Caracterização de dois novos tipos de centros ferro-enxofre em duas proteínas isoladas de bactérias redutoras de sulfato (desulfovibrio gigas NCIB 9332)

Tese apresentada para obtenção do grau de Doutor

O operão da proteína laranja: novas proteínas envolvidas na divisão celular em bactérias redutoras de sulfato

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Efeito da aplicação de nitrato na redução biogênica de sulfeto sob diferentes concentrações iniciais de bactérias redutoras de nitrato e sulfato

The effect of sodium nitrate application in the reduction of biogenic sulphide was evaluated through a 2k complete factorial design, using as variable response the production of sulfide at intervals of incubation of 7, 14 and 28 days. The most effective condition for reducing the sulphide production (final concentrations from 0.4 to 1.6 mg S2- L-1) was obtained with an initial population of sulphate-reducing bacteria and nitrate-reducing bacteria of 10(4) MPN mL-1 and 427.5 mg L-1 nitrate. The results also suggested that the applications of nitrate to control the process of souring should follow a continuous scheme.

Proteómica microbiana: análise comparativa da bactéria redutora de sulfato Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27774 e das actinobactérias Salinispora arenicola e Salinispora pacifica

As bactérias redutoras de sulfato (BRS) são um grupo diversificado de micro-organismos anaeróbios que obtêm energia a partir da redução dissimilativa do sulfato. Algumas espécies de BRS possuem versatilidade a nível respiratório, como é o caso de Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27774, devido à utilização de aceitadores finais de eletrões alternativos. Neste contexto, o objetivo da primeira parte desta dissertação consistiu na identificação das ferramentas metabólicas (proteínas) envolvidas na flexibilidade respiratória desta bacteria induzidas por diferentes aceitadores de eletrões (nitrato vs sulfato). Assim, os extratos proteicos totais de células de D. desulfuricans crescidas em meios VMN com nitrato ou sulfato, foram analisados por eletroforese bidimensional (2DE), num gradiente de pH 4 - 7. Nas condições experimentais testadas, foram observados 604 e 519 spots de proteínas nos géis de células crescidas em meio contendo nitrato ou sulfato, respetivamente. Pela avaliação estatística foi possível observar aproximadamente 25 % de spots diferenciais. Os resultados obtidos sugerem que na presença de nitrato, a bactéria não só cresce mais rapidamente e com maior rendimento, como também produz uma maior quantidade de proteínas. Estes dados foram relacionados com a adaptação de D. desulfuricans ao substrato respiratório alternativo. Tal como esperado, nos ensaios das atividades enzimáticas das redutases do nitrito e do nitrato, foi possível observar maior atividade nos extratos das células crescidas em nitrato do que em sulfato. As actinobactérias marinhas do género Salinispora, têm vindo a ser exploradas como fontes de biofármacos naturais. Assim, na segunda parte deste trabalho, realizou-se um estudo preliminar, que pretendeu caracterizar as proteínas envolvidas na biossíntese destes compostos bioactivos em S. arenicola e de S. pacifica. Para tal, foi utilizada uma abordagem proteómica diferencial, baseada em 2DE. Surpreendentemente, os perfis proteicos das duas espécies mostraram-se bastante distintos, tendo-se identificado apenas 37 spots comuns entre os 650 observados no gel de S. arenicola e 510 no gel de S. pacifica.

Estudo de novos centros contendo ferro: isolamento e caracterização de proteínas de desulfovibrio desulfuricans ATCC 27774

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Bioquímica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Estudos estruturais e enzimáticos de proteínas envolvidas no metabolismo do enxofre: caracterização de enzimas isoladas de desulfovibrio sp. e Thiobacillus sp.

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Química, especialidade Química Inorgânica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.

Estudos espectroscopicos de hidrogenases bacterianas: papel do níquel no metabolismo de hidrogenio

Tese apresentada para obtenção do grau de Doutor em Química

Construção e caracterização de mutantes dirigidos da CbiKP de Desulfovibrio vulgaris Hildenborough

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Produção de biohidrogênio a partir de soro de leite em AnSBBR com recirculação da fase líquida

O presente estudo investigou a aplicação de dois tipos de AnSBBR (reatores anaeróbio com biofilme e operados em batelada e batelada alimentada sequenciais: com recirculação da fase líquida e com agitação) para produção de biohidrogênio tratando água residuária sintética (a base de soro de leite e lactose, respectivamente). O AnSBBR com recirculação da fase líquida, que foi o estudo principal do presente trabalho, apresentou problemas na produção de hidrogênio utilizando soro de leite como substrato. Algumas alternativas, como adaptação da biomassa com substratos puros de degradação mais fácil, controle do pH em valores muito baixos e diferentes formas de inoculação foram testadas, entretanto, sem obtenção de sucesso. A solução do problema foi obtida ao refrigerar o meio de alimentação a 4ºC para evitar a fermentação no frasco de armazenamento, retirar a ureia e a suplementação de nutrientes, e realizar lavagens periódicas do material suporte para retirada de parte da biomassa. Dessa forma eliminaram-se indícios de produção de H2S por possível ação de bactérias redutoras de sulfato (BRS) e atingiu-se uma produção estável de hidrogênio sem, entretanto, eliminar completamento o metano, que foi produzido em baixas concentrações. Depois de atingida a estabilidade, investigou-se a influência da concentração afluente de substrato, do tempo de enchimento e da temperatura na produção de biohidrogênio no AnSBBR com recirculação da fase líquida tratando soro de leite. O estudo da concentração afluente apresentou um ponto ótimo para a concentração de 5400 mgDQO.L-1, atingindo valores de 0,80 mol H2.mol-1 lactose e de 660 mL H2.L-1.d-1. O estudo do tempo de enchimento apresentou resultados similares para as condições analisadas. Com relação à temperatura, os melhores resultados foram obtidos com a temperatura mais baixa testada de 15ºC (1,12 mol H2.mol lactose-1 e 1080 mL H2.L-1.d-1), sendo que na temperatura mais alta testada (45°C) não ocorreu produção de hidrogênio. Para o AnSBBR com agitação mecânica, que foi um estudado complementar realizado pelo fato da lactose ser o principal complemento do soro de leite, o desempenho do biorreator foi avaliado de acordo com influência conjunta do tempo de ciclo (tC – 2, 3 e 4 h), da concentração afluente (CSTA – 3600-5400 mgDQO.L-1) e da carga orgânica volumétrica aplicada (COAV – 9,3, 12,3, 13,9, 18,5 e 27,8 mgDQO.L-1.d-1). Foram obtidos excelentes resultados: consumos de carboidratos (lactose), com valores médios sempre acima de 90% e uma produção estável de biohidrogênio em todas as condições estudadas, com metano em baixas concentrações apenas na condição de maior COAV. A diminuição do tC apresentou tendência clara de melhora sobre o RMCRC,n (rendimento molar entre hidrogênio produzido e carboidrato removido) apenas para as condições com menor concentração CSTA, havendo uma relação direta entre CSTA, e RMCRC,n em todos os valores de tC, exceto para o tempo de ciclo de 3 h, exatamente onde ocorreu produção de metano. O melhor valor de RMCRC,n obtido na operação com lactose (1,65 mol H2.mol Carboidrato-1) foi superior aos obtidos em outros trabalhos utilizando a mesma configuração de reator e sacarose como substrato. As análises filogenéticas mostraram que a maioria dos clones analisados foi semelhante à Clostridium. Além destes, clones filogeneticamente semelhantes com a Família Lactobacilaceae, especificamente Lactobacillus rhamnosus foram observados em menor porcentagem no reator, assim como clones com sequências semelhantes a Acetobacter indonesiensis.

Degradação anaeróbia de fenol sob diferentes condições nutricionais

A tecnologia anaeróbia tem sido utilizada com sucesso no tratamento de água residuária contendo compostos fenólicos. Recentes pesquisas incluem tais compostos entre aqueles que podem ser degradados através desse processo. O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação do fenol em diferentes condições nutricionais, com ênfase na redução do sulfato. Os experimentos foram realizados com meio de cultura específico para esses microrganismos anaeróbios. Foram realizados ensaios de degradação em reatores em batelada alimentados nas seguintes condições: (1) fenol e sulfato, a diferentes concentrações, com inóculo previamente enriquecido; (2) fenol, sulfato e co-substratos e; (3) fenol, sulfato e extrato de levedura. Todos os ensaios foram realizados em temperatura de 30 graus Celsius, sob agitação de 150 rpm. Foi avaliado o consumo de fenol e sulfato e, produção de metano, em função do tempo, para diferentes concentrações iniciais de fenol e sulfato. Nos ensaios com reatores alimentados com fenol (329,3 mg/l); fenol (307,3 mg/l) e sulfato (160 mg/l); fenol (322.3 mg/l), sulfato (160 mg/l) e lactato (478,16 mg/l); fenol (332,1 mg/l), sulfato (150 mg/l) e etanol (129,76 mg/l), a remoção foi de, respectivamente, 99,8%, 98,2%, 98,8% e 98,8%. Os reatores alimentados com fenol (239,7 mg/l) obtiveram 100% de eficiência na degradação em apenas 11 dias e, os reatores alimentados com fenol (234,3 mg/l) e sulfato (162,5 mg/l) e fenol (256,0 mg/l) e sulfato (500 mg/l) tiveram eficiências de degradação de, respectivamente, 98,8% e 99,3% com 17 dias de operação. Tais eficiências foram obtidas pelo acréscimo de extrato de levedura nos reatores, no início dos ensaios. A caracterização morfológica foi realizada através de microscopia óptica. A diversidade microbiana referente aos Domínios Bacteria e Archaea, além do grupo de bactérias redutoras de sulfato foi avaliada através da técnica de PCR DGGE, onde foram observadas alterações nas populações microbianas, em função das condições nutricionais. Para o Domínio Archaea não foram observadas diferenças nos ensaios realizados. Para o Domínio Bacteria e Grupo das BRS essas diferenças foram, mais facilmente, percebidas com relação ao inóculo e entre os diversos reatores. A alteração na diversidade microbiana pode ter sido decorrente da composição do meio que, nesse caso, foi específico para BRS e a composição do inóculo que continha parte previamente adaptada às BRS. Essas condições adequadas puderam propiciar surgimento e desenvolvimento de populações microbianas capazes de degradar fenol, utilizando sulfato.

Biological and chemical strategies for the recovery of precious and rare metals as nanoparticles

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar da Terra e do Ambiente, Ramo: Ciências e Tecnologias do Ambiente, Especialidade em Biotecnologia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Avaliação de produtos naturais no controle de biofilmes formados em sistema dinâmico

The biofilms microbial forms of association are responsible for generating, accelerating and / or induce the process of corrosion. The damage generated in the petroleum industry for this type of corrosion is significatives, representing major investment for your control. The aim of this study was to evaluate such tests antibiograms the effects of extracts of Jatropha curcas and essential oil of Lippia gracilis Schauer on microrganisms isolated from water samples and, thereafter, select the most effective natural product for further evaluation of biofilms formed in dynamic system. Extracts of J. curcas were not efficient on the complete inhibition of microbial growth in tests type antibiogram, and essential oil of L. gracilis Schauer most effective and determined for the other tests. A standard concentration of essential oil of 20 μL was chosen and established for the evaluation of the biofilms and the rate of corrosion. The biocide effect was determined by microbial counts of five types of microorganisms: aerobic bacteria, precipitating iron, total anaerobic, sulphate reducers (BRS) and fungi. The rate of corrosion was measured by loss of mass. Molecular identification and scanning electron microscopy (SEM) were performed. The data showed reduction to zero of the most probable number (MPN) of bacteria precipitating iron and BRS from 115 and 113 minutes of contact, respectively. There was also inhibited in fungi, reducing to zero the rate of colony-forming units (CFU) from 74 minutes of exposure. However, for aerobic and anaerobic bacteria there was no significant difference in the time of exposure to the essential oil, remaining constant. The rate of corrosion was also influenced by the presence of oil. The essential oil of L. gracilis was shown to be potentially effective

Avaliação de produtos naturais no controle de biofilmes formados em sistema dinâmico

The biofilms microbial forms of association are responsible for generating, accelerating and / or induce the process of corrosion. The damage generated in the petroleum industry for this type of corrosion is significatives, representing major investment for your control. The aim of this study was to evaluate such tests antibiograms the effects of extracts of Jatropha curcas and essential oil of Lippia gracilis Schauer on microrganisms isolated from water samples and, thereafter, select the most effective natural product for further evaluation of biofilms formed in dynamic system. Extracts of J. curcas were not efficient on the complete inhibition of microbial growth in tests type antibiogram, and essential oil of L. gracilis Schauer most effective and determined for the other tests. A standard concentration of essential oil of 20 μL was chosen and established for the evaluation of the biofilms and the rate of corrosion. The biocide effect was determined by microbial counts of five types of microorganisms: aerobic bacteria, precipitating iron, total anaerobic, sulphate reducers (BRS) and fungi. The rate of corrosion was measured by loss of mass. Molecular identification and scanning electron microscopy (SEM) were performed. The data showed reduction to zero of the most probable number (MPN) of bacteria precipitating iron and BRS from 115 and 113 minutes of contact, respectively. There was also inhibited in fungi, reducing to zero the rate of colony-forming units (CFU) from 74 minutes of exposure. However, for aerobic and anaerobic bacteria there was no significant difference in the time of exposure to the essential oil, remaining constant. The rate of corrosion was also influenced by the presence of oil. The essential oil of L. gracilis was shown to be potentially effective

Efeito "in vitro" de antibióticos e rizobactérias no controle de bactérias fitopatogênicas ao Eucalyptus spp.

Doenças causadas por bactérias constituem um novo desafio à cultura do Eucalyptus spp., podendo, inclusive, limitar o uso de clones suscetíveis. O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência de antibióticos e rizobactérias na inibição do crescimento "in vitro" de isolados de bactérias fitopatogênicas ao Eucalyptus spp. na fase de viveiro e de campo. O antibiótico sulfato de amicacina e a rizobactéria S1 (Bacillus subtillis) destacaram-se quanto à inibição do crescimento do isolado fitopatogênico IP1-05 (Pseudomonas chichorii), enquanto a cefoxitina causou maior inibição dos isolados BSV16 e RVV11 (Rhizobium sp.). Os antibióticos de uso comercial na área agronômica, Mycoshield (oxitetraciclina) e Agrimicina (estreptomicina e tetraciclina) foram pouco efetivos. Este trabalho proporciona embasamento a alternativas para controle biológico de doenças bacterianas em mudas de Eucalyptus spp. na fase de viveiro.

Isolamento de bactérias resistentes a cromo hexavalente e purificação parcial da enzima redutora de cromo do Bacillus sp. ES29

A redução do Cr(VI) para Cr(III) diminui a toxidade deste metal no ambiente uma vez que, o Cr(III) é insolúvel às membranas biológicas. Assim a redução microbiana do Cr(VI) é uma alternativa para reduzir os impactos ambientais causados por este metal, utilizado em diversos processos industriais. O objetivo deste trabalho foi selecionar microrganismos a partir de solo contaminado com cromo, caracterizar sua capacidade de redução do Cr(VI) durante o crescimento celular e purificar parcialmente a enzima cromo redutase do Bacillus sp. ES29, através da precipitação com sulfato de amônio (45-75%), cromatografia de gel filtração (Sephadex G-25) e cromatografia de interação hidrofóbica (Octyl Sepharose). A atividade de redução do Cr(VI) pelos isolados foi quantificada com o reagente de s-difenilcarbazida. No isolamento, foram obtidas 20 bactérias resistentes a cromo(VI). Seis destas foram capazes de reduzir 100 mg L-1 Cr(VI) em 24 horas. Um dos isolados foi identificado, através de testes bioquímicos, como pertencete ao gênero Bacillus, sendo tolerante a 750 mg L-1 Cr(VI) e reduzindo mais de 40% do Cr(VI) durante o crescimento celular. Na purificação parcial da enzima foi obtido um fator de purificação de 11,2, aumentando a atividade específica da enzima acima de 11 vezes, porém se faz necessário mais passos de purificações para obtenção desta enzima pura. As bactérias selecionadas e a enzima parcialmente purificada, foram eficientes na redução do Cr(VI) e apresentam potencial para outros estudos, visando a aplicação em processos de biorremediação.