Bioinseticidas Bruno Francisco R. Fazenda Guilherme Lopes Julia Fernandes Microbiologia Industrial Prof. Maria Bernadete 2014

O que são Bioinseticidas? Inseticida: todo composto químico capaz de combater insetos. Bioinseticida: todo composto com utilização racional de bactérias, fungos, vírus e nematoides para o controle de insetos. Bacillus thuringiensis

Desenvolvimento Arsênio, Mercúrio e tabaco: usados como inseticida. Em 1948, o cientista Paul Muller ganhou o Prêmio Nobel de Química por ter descoberto o mais famoso inseticida de todos o tempos, o DDT (Dicloro Difenil Tricloroetano). Inseticidas: tóxicos, alto custo de pesquisas, necessidade de novas moléculas por causa da resistência dos insetos... Bioinseticida: surge com a necessidade no investimento em inseticidas alternativos, devido aos prejuízos causados pelos que estavam em uso. DDT

Características dos Bioinseticidas Maior tempo de uso; Menos poluentes; Altamente específicos; Dificuldade dos insetos em resistir; Menor custo de desenvolvimento. Desvantagem: dificuldade no isolamento de novos microrganismos, principalmente nos Bioinseticidas à base de fungos.

Alguns tipos de Bioinseticidas Cana-de-açúcar no Brasil: combate das cigarras pelo fungo Metarhizium anisopliae é um dos programas mais antigos no Brasil. AgNPV (Vírus da Poliedrose Nuclear da lagarta-da-soja Anticarsia gemmatalis) é o mais pesquisado e aplicado no Brasil, tornando-se o maior programa de controle microbiano de pragas, utilizando vírus, do mundo. Atualmente, 90% do mercado mundial de Bioinseticidas utilizam Bacillus thuringiensis, bactéria amplamente aplicada e estudada para o combate de larvas de pernilongo.

Bacillus thuringiensis 1902: morte de lagartas do bicho-da-seda (Bombix mori) no Japão, causada por bactéria; 1911: isolado por Berliner, da lagarta da traça do trigo (Anagasta kuehniella). Nomeou a bactéria em homenagem à Thuringia (Alemanha); 1938: comercialização do primeiro Bioinseticida à base de Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis Bactéria presente em solos. Gram positiva. Formadora de esporos. Anaeróbia facultativa. Capacidade de sintetizar um cristal protéico com ação tóxica contra insetos suscetíveis. Assimilação de diferentes substratos (glicose, maltose, frutose, glicerol).

Dengue Doença causada por vírus (4 sorotipos diferentes). Transmitida pelo Aedes aegypti. Sintomas: - febre alta; - dores musculares; - dores nos fundos dos olhos; - náuseas e vômitos.

Produção de Bioinseticida para combater a larva do mosquito da dengue

Bacillus thuringiensis

Produzidos no interior da célula, adjacente ao esporo Cristal Proteico Produzidos no interior da célula, adjacente ao esporo Denominados proteínas Cry, δ-endotoxinas ou proteínas inseticidas Quatro endotoxinas produzidas por Bacillus thuringiensis var. israelensis: -Cry4A (125 kDa) - Cry4B(134 kDa) - Cry11A (67 kDa) - Cyt1A (27 kDa)

Cristal Proteico Mecanismos de Ação

Cristal Proteico Mecanismos de Ação Deformação das células epiteliais e a desintegração da membrana microvilar Lise celular, danos irreversíveis no intestino, culminando com a morte da larva

www.unb.br/ib/cel/pg/figure7.jpg Microscopia eletrônica do epitélio intestinal da larva antes e após a ação da toxina

Cristal Proteico Eficaz contra larvas de insetos dos gêneros Aedes, Culex e Anopheles, vetores das doenças dengue, elefantíase e malária. Eficaz contra larvas de insetos do gênero Simulium (borrachudos), transmissores de vírus, protozoários e filárias

Composição do meio GYS (ROGOFF; YOUSTEN, 1969) Meios de Cultivo Composição do meio GYS (ROGOFF; YOUSTEN, 1969) Componente Concentração (g/L) Glicerol 10,0 Extrato de Levedura 12,0 (NH4)2SO4 3,0 CaCl2.2H2O 0,12 MgSO4.7H2O 1,5 MnSO4.H2O 0,09 K2HPO4 KH2PO4 Componente Concentração (g/L) Glicose 10,0 Extrato de Levedura 12,0 (NH4)2SO4 3,0 CaCl2.2H2O 0,12 MgSO4.7H2O 1,5 MnSO4.H2O 0,09 K2HPO4 KH2PO4

Glicerol Biomassa Dihidroxicetona Glicerol-3-fosfato Frutose-difosfato NAD+ NADH2 ATP ADP Biomassa NAD+ NADH2 ATP ADP Glicerol quinase Glicerol desidrogenase Dihidroxicetona quinase Dihidroxicetona Glicerol-3-fosfato ATP ADP FAD Glicerol 3-P desidrogenase FADH2 Frutose-difosfato Via das Pentoses Fosfato Dihidroxicetona-3-fosfato Gliconeogênese Oxaloacetato, α-Cetoglutarato Proteínas Tradução Aminoácidos Piruvato NAD+ NADH2 CO2 Acetil- Fosfato Acetil -CoA Ciclo de Krebs ADP ATP Ácido Acético

Biodiesel Obtenção 10% do volume total do biodiesel produzido é constituído de glicerol (CHI et al. 2007) Obtenção (reação de transesterificação) Triacilglicerídeo Álcool Glicerol Biodiesel Biodiesel

Preparo de Inóculo Bacillus thuringiensis var. israelensis Frascos Erlenmeyer de 250 mL com 50 mL de meio 30 oC sob agitação de 96 rpm por 10 horas

Ensaios de Fermentação em Frascos Fermentação realizada em Erlenmeyer de 1 L, sem chicanas Pellet resultante da centrifugação do inóculo Agitação de 96 rpm, a temperatura de 30 0C

Obtenção da curva de pH característica Fermentação realizada em Erlenmeyer de 1 L, com e sem chicanas Amostras retiradas em intervalos de tempo definidos

Métodos Analíticos Concentração Celular Morfologia Celular Turbidimetria: antes da formação de grumos Gravimetria: ao iniciar a formação de grumos Morfologia Celular Observações em Microscópio Ótico

Métodos Analíticos Concentração de Glicerol e Ácido Acético Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (coluna HPX-87H) Atividade Larvicida Exposição, por 24 horas, de larvas de Aedes aegypti no 3º ínstar de crescimento a volumes diferentes de meio fermentado e água, num total de 6 mL. Para cada teste foram utilizados 10 tubos, empregando-se o mesmo volume de meio fermentado.

Empresas Biosphere ; Bug ; Bayer Cropscience; AgroPlan-UFV; BR3-FioCruz; Laboratório de Controle Biológico do Centro Experimental do Instituto Biológico;

Produção No mercado há cerca de 100 empresas; Estão em fase de pesquisas Buscam a regulamentação de seus produtos; Ligadas a universidades e centros de pesquisa; Grande investimento acreditando no futuro promissor;

Faturamento Dias atuais 15 anos

Porque usar bioinseticidas Mais específicos; Maior aceitação popular; Os insetos e plantas não desenvolvem resistências; Menor impacto ambiental; Menor dano à saúde; Menor contaminação de alimentos; Produtos biológicos melhores e mais baratos;

OBRIGADO!!!!