In situ synthesis of Al2O3-ZrO2-SiCW ceramic matrix composites by carbothermal reduction of natural silicates

In situ formations of Al2O3 + ZrO2 + SiCW ternary composite powders have been obtained by carbothermal reduction of a mixture of Sillimanite. Kaolin and Zircon using two different carbon sources. Products formed were mixtures of alumina and zirconia along with silicon carbide in the form of whiskers. The effects of composition of the reactants, the role of fineness of the starting precursors and the nature of the carbon Source on the final product powder obtained are presented. XRD and SEM analyses indicate complete reaction of the precursors to yield Al2O3 + ZrO2 + SiCW as product powders, with the SiC having whisker morphology. It is also seen that zirconia could be stabilised to some extent in the tetragonal form without any stabilising agent by tailoring the starting materials and their composition. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V.

Functional Analysis of the Genes Encoding Diaminopropionate Ammonia Lyase in Escherichia coli and Salmonella enterica Serovar Typhimurium

Diaminopropionate ammonia lyase (DAPAL) is a pyridoxal-5'phosphate (PLP)-dependent enzyme that catalyzes the conversion of diaminopropionate (DAP) to pyruvate and ammonia and plays an important role in cell metabolism. We have investigated the role of the ygeX gene of Escherichia coli K-12 and its ortholog, STM1002, in Salmonella enterica serovar Typhimurium LT2, presumed to encode DAPAL, in the growth kinetics of the bacteria. While Salmonella Typhimurium LT2 could grow on DL-DAP as a sole carbon source, the wild-type E. coli K-12 strain exhibited only marginal growth on DL-DAP, suggesting that DAPAL is functional in S. Typhimurium. The expression of ygeX in E. coli was low as detected by reverse transcriptase PCR (RT-PCR), consistent with the poor growth of E. coli on DL-DAP. Strains of S. Typhimurium and E. coli with STM1002 and ygeX, respectively, deleted showed loss of growth on DL-DAP, confirming that STM1002 (ygeX) is the locus encoding DAPAL. Interestingly, the presence of DL-DAP caused a growth inhibition of the wild-type E. coli strain as well as the knockout strains of S. Typhimurium and E. coli in minimal glucose/glycerol medium. Inhibition by DL-DAP was rescued by transforming the strains with plasmids containing the STM1002 (ygeX) gene encoding DAPAL or supplementing the medium with Casamino Acids. Growth restoration studies using media lacking specific amino acid supplements suggested that growth inhibition by DL-DAP in the absence of DAPAL is associated with auxotrophy related to the inhibition of the enzymes involved in the biosynthetic pathways of pyruvate and aspartate and the amino acids derived from them.

Identification and characterization of starvation induced msdgc-1 promoter involved in the c-di-GMP turnover

C-di-GMP Bis-(3'-5')-cyclic-dimeric-guanosine monophosphate], a second messenger is involved in intracellular communication in the bacterial species. As a result several multi-cellular behaviors in both Gram-positive and Gram-negative bacteria are directly linked to the intracellular level of c-di-GMP. The cellular concentration of c-di-GMP is maintained by two opposing activities, diguanylate cyclase (DGC) and phosphodiesterase (PDE-A). In Mycobacterium smegmatis, a single bifunctional protein MSDGC-1 is responsible for the cellular concentration of c-di-GMP. A better understanding of the regulation of c-di-GMP at the genetic level is necessary to control the function of above two activities. In this work, we have characterized the promoter element present in msdgc-1 along with the + 1 transcription start site and identified the sigma factors that regulate the transcription of msdgc-1. Interestingly, msdgc-1 utilizes SigA during the initial phase of growth, whereas near the stationary phase SigB containing RNA polymerase takes over the expression of msdgc-1. We report here that the promoter activity of msdgc-1 increases during starvation or depletion of carbon source like glucose or glycerol. When msdgc-1 is deleted, the numbers of viable cells are similar to 10 times higher in the stationary phase in comparison to that of the wild type. We propose here that msdgc-1 is involved in the regulation of cell population density. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Controlled synthesis of tunable nanoporous carbons for gas storage and supercapacitor application

A simple methodology has been developed for the synthesis of functional nanoporous carbon (NPC) materials using a metal-organic framework (IRMOF-3) that can act as a template for external carbon precursor (viz, sucrose) and also a self-sacrificing carbon source. The resultant graphitic NPC samples (abbreviated as NPC-0, NPC-150, NPC-300, NPC-500 and NPC-1000 based on sucrose loading) obtained through loading different amounts of sucrose exhibit tunable textural parameters. Among these, NPC-300 shows very high surface area (BET approximate to 3119 m(2)/g, Langmuir approximate to 4031 m(2)/g) with a large pore volume of 1.93 cm(3)/g. High degree of porosity coupled with polar surface functional groups, make NPC-300 remarkable candidate for the uptake of H-2 (2.54 wt% at 1 bar, and 5.1 wt% at 50 bar, 77 K) and CO2 (64 wt% at 1 bar, 195 K and 16.9 wt% at 30 bar, 298 K). As a working electrode in a supercapacitor cell, NPC-300 shows excellent reversible charge storage thus, demonstrating multifunctional usage of the carbon materials. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.

Regulation of Acetate Metabolism and Acetyl Co-a Synthetase 1 (ACS1) Expression by Methanol Expression Regulator 1 (Mxr1p) in the Methylotrophic Yeast Pichia pastoris

Methanol expression regulator 1 (Mxr1p) is a zinc finger protein that regulates the expression of genes encoding enzymes of the methanol utilization pathway in the methylotrophic yeast Pichia pastoris by binding to Mxr1p response elements (MXREs) present in their promoters. Here we demonstrate that Mxr1p is a key regulator of acetate metabolism as well. Mxr1p is cytosolic in cells cultured in minimal medium containing a yeast nitrogen base, ammonium sulfate, and acetate (YNBA) but localizes to the nucleus of cells cultured in YNBA supplemented with glutamate or casamino acids as well as nutrient-rich medium containing yeast extract, peptone, and acetate (YPA). Deletion of Mxr1 retards the growth of P. pastoris cultured in YNBA supplemented with casamino acids as well as YPA. Mxr1p is a key regulator of ACS1 encoding acetyl-CoA synthetase in cells cultured in YPA. A truncated Mxr1p comprising 400 N-terminal amino acids activates ACS1 expression and enhances growth, indicating a crucial role for the N-terminal activation domain during acetate metabolism. The serine 215 residue, which is known to regulate the expression of Mxr1p-activated genes in a carbon source-dependent manner, has no role in the Mxr1p-mediated activation of ACS1 expression. The ACS1 promoter contains an Mxr1p response unit (MxRU) comprising two MXREs separated by a 30-bp spacer. Mutations that abrogate MxRU function in vivo abolish Mxr1p binding to MxRU in vitro. Mxr1p-dependent activation of ACS1 expression is most efficient in cells cultured in YPA. The fact that MXREs are conserved in genes outside of the methanol utilization pathway suggests that Mxr1p may be a key regulator of multiple metabolic pathways in P. pastoris.

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado por diesel B5

No Brasil, a contaminação do solo por derramamentos de combustíveis representa um dos mais graves problemas ambientais e o impacto da introdução de novas misturas como diesel/biodiesel na matriz energética requer investigação quanto a tecnologias apropriadas de remediação. O presente estudo teve por objetivo avaliar diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado experimentalmente com óleo diesel B5. Foram conduzidos três experimentos. No primeiro, quatro microcosmos em duplicata, contendo 500 g de solo e 5% (p/p) de óleo diesel B5, todos suplementados com oxigênio através de revolvimento manual e com ajuste de umidade, tiveram como tratamentos: bioestímulo com ajuste de pH (BE1); bioestímulo com ajuste de pH e nutrientes (BE2); bioaumento com ajuste de pH, nutrientes e adição de consórcio microbiano comercial KMA (BAM) e; controle abiótico, com ajuste de pH e solo esterilizado em autoclave (PA). Paralelamente, foi conduzido tratamento por bioaumento com ajuste de pH e nutrientes, suplementação de oxigênio e consórcio KMA, em solo contaminado apenas por diesel a 5% (BAD). A população microbiana foi monitorada através da contagem de UFC e os tratamentos, avaliados pela remoção de carbono orgânico e de hidrocarbonetos de petróleo (n-alcanos C10-C36). No segundo experimento, o metabolismo microbiano aeróbio foi avaliado através da produção de CO2 em respirômetros de Bartha (triplicatas), em solo contaminado com 5% (p/p) de óleo diesel B5, ajustado para pH e umidade, nas seguintes condições: solo com adição do consórcio KMA; solo com adição de cultura microbiana obtida a partir de outro solo proveniente de um posto de combustível com histórico de vazamento de tanques (RES) e; solo esterilizado por adição de azida de sódio a 0,3% (p/p). Como controle, solo sem contaminação, com sua população microbiana autóctone. No terceiro experimento, a capacidade da microbiota autóctone (EX), assim como do consórcio KMA e da cultura RES, em biodegradar óleo diesel B5, diesel e biodiesel de soja foi testada através do uso de indicadores de oxirredução DCPIP e TTC. Os experimentos em microcosmos indicam que houve uma complementaridade metabólica entre a população nativa e o consórcio comercial de microorganismos KMA, cuja presença promoveu um decaimento mais rápido de n-alcanos nas primeiras semanas do experimento. No entanto, após 63 dias de experimento, os tratamentos BAM, BAD e BE2 apresentaram, respectivamente, em média, 92,7%, 89,4% e 81,7% de remoção dos hidrocarbonetos n-alcanos C10-C36, sendo tais diferenças, sem significância estatística. Nos respirômetros, o bioaumento com cultura microbiana RES apresentou a maior produção de CO2 e a maior remoção de hidrocarbonetos (46,2%) após 29 dias. Tanto nos ensaios em microcosmos quanto nos respirométricos, não foi possível estimar a contribuição dos processos abióticos, tendo em vista evidências da existência de atividade microbiana no solo esterilizado térmica ou quimicamente. Os ensaios com os dois indicadores redox mostraram que apenas a microbiota nativa do solo em estudo e a cultura microbiana RES apresentaram potencial para degradar óleo diesel B5, biodiesel de soja ou diesel, quando colocadas em meio mineral contendo tais combustíveis como única fonte de carbono.

Edge-defined, film-fed growth (EFG) technique for the preparation of alpha-Al2O3 : C crystal with highly sensitive thermoluminescence response

In this work, alpha-Al2O3:C, a highly sensitive thermoluminescence dosimetry crystal, was grown by the EFG method in which a graphite heating unit and shield acted as the carbon source during the growth process. The optical, luminescent properties and dosimetric characteristics of the crystal were investigated. The as-grown crystal shows a single glow peak at 536 K, which is associated with Cr3+ ions. After annealing in H-2 at 1673 K for 80 h, the crystal shows a single glow peak at 460 K and a blue emission band at 415 nm. The thermoluminescent response of the annealed crystal shows linear-sublinear-saturation characteristics in the dose range from 5 x 10(-6) to 100 Gy.

Estudo em Escala Piloto de Parâmetros de Monitoramento e Operação de Biopilhas no Tratamento de Solos Contaminados por Hidrocarbonetos de Petróleo

O objetivo do trabalho foi identificar ferramentas e indicadores adequados ao monitoramento e à otimização de processos de biorremediação, incluindo parâmetros físicos, químicos e microbiológicos definidos em estudos de tratabilidade de solos contaminados por óleo cru em escala de laboratório e comparar estratégias de biorremediação, tais como bioestímulo e bioaumento conduzidas em simulações de biopilhas dinâmicas ou estáticas. Quando três métodos de extração de hidrocarbonetos de petróleo de solo arenoso e franco-argiloso para análise cromatográfica (Soxhlet-SOX, microondas-MARS e extração acelerada por solvente-ASE) foram comparados entre si, concluiu-se que a técnica que promove a melhor recuperação depende da fração de interesse (n-alcanos, HRP, MCNR, HPA), das características texturais do solo (teores de areia, silte e argila) e da idade da contaminação. Dentre os indicadores de densidade populacional microbiana (microrganismos heterotróficos totais-PHT, população de fungos-PF e população microbiana degradadora de óleo (PDO) passíveis de utilização para indicar a taxa de degradação de compostos orgânicos presentes no solo tais como os hidrocarbonetos de petróleo, o PDO mostrou-se o mais adequado em conjunto com a produção de CO2 aferida pelo método respirométrico. Quando a estratégia de biorremediação de solo franco-argiloso contaminado com óleo cru a 3% (m m-1) utilizando bioestímulo (ajuste de pH, umidade e taxa C:N:P) foi comparada ao bioaumento (bioestímulo e adição de inóculo de microrganismos extraídos, enriquecidos e aclimatizados ao óleo cru como fonte de carbono), em sistemas de bancada simulando biopilha dinâmica (microcosmo M) e biopilha estática com aeração forçada (reator B), o tratamento que apresentou melhor remoção (32%) de HTP após 121 dias foi o bioaumento em biopilha estática. Para HPA, o tratamento que alcançou a melhor remoção (33%) foi com bioestímulo também em biopilha estática. A avaliação da taxa de mortalidade (%) de Eisenia andrei exposta tanto a solos recém-contaminados por óleo cru e preparados para bioestímulo (BIOS) e bioaumento (BIOA) a serem tratados em biopilhas dinâmicas e estáticas em escala de laboratório mostrou que após 56 dias de exposição da E. andrei, todos os solos produziram letalidade de 100%, quer fossem os solos recém-contaminados e preparados para os diferentes tratamentos (BIOS M, BIOS B, BIOA M, BIOA B) ou após 121 dias de tratamento. Tal resultado confirma que a biorremediação foi incipiente também do ponto de vista de remoção da ecotoxicidade. Em linhas gerais, a biorremediação de solo franco-argiloso contaminado por óleo cru, contendo tanto contaminação antiga quanto recente, reúne os maiores desafios à biorremediação, tanto do ponto de vista da composição textural do solo quanto da natureza do contaminante. Os processos são aparentemente lentos e requerem ferramentas auxiliares para aceleração dos mesmos. Recomenda-se no futuro, condução de experimentos com o uso de diferentes surfactantes, com ênfase em biosurfactantes

Uso de materiais lígneo-celulósicos, como fonte de carbono para bactérias redutoras de sulfato, na remoção de metais pesados

Quando as wetlands alcançam a máxima capacidade de tratamento para remover metais pesados, a remoção ainda pode ocorrer por precipitação na forma de sulfetos devido a redução biológica de sulfato. Para alcançar este objetivo, devem ser promovidas condições anaeróbias, uma fonte de sulfato deve existir e uma fonte adequada de carbono/energia deve estar presente. No presente trabalho, a macroalga Sargassum filipendula e bagaço de cana-de-açúcar (materiais lígneo-celulósicos) foram selecionados como fontes de carbono, devido ao seu acentuado conteúdo de compostos orgânicos de degradação lenta e serem resíduos de alta disponibilidade. Experimentos foram simultaneamente conduzidos em operação contínua em duas colunas (0,5 L cada), uma contendo a macroalga e/ou bagaço de cana-de-açúcar e a outra contendo os materiais inoculados com um lodo anaeróbio. Neste trabalho, foi estudada a remoção de cádmio e zinco, devido à presença deles em efluentes de operações de mineração/metalurgia. Os ensaios foram realizados sob três diferentes condições experimentais no que se refere à quantidade de lodo anaeróbio inoculado no reator e o material empregado como fonte de carbono/energia. Os resultados indicaram que o reator inoculado foi capaz de tratar o efluente mais eficientemente que o reator não inoculado, considerando o período dos testes

Desenvolvimento de metodologias para a determinação da atividade biogênica de bactérias redutoras de sulfato

A corrosão causada por H2S biogênico frequentemente resulta em danos extensos na indústria do petróleo. O presente trabalho avaliou parâmetros de crescimento microbiano e aplicou metodologias de determinação de sulfetos por técnicas espectrofotométrica na região da luz visível e radiorespirométrica para avaliação da atividade metabólica, correlacionando com a população de bactérias redutoras de sulfato, determinada através da técnica do Número Mais Provável (NMP). Amostras de água de formação e consórcio de BRS foram avaliadas através do arraste de sulfetos estáveis produzidos biogenicamente e quantificados por espectrofotometria. O cálculo das velocidades instantâneas e específicas de produção de sulfetos permitiu avaliar de que maneira alguns parâmetros de crescimento microbiano podem afetar o metabolismo das BRS. A detecção de concentrações traço de sulfetos biogênicos pode ser realizada através de ensaios radiorespirométricos. Para isto, diluições em série de água do mar sintética com três amostras distintas foram avaliadas. Os testes realizados indicam que o acréscimo do tempo de incubação de cultura microbiana anaeróbia mista contribuiu para o aumento das capacidades de redução de sulfato, assim como o aumento das fontes de carbono. Ambas as técnicas provaram ser um rápido teste para a detecção de sulfetos biogênicos, particularmente aqueles associados aos produtos de corrosão, sendo uma ferramenta muito útil para monitoração e controle de tanques de armazenamento de água e óleo, plataformas continentais de petróleo e diversos tipos de reservatórios. O presente trabalho prevê a continuidade dos experimentos, através de avaliação de um maior universo de amostras da indústria do petróleo e medições menos espaçadas da técnica espectrofotométrica, além da avaliação radiorespirométrica em modo contínuo, evitando os efeitos inibitórios do H2S

Aerobic biodegradation of hexachlorobenzene by an acclimated microbial community

The aerobic degradation of hexachlorobenzene (HCB) by an acclimated microbial community which isolated from a contaminated site and acclimated in our laboratory was investigated. The enriched microbial community was capable of biodegrading HCB when cultivated in minimal salts medium and supplied HCB as the sole carbon source. The efficiencies of microbial community in the degradation of HCB under different pH and temperatures were examined. The phylogenetic analysis for the nearly complete sequences of 16S rDNA demonstrated that the bacteria assemblage in the microbial community was dominated by Azospirillum and Alcaligenes groups.

Stable isotope changes in freshwater shrimps (Exopalaemon modestus and Macrobrachium nipponensis): trophic pattern implications

Trophic patterns of omnivorous freshwater shrimps, Exopalaemon modestus and Macrobrachium nipponensis, were investigated in two shallow eutrophic lakes by using stable isotope analysis. delta N-15 and delta C-13 of M. nipponensis and E. modestus increased with increasing body weight, which might be attributed to larger individuals ingesting organisms that feed higher up the food chain and/or increased assimilation of benthic food items with enriched isotopic signatures. Of the freshwater shrimps occurring in the studied lakes, those from Lake Taihu had significantly elevated delta N-15 and delta C-13 values (4.3% and 1.8%, respectively) compared with those from the less eutrophic Lake Chaohu, indicating that the isotopic signature might partially reflect the trophic states of their habitats. Mixing model results suggested that the benthic food web provides the primary carbon source for both shrimp species, and that E. modestus assimilated relatively more pelagic food sources than M. nipponensis in these lakes.

Salt tolerance of Microcoleus vaginatus Gom., a cyanobacterium isolated from desert algal crust, was enhanced by exogenous carbohydrates

Microcoleus vaginatus isolated from a desert algal crust of Shapotou was cultured in BG-11 medium containing 0.2mol l(-1) NaCl or 0.2mol l(-1) NaCl plus 100mg l(-1) sucrose, extracellular polymeric substances (EPS) or hot water-soluble polysaccharides (HWP), respectively. Photosynthetic oxygen evolution rates, photosystem 11 activity (Fv/Fm) and dark respiration of NaCl-stressed cells were enhanced significantly by the added sucrose or EPS under salt stress conditions (0.2mol l(-1) NaCl). Compared with cells treated with salt alone, sodium contents in cells reduced significantly; the content of cellular total carbohydrate did not change, and intracellular sucrose, water-soluble sugar increased significantly following the addition of exogenous carbohydrates. Sucrose synthase (SS) activity of NaCl-stressed cells increased following the addition of sucrose, and sucrose phosphate synthase (SPS) activity of NaCl-stressed cells increased following the addition of exogenous sucrose, EPS or HWP compared with cells stressed with NaCl only. The results suggested that the extruded EPS might be re-absorbed by cells of M. vaginatus as carbon source, they could increase salt tolerance of M. vaginatus through the changes of carbohydrate metabolism and the selective uptake of sodium ions. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Photosynthetic bicarbonate utilization in Porphyra haitanensis (Bangiales, Rhodophyta)

The activities of carbonic anhydrase (CA) and photosynthesis of Porphyra haitanensis were investigated in order to see its photosynthetic utilization of inorganic carbon source. Both intra- and extra-cellular CA activities existed in the thallus. CA inhibitors, acetazolamide (AZ) and ethoxyzolamide (EZ), remarkably depressed the photosynthetic oxygen evolution in seawater of pH 8.2 and 10.0, and EZ showed stronger inhibition than AZ. The observed net photosynthetic rate In seawater of pH 8.2 was much higher than that of CO2 supply theoretically derived from spontaneous dehydration of HCO3-. P. haitanensis also showed a rather high pH compensation point (9.9). The results demonstrated that P. haitanensis could utilize bicarbonate as the external inorganic carbon source for photosynthesis. The bicarbonate utilization was closely associated with HCO3- dehydration catalyzed by extracellular CA activity. The inorganic carbon composition in seawater could well saturate the photosynthesis of P. haitanensis. The low K-m value and compensation points for inorganic carbon reflected the existence of CO2-concentrating mechanism in this alga.

Photosynthetic bicarbonate utilization by a terrestrial cyanobacterium, Nostoc flagelliforme (Cyanophyceae)

The photosynthetic characteristics of the terrestrial cyanobacterium, Nostoc flagelliforme, after complete recovery by rewetting, was investigated to see whether it could use bicarbonate as the external inorganic carbon source when submerged. The photosynthesis-pH relationship and high pH compensation point suggested that the terrestrial alga could use bicarbonate to photosynthesize when submerged. The photosynthetic oxygen evolution rates were significantly inhibited in Na+-free and Na+ + Li+ media but were not affected by the absence of Cl-, implying that the bicarbonate uptake was associated with Na+/HCO3- symport rather than Cl-/HCO3- exchange system.