Analise de fluxos metabolicos

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Metabolic Flux analysis of biological hydrogen production by Escherichia Coli

Engenharia Bioquímica II

2011

Índice

1. Resumo Pág.2
2. Introdução Pág.3
3. Análise dos Fluxos Metabólicos Pág.5
3.1. Sistema Não-Redundante Pág.6
3.2. Sistema Redundante Pág.7
3.2.1. Com erro Uniforme…………………………………………………………………Pág.7
3.2.2. Com erro Heterogéneo……………………………………………………….….Pág.74. Conclusão Pág.11
5. Bibliografia Pág.13
6. Anexos Pág.14
6.1. Anexo I: Dados do Paper Pág.14
6.2. Anexo II: Algoritmo MATLAB – Sistema não Redundante Pag.15
6.3. Anexo III: Algoritmo MATLAB – Sistema Redundante com erro homogeneo

Índice de Tabelas

Tabela 1 – Fluxos obtidos sistema Não-Redundante.
Tabela 2 – Fluxos obtidos no caso da estirpe geneticamente modificada.Tabela 3 – Valores de fluxos obtidos com erro uniforme para a estirpe não modificada
Tabela 4 – fluxos obtidos para a estirpe geneticamente modificada, sistema redundante
Tabela 5 –
Tabela 6 -
Tabela 7 – Valores dos fluxos para a estirpe não modificada.
Tabela 8 -

Índice de Figuras
Figura 1 – Matriz implementada no MatLab
Figura 2 – Matriz estequiométrica fornecida no Paper.
Figura 3 –Fluxos medidos para as duas estirpes.
Figura 5 – Representação dos fluxos obtidos para a estirpe geneticamente alterada.

Nomenclatura

1. Resumo
Temos como objectivo a determinação do efeito das estirpes geneticamente modificadas de Escherichia Coli no rendimento da produção de hidrogénio. Para tal iremos aplicar Metabolic Flux Analysis (MFA). Determinado fluxos metabólicos através daferramenta matemática Mathlab.
O modelo metabólico apresenta 21 metabólitos com 27 reacções
Métodos utilizados “Least Square” e “Weighted Least Square”.
Resultados obtidos

2. Introdução

Nos dias de hoje procuramos alternativas verdes ao uso de petróleo e dos seus derivados, sendo uma opção viável o uso de hidrogénio, pois é amigo do ambiente reduzindo os efeitos de estufa e é nãopoluente. O hidrogénio é produzido maioritariamente por combustíveis fósseis (gás natural) mediante a conversão por vapor. Outros métodos industriais são a gaseificação de carvão e electrólise da água. Contudo estes métodos utilizam fontes de energia não renováveis não sendo sustentáveis a longo prazo. O objectivo é então produzir hidrogénio a partir de fontes renováveis nomeadamente através métodosbiológicos (Biomassa), este processo opera a temperaturas e pressões ambientes não sendo portanto necessário gastos com energia e reduzindo as emissões de dióxido de carbono.
O hidrogénio pode ser produzido através de diferentes processos biológicos como por exemplo fermentação (com ou sem luz). Contudo estes processos apresentam um rendimento muito baixo de produção de hidrogénio por mol desubstrato consumida, sendo então uma alternativa pouco viável.
O uso de fermentação sem a presença de luz apresenta duas vantagens, a elevada versatilidade dos substratos que se pode utilizar assim como uma maior evolução da taxa de hidrogénio, sendo por isso um passo muito importante a tomar, a melhoria do rendimento do hidrogénio. Este passo consiste num processo onde temos microorganismos queproduzem hidrogénio a partir de fontes de carbono orgânico, como a glucose (mais utilizada). Podemos ainda esperar um aumento do rendimento se optarmos por microorganismos geneticamente modificados.

Com a ajuda das técnicas de engenharia metabólica, o efeito das modificações genéticas pretendido na formação de produto pode ser analisado á priori em estado estacionário. Dentro destas técnicas temosa Análise de Fluxos Metabólicos (em inglês MFA), muito utilizada principalmente quando o objectivo é maximizar o rendimento de um produto modelando a rede metabólica que representa parte do metabolismo da célula.

O MFA deriva do pressuposto do estado pseudo-estacionário que afirma que os metabólitos intracelulares não se acumulam na célula.
Uma limitação básica do MFA é que este não conta...
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