Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-27T19:15:36Z No. of bitstreams: 1 eltonsoaresdelimafilho mestrado.pdf: 10470752 bytes, checksum: b2ec80f3017bdb5b70e7d1e60f734b92 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T21:06:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 eltonsoaresdelimafilho mestrado.pdf: 10470752 bytes, checksum: b2ec80f3017bdb5b70e7d1e60f734b92 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T21:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 eltonsoaresdelimafilho mestrado.pdf: 10470752 bytes, checksum: b2ec80f3017bdb5b70e7d1e60f734b92 (MD5) Previous issue date: 2009-08-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho apresenta-se os princípios, a construção e o funcionamento de um aparato que realiza medidas interferométricas de atividade metabólica de microorganismos, em tempo real e de várias amostras simultaneamente. A construção do MAI1 compreende o desenvolvimento e implementação de técnicas de posicionamento das amostras, controle preciso de temperatura, bem como a aquisição e interpretação de padrões de sinais modulados de interferência óptica. Ao longo deste trabalho serão apresentados os modelos teóricos utilizados, os códigos de computador, os desenhos dos circuitos eletrônicos e da mecânica do aparato, bem como medidas realizadas com o mesmo. / This work presents the principles, construction and functioning of an apparatus wich measures the metabolic activity of microorganisms, in real time and from different samples simultaneously, using optical interferometry. The construction of MAI' required the development and implementation of techniques for positioning of samples, precision control of temperature, as well as the acquisition and interpretation of patterns of modulated optical interference signals. Along this work the theoretical models used, the computer codes, the electronic circuit drawings, and the mechanics of the apparatus, as well as measurements carried out with it, will be presented.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-02T16:59:05Z No. of bitstreams: 1 michaelaladeirademelo.pdf: 987332 bytes, checksum: b090c8cbfcdee51ae5a4874c6a656f2a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-03T11:29:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 michaelaladeirademelo.pdf: 987332 bytes, checksum: b090c8cbfcdee51ae5a4874c6a656f2a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-03T11:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 michaelaladeirademelo.pdf: 987332 bytes, checksum: b090c8cbfcdee51ae5a4874c6a656f2a (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Com o objeto de avaliar o papel do metabolismo bacteriano para a dinâmica da matéria orgânica (MO) na região de confluência dos rios Negro e Solimões, foram estimadas em escala espacial: o metabolismo bacteriano - produção bacteriana (PB), respiração bacteriana (RB), demanda bacteriana de carbono (DBC) e eficiência de crescimento bacteriana (ECB), além de variáveis físicas e químicas, como nutrientes inorgânicos, carbono orgânico dissolvido (COD), razões estequiométricas dos nutrientes, condutividade elétrica e turbidez. Um experimento foi realizado para estimar a contribuição do metabolismo bacteriano e dos processos de adsorção da MO para o decaimento de COD na região de mistura das águas. As taxas metabólicas apresentaram variabilidade longitudinal e lateral ao longo da região de confluência dos rios Negro e Solimões, entretanto, não foi observado incremento das taxas metabólicas com o aumento da mistura das águas em condições in situ. A PB variou de 0,03 a 0,56 μgC L-1 h-1 e a RB de 38,8 a 78,73 μgC L-1 h-1, refletindo em baixos valores de ECB, em média 0,236%, ou seja, as bactérias heterotróficas alocam a maior parte da MO disponível para os processos catabólicos das células, o que resulta na rápida remineralização de carbono e nutrientes nestes sistemas. De uma maneira geral, os nutrientes e a qualidade e quantidade da MO parecem ter sido os fatores com maior influência sobre o metabolismo bacteriano na região estudada. O metabolismo bacteriano mostrou-se como principal componente para o decaimento de carbono, porém a adsorção da MO é de grande importância no processamento da MO, principalmente na zona de mistura das águas. Os resultados do presente estudo mostraram que as bactérias planctônicas contribuem significativamente para a transformação da MO, sendo que as altas taxas de RB destacam o importante papel das bactérias planctônicas para a remineralização de carbono e nutrientes na zona de confluência dos rios Negro e Solimões. / In order to evaluated the role of bacterial metabolism for the organic matter (OM) dynamics on the confluence zone of Negro and Solimões rivers, it was estimated in spatial scale: bacterial production (BP), bacterial respiration (BR), bacterial carbon demand (BCD), bacterial growth efficiency (BGE), in addition, chemical and physical variables, such as inorganic nutrients, dissolved organic carbon (DOC), stoichiometric ratio of nutrients, conductivity and turbidity. An experiment was conducted to estimate the contribution of bacterial activity and sorption process of OM to the DOC decay on the mixing waters. The metabolic rates showed longitudinal and lateral variability along Negro and Solimões rivers. However, it was observed in the metabolic rates with the increase of mixing waters in situ. The BP ranged between 0,03 and 0,56 μgC L-1 h-1 and the BR between 38,8 and 78,73 μgC L-1 h-1, reflecting in low BGE rates, average 0,236%, which means the heterotrophic bacteria allocated major part of OM available to the cells catabolic process, resulting in a quick remineralization of carbon and nutrients on these systems. In general, the nutrients and the quality and quantity of OM were the factors that most contributed to bacterial metabolism in the studied site. The bacterial metabolism showed as major component to the DOC decay, however, the OM sorption process is very important to the OM processing, mainly on water mixing zone. The results of this study showed that planktonic bacteria significantly contributed to the processing of OM, and high BR rates highlight the important role of planktonic bacteria for the carbon and nutrient remineralization on the confluence zone of the Negro and Solimões rivers.

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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-26T17:16:29Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado-Savergnini.pdf: 1862145 bytes, checksum: e45f0963fc6b204e533d27e1e8f57ffb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T17:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado-Savergnini.pdf: 1862145 bytes, checksum: e45f0963fc6b204e533d27e1e8f57ffb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / drenagem da bacia hidrográfica e de lançamentos pontuais de efluentes do processamento da cana, como o vinhoto. Este efluente consiste em um líquido com alta carga orgânica, demanda de oxigênio e sólidos em suspensão. Para caracterizar a matéria orgânica proveniente do impacto da agroindústria da cana, ferramentas geoquímicas podem ser utilizadas, determinando sua origem e o estado trófico ambiental. Análises microbiológicas também são importantes na medida em que microrganismos degradam a matéria orgânica, estabelecendo o equilíbrio dinâmico do ecossistema. Este trabalho apresentou como objetivo a caracterização do impacto ambiental e degradação microbiana do vinhoto no Baixo Rio Paraíba do Sul. As análises foram realizadas na água e no sedimento ao longo da zona de mistura fluvial no início (Campanhas I – 07/2006 e III – 07/2007) e final da safra (Campanha II – 10/2006). No laboratório, foram realizados bioensaios para se estimar o potencial de biodegradação do vinhoto. As estações se localizaram a montante e a jusante do lançamento do efluente em até cerca de 200 metros de distância, também sendo realizadas coletas na foz do rio como referência. Os sedimentos foram fracionados em finos (<63 μm) e grossos (>63 μm). Na água, valores elevados de temperatura e oxigênio dissolvido juntamente com baixos valores de pH foram bons indicadores da presença de vinhoto e a alta concentração de potássio foi essencial para a identificação de seu lançamento no efluente industrial. No sedimento, as diferenças encontradas entre as concentrações de fósforo orgânico e inorgânico, e as altas concentrações de carbono orgânico, razão C:N e potássio foram eficientes na caracterização do impacto do efluente e da agricultura. Concentrações semelhantes de fósforo orgânico e inorgânico, juntamente com razões C:N em torno de 12 demonstraram que a foz do rio é influenciada pela agricultura de cana, sugerindo que a matéria orgânica sedimentada é tanto de origem fitoplanctônica como de vegetais superiores. A fração fina correlacionou-se significativamente com a maior parte dos parâmetros e se mostrou útil na avaliação do impacto, pois o principal componente do vinhoto, o potássio, se concentrou preferencialmente nos grãos menores que 63 μm. As análises microbiológicas revelaram que a entrada dos efluentes influencia a comunidade bacteriana, aumentando a biomassa e o ganho energético (analisado através da ETSA) na água e no sedimento no início da safra. Entretanto, o acúmulo de carga orgânica no sedimento do final da safra, inibiu a respiração aeróbia e diminuiu a capacidade de auto-depuração ambiental. Os microrganismos isolados do sedimento foram capazes de crescer e utilizar o vinhoto como única fonte de energia nos bioensaios, demonstrando seu possível uso em processos de biorremediação. Observou-se que o número de células por cm3 deve ser no mínimo da ordem de 108 a 109 para uma eficiente remoção de biopolímeros (37%) e percebeu-se que o fosfato é consumido eficientemente (99%) somente quando em concentrações próximas a 3 mg L-1, observando-se uma baixa eficiência de consumo quando em concentrações próximas a 9 mg L-1.. A eficiência de degradação foi alta nos primeiros 6 dias do bioensaio, não sendo observado reduções eficientes nos demais dias de análise. / The pollution in rivers caused by sugar cane agriculture and industry is a result of runoff and point source discharge of sugar cane effluents, mainly vinasse with high organic content, oxygen biological demand and suspended solids. Geochemical tools can be used to characterize the organic matter from effluents, like determining origin and environmental trophic state. Microbiological analyses are also important, as microorganisms degraded organic matter and establish the ecosystem dynamic equilibrium. The aim of this work was to characterize the impact and microbial degradation of vinasse in the Low River Paraíba do Sul. Analyses were performed in water and sediment along the fluvial mixture zone in the beginning (Campaign I -07/2006 e III – 07/2007) and at the end of crop (Campaign III – 10/2006). In laboratory were performed bioassays to estimate the vinasse potential biodegradation. The samples were collected upstream and downstream ranging in 200 m from the effluent discharge source, as well as at the mouth of the river how reference. The sediment samples were fractionated in fine (<63 μm) and coarse (>63 μm). In water, high values of temperature and dissolved oxygen with low values of pH were indicators of vinasse discharge and high concentration of potassium was fundamental to identify the presence of vinasse in the effluent. In sediments, differences were found between organic and inorganic phosphorus concentration, and the high values of organic carbon, C:N ratio and potassium were efficient descriptors of effluent and sugar cane agriculture. Similar concentrations of organic and inorganic phosphorus, and the C:N ratios around 12 demonstrated that the mouth of river was influenced by agriculture, suggested that the sedimentary organic matter originates from phytoplankton and also vacular plants. The fine fraction was significant correlated with the most part of parameters and was useful in the impact evaluation, as the main component of vinasse, the element potassium, was concentrated in grains smaller than 63 μm. The microbiological analyses revealed that the effluent influence in the bacterial community enhancing biomass, energetic gain (analyzed by ETSA) in both water and sediment at beginning of crop. However the organic fraction accumulated in the sediment inhibited aerobic respiration and reduced the capacity of environmental auto-depuration at the end of harvest period. Microorganisms isolated from local sediment were capable to grow and to use vinasse as a single source of energy during bioassays, demonstrating possible uses in bioremediation. It was observed that the number of cells/cm-3 has be in the minimum of the order 108 a 109 to an efficient remove of biopolymers (37%) and realized the fosfate is consumed efficiently (99%) only when in concentrations near of 3 mg L-1 , observing low efficient of consume when concentrations are nearly of 9 mg L-1 . The efficiency of degradation was high in the first 6 days of bioassay, not being observed efficient reductions in the others days of analyses.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Antimicrobial resistance is considered by many prominent researcher and scientist as a profound global health crisis that us humans must face in the next decade. It is threatening the effectiveness of these once-reliable weapons against bacterial infections and leaving us susceptible to pathogenic agents. The indiscriminate overprescription of antibiotic in healthcare and animal husbandry, has led to an increased emergence of “super bugs”— a resistant strain of bacteria that were once susceptible to antibiotic—. The escalating creation of those resistant bacteria has been coupled with a proliferation of research papers that seek to explain the working mechanism of antibiotics and their efficacy on the bacterial pathogens, however these efforts often fall short of explaining the impact that antibiotics has on the bacterial metabolism. This project utilizes an established technology, specifically silicone nano-wire ion-selective field-effect transistor in an innovative approach to discern alteration in the metabolic pathways induced by various antibiotics. The methodology involves measuring extracellular acidity of the tested culture and converting it to an electrical signal to extract valuable information about the metabolic process of the bacteria, and how is altered in the presence of antibiotics. Empirical observations pertaining bacteriostatic antibiotics suggests comprehensive suppression of metabolic pathways, encompassing the efflux transition from acetyl-CoA to acetate, resulting an elevated pH level in cultures treated with bacteriostatic agents relative to their wild-type counterparts. Our experimental data also indicates a shift in bacterial metabolic and physiological responses to bactericidal antibiotic-induced stress which include an increased respiration rate, and a heightened activity of the TCA cycle in the test group with bactericidal antibiotics, causing acetate uptake from the medium and decelerating the acidification of the treated culture compared to the wild-type. The results clearly demonstrate a successful utilization of the chip to further study the effects that antibiotics have on bacteria and the interplay between bacterial metabolism and antibiotic efficacy.