterior abordando a importância das enzimas como catalisadores biológicos e destacou seu papel central no metabolismo e em processos celulares além do histórico e sua aplicação na Biotecnologia A etapa foi fundamental para a compreensão sobre os tópicos ampliando os conhecimentos sobre as enzimas desde mecanismos de atuação até sua aplicação na indústria O segundo artigo escolhido Drug Discovery for Enzymes explorou o desenvolvimento de medicamentos com base em inibidores e moduladores enzimáticos discutindo abordagens para o design de inibidores e os avanços em tecnologias emergentes A terceira etapa foi o fichamento de dois artigos científicos foram escolhidos o artigo Assessing Industrial Biotechnology Products with LCA and EcoEfficiency nessa atividade conseguimos compreender o uso da Avaliação do Ciclo de Vida LCA e a ecoeficiência para avaliar produtos biotecnológicos focando no impacto ambiental das enzimas como catalisadores sustentáveis em processos industriais CONCLUSÃO Portanto o desenvolvimento do trabalho contribuiu para uma compreensão mais aprofundada de como é realizado uma revisão bibliográfica pois as etapas consistem na busca de informações elaboração de um texto e fichamento de artigos todas essas etapas são importantes na construção de um artigo ou texto de revisão de literatura Além disso o trabalho permitiu uma visão abrangente sobre o papel das enzimas na biotecnologia principalmente na aplicação industrial sustentável e desenvolvimento de novos fármacos