Metais, ambiente e vida: Interferência dovanádio nos sistemas vivos e sua contextualização no ensino das ciências experimentais

A actividade aqui descrita teve como objectivo aproximar alunos do ensino secundário a uma abordagem fisiológica e molecular sobre os efeitos dos metais nos seres vivos. Os alunos ficaram familiarizados com abordagens teóricas e experimentais que permitiram avaliar o crescimento celular por observação qualitativa, determinação do conteúdo proteico e da actividade específica fosfatase alcalina (ALP), recorrendo a centrifugação diferencial, leituras de absorvência e tratamento informático dos resultados. Os estudantes concluíram que a presença de metavanadato de amónio inibiu o crescimento da levedura vínica Saccharomyces cerevisiae UE-ME3, causando um decréscimo significativo do conteúdo proteico e da actividade específica ALP, um marcador da proliferação celular. A avaliação de competências adquiridas, bem como, os inquéritos de opinião mostraram que a maior parte dos alunos do 10° e 12° ano da Escola Secundária Dom Manuel Martins de Setúbal, envolvidos nesta acção, atingiram com sucesso e satisfação os objectivos previamente traçados, revelando uma aprendizagem significativa. ABSTRACT: The work described here aimed to bring high school students to a physiological and molecular approach on the effects of metals in living organisms. The students were familiar with theoretical and experimental approaches that allowed them to evaluate cell growth by qualitative observation, protein contents and alkaline phosphatase (ALP) determination, using differential centrifugation, absorbance readings and computational analysis of data. The students concluded that the presence of ammonium metavanadate inhibited the wine-wild yeast Saccharomyces cerevisiae UE-ME3 growth, and cause a significant decrease of protein content and ALP specific activity, a cell proliferation marker. The assessment of acquired skills, as well as opinion surveys showed that the vast majority of students of 10th and 12nd years of High School Dom Manuel Martins of Setúbal, involved in this project have reached with success and satisfaction the goals previously set for this action and reveals a significant learning.

Estudos de toxicidade de agroquímicos na atividade da fosfatase ácida de Daphnia similis.

Os diversos compostos químicos liberados no ambiente oriundos do uso indiscriminado na agricultura, pecuária e na indústria são responsáveis por efeitos ecológicos adversos, causando a contaminação do solo e corpos d´água e acumulando-se em organismos não alvo. O tratamento dos esgotos resulta na produção do lodo de esgoto, o qual muitas vezes é utilizado como fonte alternativa de nutrientes para as plantas devido ao seu alto teor de matéria orgânica. Contudo, o lodo pode conter metais pesados em sua composição advindos principalmente do setor industrial, os quais podem expressar seu potencial poluente diretamente nos organismos do solo, além da possibilidade de transferência para outros organismos via cadeia alimentar ou pela contaminação das águas (CHANG et al., 1987). Embora o controle químico de pragas tenha reduzido o índice de doenças para homens e animais e incrementado a produção agrícola, agentes poluentes podem permanecer ativos no ambiente por longos períodos, afetando os ecossistemas. Os efeitos desses agentes ao longo do tempo representam um grande risco para a saúde pública, tornando-se necessário o monitoramento em águas, solos, alimentos e ar. Nesse contexto, as alterações ao nível bioquímico são as primeiras respostas detectáveis e quantificáveis em uma mudança do meio ambiente, sendo indicadores mais sensíveis que os de maiores níveis de organização biológica porque exibem um tempo de exposição mais curto. A partir do processo de bioacumulação, os agentes poluentes podem se concentrar em diferentes tecidos e promover a ativação ou inibição de sistemas enzimáticos, tais como o das fosfatases ácidas (JONSSON, 2005; JONSSON, AOYAMA, 2007). As fosfatases ácidas ou ortofosfato monoéster fosfohidrolases (E.C.3.1.3.2.) são enzimas que catalisam a hidrólise de uma grande variedade de ésteres de ortofosfato e reações de transfosforilação. Inibições in vitro de fosfatases de vários organismos causadas por pesticidas, têm sido relatadas na literatura (SEKEROGLU et al., 1980; EL DEMERDASH et al., 2001). O ensaio enzimático in vitro representa uma ferramenta útil para o screening de poluentes, elucidação de mecanismos de toxicidade e monitoramento de áreas contaminadas. Entretanto, os testes de toxicidade em organismos aquáticos podem complementar as análises in vitro. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito in vitro de agentes agroquímicos e metais pesados contaminantes de lodo de esgoto sobre a fosfatase ácida total de Daphnia similis, comparando-se com os resultados obtidos em testes de toxicidade aguda.

Microbial activities in soils cultivated with transgenic maize expressing Bacillus thuringiensis Cry1 Ab and Cry1 F genes.

A área brasileira plantada com milho geneticamente modificado (GM) expressando genes Cry derivados da bactéria do solo Bacillus thuringiensis (Bt) aumentou de 4,9% (5,0 milhões de hectares) da área total plantada em 2009 para 81,4% (15,83 milhões de hectares) em 2014. No entanto, estudos sobre os efeitos da tecnologia Bt-milho sobre microrganismos não alvo em solos tropicais são incipientes. Dessa forma, foi realizado experimento de campo para avaliar a atividade fisiológica das comunidades bacterianas associadas com genótipos de milho Bt plantados em Latossolo Vermelho Escuro do Cerrado e solos hidromórficos da planície com inundações localizadas. Um híbrido não transgênico (30F35) e seus homólogos transgênicos 30F35Y (Cry1Ab) e 30F35H (Cry1F) foram plantados com delineamento de blocos casualizados com quatro repetições. Solos rizosféricos e não rizosféricos coletados de plantas no estádio de florescimento foram submetidos aos ensaios de diversidade metabólica com Biolog e atividades enzimáticas de urease, arginase, fosfatase ácida e fosfatase alcalina. Solos rizosféricos apresentaram maior atividade microbiana e não foram detectadas diferenças significativas entre os genótipos em todos os parâmetros bioquímicos e de solo avaliados. Os resultados sugerem que o milho Bt não afeta negativamente a comunidade microbiana dos solos tropicais.

Hidrolisado de proteína de soja em meio de cultivo para a produção de agente de controle biológico.

Os produtos de controle biológico devem ser produzidos com custo competitivo em relação aos sintéticos para que seu uso se torne generalizado. A fermentação é uma das etapas mais caras para o escalonamento da produção por causa do valor dos ingredientes dos meios de cultura. Neste trabalho, Pichia kudriavzevii L9, um agente de controle de podridão pós-colheita de frutas, foi utilizada como modelo para a avaliação de hidrolisado de proteína de soja como fonte de nitrogênio em meio de cultura líquido. Foram testadas cinco concentrações de proteína de soja (50 L-1 a 250 g L-1) em solução aquosa contendo concentrações de H2SO4 de 0 a 1,0 N, tratadas em autoclave a 121 ºC e 1,0 atm de pressão. Após o resfriamento, o produto obtido foi alcalinizado com KOH até atingir o pH de 6,0 ? 7,0. Nas condições do experimento, a melhor condição para a hidrólise do proteinato de soja e obtenção de maior concentração de aminoácidos no meio, foi de 200 g L-1 de proteinato em solução de HCl 0,5 N, produzindo 32,1 g L-1 de aminoácido livre, quantificado pelo método da ninhidrina. O hidrolisado foi utilizado para o crescimento de P. kudriavzevii L9, obtendo-se a maior produtividade de células viáveis de levedura com a adição de 2% do hidrolisado obtido no meio de cultura, na faixa entre 0,2 a 0,5 N de HCL.

Pré-tratamento enzimático de resíduos lignocelulósicos para sacarificação.

No Brasil são gerados anualmente toneladas de resíduos agroindustriais de composição lignocelulósica, os quais podem ser utilizados como biomassa para produção de etanol de segunda geração (2G). Nesse trabalho avaliou-se a aplicação de uma rota biológica para a remoção da lignina de materiais lignocelulósicos e posterior sacarificação por celulases. Extratos brutos enzimáticos ricos em lacase foram produzidos em cultivo líquido estático pelo fungo Pleurotus ostreatus e utilizados na presença e ausência de mediadores químicos para o pré-tratamento de casca de arroz e serragem de eucalipto urofila. O pré-tratamento da casca de arroz com lacases possibilitou um aumento de 2,6 vezes na concentração de açúcares após a sacarificação em comparação com a biomassa não pré-tratada. Não foram obtidos resultados significativos na sacarificação com o prétratamento da serragem de eucalipto pelas lacases, no entanto, modificações em picos correspondentes a lignina e a celulose foram observadas em análises realizadas por FTIR.

Comparação da produção de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas por linhagens mutantes e parental do Aspergillus niger 3T5B8.

Diversos trabalhos têm procurado aumentar a eficiência da hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica. Nesse contexto, o melhoramento de cepas produtoras de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas pode resultar em misturas enzimáticas mais eficientes. A linhagem parental de Aspergillus niger 3T5B8, referenciada como produtora de poligalacturonase, foi utilizada para o melhoramento genético visando aumentar a produção de celulases e hemicelulases. A produção das enzimas CMCase, xilanase, beta-glicosidase e poligalacturonase por fermentação submersa usando duas linhagens mutantes P49 e P83 foi avaliada e comparada com a linhagem parental. Os resultados mostraram um destaque para a cepa P83 com um aumento na produção de 56% de CMCase, 76% de beta-glicosidase, 23% de xilanase e 216% na poligalacturonase.

Caracterização das lipases obtidas por duas cepas de Aspergillus niger.

As lipases são enzimas que catalisam a hidrólise parcial ou total de triacilglicerois produzindo ácidos graxos livres, diacilglicerol, monoacilglicerol e glicerol. Este trabalho caracterizou a especificidade, a temperatura ótima e o pH ótimo das lipases obtidas por duas cepas de Aspergillus niger, sendo uma selvagem C e outra mutante 11T53A14. Os resultados mostram que os extratos enzimáticos apresentam especificidade diferentes, sendo a cepa selvagem mais específica para ácidos graxos de 8 carbonos e a cepa mutante inespecífica em relação ao tamanho do ácido graxo. As duas cepas apresentaram atividade em uma ampla faixa de pH, porém observou-se uma redução da atividade de mais de 50% em pH acima de 9,0. Em relação à temperatura, as lipases das duas cepas se mostraram mais ativas a 35°C.

Effect of acid alcoholic solution in waxy maize starch treatment.

O amido é o polissacarídeo mais abundante presente em plantas, composto por amilose e amilopectina. O amido de milho ceroso apresenta somente amilopectina. A modificação do amido é recomendada para melhorar suas aplicações. A hidrólise ácida é utilizada para alterar as propriedades físico-químicas sem modificar o grânulo e o meio alcoólico ajuda na recuperação da molécula após o tratamento. O objetivo do trabalho foi o tratamento químico com HCl 0,5 mol L-1 durante 1 hora em 100 ml de água, etanol ou metanol. Os equipamentos SETSYS Evolução TGADTA / DSC e Rápido Visco-Analisador (RVA-4) foram usados para avaliar as alterações dos amidos. As curvas TG mostraram três eventos (desidratação, estabilidade e decomposição), com resultados similares para todas as amostras. Este resultado pode estar relacionado a resistência da amilopectina para a hidrólise ácida. Na análise reológica (RVA) o tratamento das amostras mostrou valores mais baixos de perfis de viscosidade. A solução ácida forneceu mudanças nas propriedades de pasta do amido e a solução etanólica (solvente mais apolar) foi maior que as demais soluções. Conclui-se portanto que o tratamento dos amidos forneceu produtos com características térmicas similares e com diferentes respostas mecânicas

Utilização do método de hidrolise de diacetato de fluoresceina (FDA) como indicador de atividade microbiana no solo e supressividade a fitopatógenos.

A supressividade de solos e influenciada pela atividade microbiana, porém sua avaliação muitas vezes apresenta problemas. O método de hidrolise de FDA avalia a atividade celular nas amostras de solo, visto que a hidrolise e realizada por diversas enzimas. Amostras de 5g de solo são colocadas em frascos de Erlenmeyer (250 ml), juntamente com 20 ml de tampão fosfato de potássio (60 mM; pH 7,6). A reação de hidrolise de FDA e iniciada adicionando-se 0,2ml de solução estoque de FDA(2mg FDA/ml acetona). As amostras são incubadas por 20 min. em agitador (200 rpm) a 25o C. A reação é interrompida através da adição de 20 ml de acetona por frasco. A seguir procede-se a filtragem (Whatman n.1), coletando-se o filtrado em tubos de cultivo acondicionados em recipiente com gelo. Em espectrofotometro, determina-se a absorbancia (490nm) do filtrado. A concentração de FDA hidrolisado e obtida através de uma curva padrão feita conforme a metodologia descrita, porem adicionando-se conhecidas quantidades de FDA hidrolisado (60 min. em agua fervendo) as amostras. Altas correlações foram obtidas entre a taxa de hidrólise de FDA, de solos submetidos a diferentes cultivos (mata, pastagem, cana-de-açúcar e culturas anuais), e a supressividade a Rhizoctonia solani.

Degradação abiótica de xenobióticos.

2008