Explorando produtos naturais microbianos nas fronteiras da Química e da Biologia

The chemistry of natural products has been remarkably growing in the past few decades in Brazil. Aspects related to the isolation and identification of new natural products, as well as their biological activities, have been achieved in different laboratories working on this subject in the country. More recently, the introduction of new molecular biology tools has strongly influenced the research on natural products, mainly those produced by microorganisms, creating new possibilities to assess the chemical diversity of secondary metabolites. This paper describes some ideas on how the research on natural products can have a considerable input from molecular biology in the generation of chemical diversity. We also explore the role of microbial natural products in mediating interspecific interactions and their relevance to ecological studies. Examples of the generation of chemical diversity are highlighted by using genome mining, mutasynthesis, combinatorial biosynthesis, metagenomics, and synthetic biology, while some aspects of microbial ecology are also discussed. The idea to bring up this topic is linked to the remarkable development of molecular biology techniques to generate useful chemicals from different organisms. Here, we focus mainly on microorganisms, even though similar approaches have also been applied to the study of plants and other organisms. Investigations in the frontier of chemistry and biology require interactions between different areas, characterizing the interdisciplinarity of this research field. The necessity of a real integration of chemistry and biology is pivotal to finding correct answers to a number of biological phenomena. The use of molecular biology tools to generate chemical diversity and control biosynthetic pathways is largely explored in the production of important biologically active compounds. Finally, we briefly comment on the Brazilian organization of research in this area, the necessity of new strategies for the graduation programs, and the establishment of networks as a way of organization to overcome some of the problems faced in the area of natural products.

Um reator fotoquímico barato e eficiente para experimentos de química

In this work, we present an efficient and inexpensive device for undergraduate chemistry classes aimed at teaching and learning the photolytic synthesis concepts. A photochemical reactor was tested for the synthesis of the organometallic compound enneacarbonyldiiron from iron pentacarbonyl in acetic acid, and its formation evidenced by FTIR analysis. Although similar devices have been described in other studies, none of these offered the simplicity, low cost, class-compatible reaction times and good yields afforded by the procedure reported herein.

Experimento didático de quimiometria para planejamento de experimentos: avaliação das condições experimentais na determinação espectrofotométrica de ferro II com o-fenantrolina. Um tutorial, parte III

The objective of this manuscript is to describe a practical experiment that can be employed for teaching concepts related to design of experiments using Matlab or Octave computing environment to beginners, undergraduate and graduate students. The classical experiment for determination of Fe (II) using o-phenanthroline was selected because it is easy to understand, and all the required materials are readily available in most analytical laboratories. The approach used in this tutorial is divided in two steps: first, the students are introduced to the concept of multivariate effects, how to calculate and interpret them, and the construction and evaluation of a linear model to describe the experimental domain by using a 2³ factorial design. Second, an extension of the factorial design by adding axial points is described, thereby, providing a central composite design. The quadratic model is then introduced and used to build the response surface.

QUÍMICA VERDADEIRAMENTE VERDE – PROPRIEDADES QUÍMICAS DO CLORO E SUA ILUSTRAÇÃO POR EXPERIMENTOS EM ESCALA MINIATURIZADA

Chlorine, one of the most frequent elements on earth and most important key chemicals, is indispensable in the syllabi of school and university courses in Inorganic Chemistry. However, its toxicity and high volatility preclude experimental demonstration of its properties in secondary and high schools and most university labs. This paper summarises the industrial role of chlorine and presents miniaturised experiments demonstrating some of the processes used in Industrial Inorganic Chemistry. Furthermore, experiments illustrating important concepts of Inorganic Chemistry such as Ion Bonding and Molecular Orbital Theory are describe.

ANÁLISE EXPLORATÓRIA DAS CONCENTRAÇÕES DOS METAIS NA, CA, MG, SR E FE EM EXTRATO AQUOSO DE PETRÓLEO, DETERMINADOS POR ICP OES, APÓS OTIMIZAÇÃO EMPREGANDO PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS

AbstractThe purpose of this study was to evaluate the best operating conditions of ICP OES for the determination of Na, Ca, Mg, Sr and Fe in aqueous extract of crude oil obtained after hot extraction with organic solvents (ASTM D 6470-99 modified). Thus, the full factorial design and central composite design were used to optimize the best conditions for the flow of nebulization gas, the flow of auxiliary gas, and radio frequency power. After optimization of variables, a study to obtain correct classification of the 18 samples of aqueous extract of crude oils (E1 to E18) from three production and refining fields was carried out. Exploratory analysis of these extracts was performed by principal component analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA) and linear discriminant analysis (LDA), using the original variables as the concentration of the metals Na, Ca, Mg, Sr and Fe determined by ICP OES.

Biologia molecular do processo de infecção por Agrobacterium spp.

Agrobacterium tumefaciens é o agente causal da galha-da-coroa, doença que afeta a maioria das plantas dicotiledôneas e caracteriza-se pelo crescimento de tumores na junção entre o caule e a raiz (coroa). A formação desses tumores é o resultado de um processo natural de transferência de genes de Agrobacterium spp. para o genoma da planta infetada. Esses genes estão contidos em um plasmídio de alto peso molecular (120 a 250 kb), denominado Ti ("tumor inducing"), presente em todas as linhagens patogênicas de Agrobacterium spp. Duas regiões do plasmídio Ti estão diretamente envolvidas na indução do tumor: a região-T, que corresponde ao segmento de DNA transferido para a célula vegetal, e a região de virulência (região vir), que contém genes envolvidos na síntese de proteínas responsáveis pelo processo de transferência da região-T. Esta região, uma vez transferida e integrada no genoma da célula vegetal, passa a ser denominada de T-DNA ("transferred DNA"). Os genes presentes no T-DNA codificam enzimas envolvidas na via de biossíntese de reguladores de crescimento, auxinas e citocininas. A síntese desses reguladores pelas células transformadas causa um desbalanço hormonal, levando à formação do tumor no local da infecção. Outro grupo de genes presentes no T-DNA codifica enzimas responsáveis pela síntese de opinas, que são catabolisadas especificamente pela bactéria colonizadora, como fonte de nutrientes. O conhecimento preliminar das bases moleculares envolvidas no processo de infecção de uma planta hospedeira por Agrobacterium spp., permitiu a utilização desta bactéria como vetor natural de transformação genética de plantas.

Nota preliminar sobre uma particularidade da biologia de Sardinella aurita Cuv. & Val., da costa brasileira

Na região de São Sebastião e canal do mesmo nome foi capturado um lote de larvas e alevinos de Sardinella aurita Cuv. & Val.. Esse lote compunha-se de três séries, cada qual proveniente de uma coleta diferente e oriunda do mesmo engenho de captura. O lote compunha-se de espécimes providos de portes muito diferentes, variando de 22 mm., a 105 mm.. Após as medições (em milímetros) os diagramas de variabilidade revelaram a existência de numerosos ápices (cerca de 20) que se revelaram confusos e ilegíveis. Depois de se ter tentado várias operações, conseguiu-se separar cinco curvas mais ou menos razoáveis. A pesquisa levada a efeito nessas curvas de variabilidade, não teve outro objetivo sinão o de procurar uma explicação para o conjunto dos diagramas obtidos. A existência de várias curvas prova que nos encontramos em presença de uma série de posturas consecutivas.

Estudo Comparativo da Biologia de Meloidogyne enterolobii (= M. mayaguensis) e Meloidogyne javanica em tomateiros com gene Mi

Visando conhecer a relação parasito hospedeiro de M. enterolobii em plantas com resistência a nematoides das galhas, estudos comparativos da biologia de M. enterolobii e M. javanica em tomateiros com o gene Mi foram conduzidos. O experimento foi conduzido em esquema fatorial 2x2, composto de dois porta-enxertos de tomateiro ('Magnet' e 'Helper M') e duas espécies de nematoides das galhas (M. enterolobii e M. javanica) com cinco repetições. As plantas foram inoculadas com 500 juvenis infectantes (J2) de M. enterolobii ou M. javanica. As raízes foram coletadas aos 3, 10, 17, 24 e 31 dias após a inoculação, coloridas com fucsina ácida, e dissecadas sob microscópio estereoscópico para a localização e contagem dos diferentes estádios de desenvolvimento dos nematoides. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Os resultados obtidos mostraram que, embora ambas as espécies tenham sido capazes de penetrar as raízes dos porta-enxertos de tomateiro, somente M. enterolobii conseguiu desenvolver-se normalmente, com as fêmeas maduras realizando suas posturas, a partir de 24 dias após a inoculação.

Quiz: um questionário eletrônico para autoavaliação e aprendizagem em genética e biologia molecular

O conhecimento sobre temas de Genética e Biologia Molecular, nos últimos anos, vem crescendo de maneira exponencial, demandando constante atualização, principalmente se considerarmos que, ao final do período de graduação, muito desse conhecimento está desatualizado. O Quiz de Genética e Biologia Molecular (GBM) foi proposto como nova ferramenta de ensino para complementar a abordagem dessa temática no ensino de ciências da saúde. Elaborado por alunos dos cursos de Medicina e Sistemas de Informação do UniFOA orientados pelos professores, o Quiz foi aplicado e avaliado por 159 alunos do terceiro período de Medicina. Os resultados mostraram excelente aceitação pelos alunos submetidos à ferramenta, apontando principalmente um aumento de interesse nos temas abordados e a possibilidade de reconhecimento das deficiências específicas de subtemas de cada aluno, facilitando correções no processo de aprendizagem. O Quiz surge como um novo instrumento didático que será atualizado e direcionado para as deficiências encontradas pelos alunos e ofertado de maneira presencial ou a distância

Demarcação de uma grade de trilhas no Centro de Pesquisas da Mata do Paraíso, Viçosa, Minas Gerais

O Centro de Pesquisas da Mata do Paraíso (CPMP) é parte integrante do maior fragmento de Floresta Semidecidual Altimontana das imediações do município de Viçosa, sudeste de Minas Gerais. Como centro de pesquisas da Universidade Federal de Viçosa, ele tem servido para a coleta de dados de monografias de graduação, dissertações, teses e pesquisas de professores, principalmente dos Departamentos de Biologia Animal, Biologia Vegetal e Engenharia Florestal. Essas pesquisas têm sido conduzidas em trilhas preexistentes, aleatoriamente distribuídas pela mata, ou em novas trilhas abertas conforme a conveniência dos pesquisadores ou a exigência de suas pesquisas. Essa prática impede ou dificulta o mapeamento adequado de locais de amostragem e os monitoramentos temporal e espacial de comunidades animais e vegetais, bem como a repetibilidade de experimentos. No presente trabalho, descreve-se a implantação de um sistema de trilhas em 40 ha do CPMP, formado por um conjunto de cinco trilhas paralelas de 1.000 m e 11 de 400 m, formando 40 quadrados contíguos de 1 ha. O CPMP passou a ser uma das poucas reservas florestais no país a contar com um sistema ordenado e medido de trilhas, abrindo um novo leque de oportunidades para a realização de pesquisas de importância internacional. Destacam-se a urgência de manutenção das trilhas, a necessidade de seu georreferenciamento e a expansão da grade para 100 ha, a fim de que alcance padrões internacionais entre estações de pesquisa de comunidades florestais na região neotropical.

Alternativas para atenuar a diferença de estande nos experimentos de avaliação de clones de Eucalyptus urophylla

Com o objetivo de estudar se as plantas adjacentes às falhas são capazes de compensar em parte ou totalmente as ausentes e se essa compensação varia com o clone e as condições edafoclimáticas, foi conduzido o presente trabalho, em dois municípios da região noroeste do Estado de Minas Gerais, sendo os experimentos implantados em dezembro de 1998. O delineamento adotado foi o de blocos as acaso, no esquema de parcelas subdivididas, com três repetições. A parcela foi constituída por sete diferentes clones e a subparcela, pelo número variável de plantas no estande, em função do porcentual de falha. A subparcela que não apresentou falha recebeu 10 plantas em linha. Para a constituição das demais subparcelas, foram adotados cinco diferentes níveis de falha (10, 20, 30, 40 e 50%). Aos 37 meses de idade, foi avaliado o volume de madeira (m³ sólido/ha). Realizaram-se análises de variância por local e, posteriormente, análises conjuntas de locais, em ambos os casos envolvendo os dados no nível de média de planta e total de parcela. Nas análises de variância, as fontes de variação que envolveram a variável estande foram decompostas em efeitos lineares, quadráticos e desvios da regressão. Os valores de b foram estimados para estande e para cada clone, em cada local, independentemente do clone. A partir dos resultados obtidos, pôde-se concluir que: a maioria dos clones avaliados não compensa, em parte, a ausência das plantas vizinhas; a capacidade de compensação difere entre os clones e as condições edafoclimáticas; independentemente do clone e local de avaliação, a correção do estande por regressão e, principalmente, por co-variância foi eficiente para efetuar a seleção dos melhores clones, sendo mais expressiva com os dados de total de parcela.

Biologia floral de Virola surinamensis (Rol.) Warb. (Myristicaceae)

Neste artigo são apresentadas informações sobre a biologia floral de Virola surinamensis (Rol.) Warb. (Myristicaceae), espécie florestal dióica de relevante importância econômica na região amazônica. O estudo foi realizado em uma área de várzea próximo à bacia do igarapé Murutucum, lado direito do rio Guamá, localizada no Campus da Faculdade de Ciências Agrárias do Pará, na cidade de Belém, Estado do Pará, no período de janeiro a dezembro de 2001. Avaliou-se a biologia floral desde o aparecimento dos botões florais até a senescência das flores estaminadas, bem como a formação de frutos nas flores pistiladas. Testes bioquímicos foram aplicados para verificação de odor, pigmentos, osmóforos e receptividade do estigma. A observação no comportamento dos visitantes florais foi realizada durante o período diurno, registrando-se os horários de visitas, tempo de permanência na flor e freqüência; alguns indivíduos foram coletados com rede entomológica e identificados no Departamento de Zoologia do Museu Paraense Emílio Goeldi. A antese ocorreu entre 6 e 16 h nas flores estaminadas e entre 8 e 16 h nas flores pistiladas; a presença de odor foi constatada apenas nas flores estaminadas, enquanto os pigmentos e osmóforos foram encontrados em ambas as flores; o estigma mostrou-se receptivo no período entre 12 e 14 h. Os insetos da ordem diptera foram os visitantes mais freqüentes nas flores estaminadas e pistiladas e as espécies Copestylum sp. e Erystalys sp., as responsáveis pela polinização.

Biologia reprodutiva de Acacia mearnsii De Wild.: receptividade de estigmas

O objetivo deste trabalho foi analisar a receptividade de estigmas de Acacia mearnsii De Wild. em 20 árvores da Área de Produção de Sementes (APS) da Fazenda Locatelli, da empresa SETA S.A., no município de Butiá (RS) e comparar os períodos de receptividade de estigmas e de viabilidade polínica em diversas fases da abertura floral. Foi utilizado como método de colorimetria o reagente de Baker para indicar a receptividade e a viabilidade. As análises foram conduzidas em delineamento inteiramente casualizado e a estatística χ2 foi utilizada para verificar a significância dos eventos estudados. Foi observada receptividade no início da abertura floral (71%), alcançando a total receptividade (100%) em plena antese. A viabilidade polínica foi detectada no início da antese (77%) e em total abertura floral (88%). Na fase de senescência foram observados estigmas receptivos (50%) e políades viáveis (23%). Há sobreposição da fase de viabilidade masculina e de receptividade feminina, aumentando as chances de autopolinização. Na maioria das árvores analisadas (85%) foi observada a total receptividade (100%) nos estigmas amostrados. Em três árvores (15%) observou-se uma média inferior a 95% de estigmas receptivos. Não foi observada diferença significativa pelo teste do χ2 na receptividade dos estigmas no germoplasma analisado, sugerindo que o genótipo não interfere diretamente para a receptividade dos estigmas.

Biologia reprodutiva de Acacia mearnsii de wild. (Fabaceae) IV: visitantes florais

Para que as estratégias de melhoramento genético em espécies arbóreas tenham sucesso, o conhecimento da biologia reprodutiva da espécie envolvida é indispensável. Um dos fatores críticos ao sucesso reprodutivo das espécies do gênero Acacia é a presença de vetores para a polinização. Os objetivos deste trabalho foram identificar os visitantes florais em um plantio comercial de Acacia mearnsii De Wild. e quantificar as políades aderidas à superfície corporal dos insetos. As observações foram realizadas em uma torre localizada no plantio comercial durante o período de floração de 2002 e 2003. Os visitantes florais foram capturados no período diurno com o auxílio de rede entomológica e de um cesto aéreo instalado em um trator. No período noturno, os insetos foram capturados com o auxílio de armadilhas luminosas instaladas entre as copas florescidas. Foram observados insetos pertencentes às ordens Coleoptera, Hymenoptera, Diptera, Hemiptera e Lepidoptera. Os besouros da espécie Macrodactylus suturalis foram considerados como dispersores do pólen de acácia-negra, pela alta frequência de indivíduos presentes no povoamento estudado e pela grande quantidade de políades aderidas no corpo dos insetos capturados (X=229,36 políades/inseto). As abelhas da espécie Apis mellifera, embora tenha sido quantificada uma grande quantidade de políades nos indivíduos capturados (X=448,50 políades/inseto), não foram observadas com frequência na área analisada. Uma das formas recomendadas para aumentar a frequência de abelhas e vespas nos plantios comerciais de acácia-negra é a manutenção de fontes de néctar e a introdução de caixas com abelhas A. mellifera.

Biologia reprodutiva de Sideroxylon obtusifolium (Roem. & Schult.) T.D. Penn. (Sapotaceae) na região semiárida da Bahia

O objetivo deste trabalho foi estudar a fenologia, biologia reprodutiva e visitantes florais de Sideroxylon obtusifolium em área de caatinga. O estudo foi realizado de outubro de 2003 a setembro de 2005, em populações naturais de S. obtusifolium, na Reserva Legal do Projeto Salitre, em Juazeiro, BA. Os dados fenológicos indicaram que as fenofases vegetativas (brotação e senescência foliar) ocorreram ao longo do ano, enquanto a floração e frutificação foram registradas na estação seca e das chuvas, respectivamente. As flores são hermafroditas, de coloração creme, exalam odor, secretam pequena quantidade de néctar (< 1 µl) e apresentam antese diurna e dicogamia protogínica. Entre os visitantes florais, foram registradas abelhas, vespas, moscas e borboletas. Apis mellifera e os dípteros morfoespécie 1 e 2 foram considerados polinizadores dessa sapotácea. Quanto ao sistema de reprodução, S. obtusifolium é autógama facultativa, produzindo frutos por autopolinização (6,6%) e por polinização cruzada (33%). Diferenças no registro fenológico, na biologia floral e nos agentes polinizadores foram encontradas, em comparação com outros ambientes, indicando que as variáveis climáticas podem ser um dos diversos fatores que influenciam essa relação.