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Departamento de Engenharia Química e Biológica

�Polímeros e Novos Materiais�A Química do Supermercado �Investigação criminal em câmara escura

�Química Sustentável

�Genes e Genomas�Como se produzem as

Proteínas Terapêuticas?�Biotecnologia das Plantas na

Protecção do Ambiente

5-16 de Fevereiro de 2007 - 10 h às 16 h

Instituto Superior Técnico - Av. Rovisco Pais - 1049-001 Lisboa Telefone 218419184 – Fax 218417426 – lic.deq@ist.utl.pt – http://dequim.ist.utl.pt/visitantes

Patrocínios:

MÓDULO 1

Departamento de Engenharia Química e Biológica

Laboratórios Abertos 2007

Química do Supermercado Investigação Criminal na Câmara Escura Polímeros e Novos Materiais: Como se Fazem como se Transformam?

Química Sustentável Experiências com Azoto Líquido (baixando a temperatura a -196°C)

Laboratório Sensorial

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A QUA QUÍÍMICA DO SUPERMERCADOMICA DO SUPERMERCADO

1 – Análise SensorialOs receptores sensoriais do paladar são as papilas gustativas, que se situam essencialmente nalíngua e detectam os 4 gostos básicos (doce, amargo, ácido e salgado) em zonas distintas. Os alunos vão testar a sua acuidade gustativa com 4 soluções não identificadas.

2 – Paleta de cores – a couve roxaGraças às propriedades das antocianinas, é possível utilizar um extracto alcoólico de couve roxa como indicador de pH de diversos produtos comercializados no supermercado (limão, vinagre, lixívia, água mineral, pasta de dentes, detergente e fermento).

3 – Presença de amido e açúcares redutores em alimentosAplicação do teste de Benedict para identificação de açúcares redutores ou adição de tintura de iodo para verificar a presença de amido em diversos produtos alimentares (bolachas, massas, cereais, sumos).

4 – Reacção-relógio da vitamina COs alunos vão estudar a cinética da reacção de um comprimido efervescente de vitamina C com tintura de iodo e água oxigenada na presença de Maizena (amido).

5 – Incompatibilidade das lixíviasOs alunos vão entender porque não devem nunca misturar uma lixívia com a sua correspondente versão “Gentil”. Ao misturar as duas lixívias desencadeia-se uma reacção de oxidação-redução com libertação de gases, um deles tóxico (cloro).

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CÂMARA ESCURA CÂMARA ESCURA –– Um pouco de investigaUm pouco de investigaçção criminal...ão criminal...

1 – TriboluminescênciaExplicação do fenómeno de triboluminescência e exemplificação mediante a fricção de duaspedras entre si. Este fenómeno também é observado com alguns tipos de rebuçados.

2 – FluorescênciaExplicação do fenómeno da fluorescência mediante a incidência de luz ultravioleta numagarrafa de água tónica ou num extracto de clorofila de espinafre.Em termos de investigação criminal, é analisada a aplicação deste fenómeno na verificaçãoda validade de papel-moeda e de diversos documentos.

3 – QuimiluminescênciaExemplificação de um fenómeno de quimiluminescência através da reacção de oxidação doluminol. Trata-se de uma reacção utilizada frequentemente em cenas de crime para detectarvestígios de sangue.

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POLPOLÍÍMEROS E NOVOS MATERIAIS: MEROS E NOVOS MATERIAIS: COMO SE FAZEM COMO SE TRANSFORMAM?COMO SE FAZEM COMO SE TRANSFORMAM?

DescriDescriçção das experiências laboratoriaisão das experiências laboratoriais

1. Preparação de polímeros: fio de nylon e poliuretanos.É feita a demonstração da preparação do fio de nylon e da espuma de poliuretano.

2. Corrosão de metaisOs alunos realizarão várias pequenas experiências que permitem “visualizar” os processos envolvidos na corrosão de pregos de ferro e ainda como implementar métodos de protecção.

3. Formas de carbono “Visita” guiada às diferentes formas alotrópicas do carbono: grafite, diamante, fulerenos e nanotubos.

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PROCESSOS QUPROCESSOS QUÍÍMICOS SUSTENTMICOS SUSTENTÁÁVEISVEISTrabalhos expostosTrabalhos expostos

1. Desenvolvimento de Catalisadores para Tratamento dos Gases de Combustão / Escape dos Automóveis

2. Produção de Biodiesel a partir de Óleos de Fritura Usados.

3. Processos com Membranas para Tratamento de Águas /Efluentes

4. Aplicação de Polímeros Super-Absorventes para Tratamento de Efluentes

5. Utilização de espumas de poliésteres de célula aberta com características hidrofóbicas capaz de conter e absorver derrames de petróleo no mar

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EXPERIÊNCIAS COM AZOTO EXPERIÊNCIAS COM AZOTO LLííQUIDOQUIDO(baixando a temperatura a (baixando a temperatura a -- 196 196 ººC) C)

Esta é a temperatura de ebulição normal do azoto, N2, elemento que no estado gasoso existe na composição do ar que respiramos. Como se obtém este gás liquefeito? O porquê da sua utilização? Qual o efeito de temperaturas tão baixas nas substâncias que nos rodeiam? Quais as precauções a tomar ao trabalhar em laboratório nestas condições? Responder a estas questões é um dos objectivos desta série de experiências tão populares, embora pouco acessíveis nas escolas.

1- O estado gasoso: a equação dos gases perfeitosBalões cheios de ar, mergulhados em N2 (l), contraem-se. Retiram-se do azoto, o ar expande-se e voltam ao seu volume original. A repetição destes ciclos origina o rebentamento do balão.

2- Congelação rápida(a) Mergulham-se em N2 (l), flores, folhas, frutos, pedaços de borracha, tornando-os rígidos e quebradiços. (b) Prega-se um prego numa tábua com uma banana congelada. (c) Observa-se a condensação de água nas paredes do recipiente que contém N2 (l) seguindo-se a formação de gelo. (d) Nuvens frias espalham-se no ar.

3- A chaleira ruidosaAo passar ao estado gasoso dentro de uma chaleira, o azoto provoca o seu apito estridente.

4- Benfica, Porto e Sporting: Qual rebenta primeiro?O azoto líquido contido em Kitasatos ligados a balões coloridos passa ao estado gasoso, expande-se e rebenta os balões proporcionando uma brincadeira divertida.

5- Apoteose finalMisturam-se N2 (l), água quente, um pouco de detergente e um corante. Formam-se bolhas e espumas libertando espessas nuvens brancas.Lança-se azoto líquido para o chão, provocando a formação de nuvens frias.

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VIAGEM AO INTERIOR DA MATVIAGEM AO INTERIOR DA MATÉÉRIARIAPodemos continuar a apreciar a Natureza tal como ela se nos apresenta. Isso não custa muito a fazer, basta manter os olhos bem abertos.

Porém, graças ao desenvolvimento científico e tecnológico, podemos fazer muito mais... Com uma lupa esteroscópica comum, a nossa visão dos objectos é ampliada até cem vezes o seu tamanho. Se usarmos um simples microscópio, chegamos facilmente a ampliações superiores a 400 vezes e assim, sucessivamente, à medida que o nosso método de observação se torna mais sofisticado.

Se formos mais ambiciosos, a nossa curiosidade levar–nos-á muito mais longe! Podemos penetrar nos puzzles das redes cristalinas dos cristais, ampliando-as 108 vezes, passando do angström ao centímetro.

Nesta exposição iremos observar amostras coloridas de cristais que facilmente poderás aprender a fazer no teu Laboratório de Química, usando rochas e conchas para estimular o seu crescimento. Mas poderás também observar os modelos rigorosos das suas redescristalinas, construídas por cientistas a partir de estudos de cristalografia por difracção de raios X.

Vem, junta-te a nós, para aprenderes a observar pelos olhos de um químico e descobrir segredos guardados nas estruturas dos complexos...

Alguns cristais de compostos de coordenaAlguns cristais de compostos de coordenaçção ão e outros, que vais observar:e outros, que vais observar:

Sufato de cobre penta-hidratado, acetato de cobre e cálcio hexa-hidratado, ferricianetode potássio, alúmen de potássio (figura de cima, estrutura em baixo), sulfato duplo de cobre e potássio hexa-hidratado, tartarato de sódio e potássio tetra-hidratado, di-hidrogenofosfato de potássio (lupa), enxofre, glicina, etc.

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CONSULTCONSULTÓÓRIO DE QURIO DE QUÍÍMICAMICAPretende-se, com este consultório, fomentar a colaboração com os professores de Química do ensino básico ao secundário, com o objectivo de desenvolver parcerias para a realização de acções de formação, colaboração em projectos, organização de exposições, feiras, clubes de Ciência e outras actividades dirigidas para os novos conteúdos programáticos das cadeiras de Química.

Este primeiro consutório será orientado para o ensino da Química Inorgânica, Analítica, Química dos Elementos, Química-Física e Termodinâmica. Os utentes poderão consultar bibliografia e Bancos de Imagem relativos a experiências desenvolvidas no âmbito de projectos FOCO, Ciência Viva e outros que fazem parte do programa de laboratório de algumas disciplinas do DEQB.

Listagem de algumas experiências Listagem de algumas experiências Estado sólido: Crescimento de cristais sobre suportes rugosos (nucleação heterogénea) eoutros métodos de crescimento de cristais envolvendo compostos de coordenaçãode metais, outros compostos e elementos.

Estruturas de redes cristalinas de compostos de coordenação, metais, outros elementos e compostosJardins de sílicaPreparação de polímerosEstado líquido : Bolas de sabão gigantes, poliedros de sabão, reacções em solução aquosa:redox, aplicação de potenciais de redução, previsão da reactividade de pares redox,série electroquímica, pilhas galvânicasácido –base, precipitação e complexaçãoEstado gasoso: mudanças de estado, experiências com neve carbónica e azoto líquidosua interpretação termodinâmica, fogos químicos, etc.

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Endereços de Química para consulta

http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/

http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/complex/default.html

http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/livechem/transitionmetals_content.html

http://resources.schoolscience.co.uk/Exxonmobil/infobank/4/flash/distillation.html

http://www.greener-industry.org/

http://www.chem.uiuc.edu/kelterdemos/demos.htm

http://chemed.chem.purdue.edu/demos/#Ch5

http://www.chem.uiuc.edu/clcwebsite/demos.html

http://www.ciec.org.uk/industry/index.htm

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Laboratórios Abertos 2007

MÓDULO 2

Genes e Genomas

Como se Produzem as Proteínas Terapêuticas?

A Biotecnologia das Plantas na Protecção do

Ambiente

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A MICROBIOLOGIA E A SEQUENCIAA MICROBIOLOGIA E A SEQUENCIAÇÇÃO DE GENOMASÃO DE GENOMASDescriDescriçção das experiências laboratoriaisão das experiências laboratoriais

1 - Coloração e observação microscópica de bactérias do iogurteOs alunos aplicarão a técnica de coloração de Gram a uma amostra de iogurte e farão a observação em microscópio óptico.

2 - Produção de um polissacárido extracelular de interesse industrialOs alunos tomarão contacto com culturas bacterianas em diferentes fases do crescimento e observarão a alteração da viscosidade do meio de cultura devido à produção de gelano, um polissacárido extracelular com várias aplicações na indústria alimentar e farmacêutica. Procederão ainda à extracção do polímero do meio de fermentação por precipitação com etanol.

3 – Extracção e visualização de moléculas de DNA em gel de agaroseSerá feita pelos alunos uma extracção rápida de DNA a partir de uma cultura de Escherichia coli. Será fornecida informação sobre a utilização de enzimas de restrição na análise de moléculas deDNA. Serão observadas moléculas de DNA, previamente separadas por electroforese em gel de agarose.

4 – A sequenciação de genomas e sua anotaçãoOs alunos tomarão contacto, por recurso a bases de dados e programas computacionais disponíveis na web, à sequencia completa de genomas (material genético total de um organismo), composto por um alfabeto de 4 letras (A, T, G, C). Estas representam as 4 bases azotadas (adenina-A, timina-T, citosina-C e guanina-G) que integram os 4 nucleotídeos, que são as unidades constituintesde cada uma das duas cadeia polinucleotídicas da molécula de DNA (DeoxyriboNucleicAcid), a qual funciona como o repositório de toda informação necessária ao funcionamento do organismo.

AC

TG

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PRODUPRODUÇÇÃO E PURIFICAÃO E PURIFICAÇÇÃO DE PROTEÃO DE PROTEÍÍNAS TERAPÊUTICASNAS TERAPÊUTICASDescriDescriçção das experiências laboratoriaisão das experiências laboratoriais

A produção de grandes quantidades de proteínas com aplicações terapêuticas(p. ex. insulina, vacina da hepatite B, etc...) é uma realidade actual graças aos desenvolvimentos da Biotecnologia Moderna. Utilizando técnicas de recombinaçãode DNA, é possível modificar microrganismos (p. ex. bactérias, leveduras, etc...)de forma a “programá-los” para produzir uma proteína específica. No Sub-Módulo 2 da demonstração pretende-se ilustrar o processo de produção de uma proteínaterapêutica.

Como exemplo será mostrada a estrutura molecular da proteína INSULINA e o esquema de um PROCESSO completo para a sua produção. Seguidamente, seráIlustrado à escala laboratorial um processo de PRODUÇÃO de uma proteína terapêutica por cultivo celular de um microrganismo (levedura), a SEPARAÇÃOda proteína (extracelular) das células obtidas, por microfiltração, e a sua PURIFICAÇÃO e CONCENTRAÇÃO por precipitação. .

INSULINA

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A BIOTECNOLOGIA NA PROTECA BIOTECNOLOGIA NA PROTECÇÇÃO DO AMBIENTEÃO DO AMBIENTEDescriDescriçção das experiências laboratoriaisão das experiências laboratoriais

Operação de um modelo laboratorial de um biorreactor de despoluição de águas residuais

1 – O biorreactor no seu contexto de aplicaçãoUma ETAR e o lugar do biorreactor; o que são lamas activadas; a operação em contínuo e por ciclos; o consórcio microbiano activo - bactérias em flocos/filamentos e protozoários (apresentaçãocom auxílio de diagramas, fotografias e animações – poster e computador).

2 – O modelo laboratorial de biorreactorApresentação do modelo reduzido em operação na bancada; observação de pequenosfilmes, em computador, com as várias fases do ciclo de operação; paragem da operação para sedimentação das lamas; observação, no computador, do decréscimo do valor de potencial de oxidação-redução, que indica a redução de disponibilidade de oxigénio no reactor.

3 – Observação das lamas – os microrganismos que despoluemColheita de amostras de lamas e observação ao microscópio; identificação de flocos, filamentos e protozoários por comparação com desenhos e fotografias (poster/computador).

4 – Medida da concentração de açúcares no biorreactor – verificar a despoluiçãoColheita de amostras do líquido e aplicação de um teste químico para detecção de açúcares;explicação do teste e exibição dos resultados obtidos ao longo do ciclo do biorreactor; verificaçãodo resultado da análise às amostras colhidas e identificação da fase do ciclo em que o biorreactor está.