Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-20T17:15:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197989.pdf: 1029654 bytes, checksum: 80be5a94f789dc228c1ecb590ceebf6c (MD5) / Neste trabalho foram exploradas metodologias alternativas de imobilização de enzimas e microrganismos para a manutenção das atividades e estereosseletividades dos mesmos em meio orgânico. As células de Saccharomyces cerevisiae (FP) foram suportadas em montmorilonita (K10), recobertas ou não com gelatina (G), na presença ou ausência de sacarose (S) ou trealose (T). Estes sistemas foram utilizados para a redução enantiosseletiva do acetoacetato de etila e a-cloroacetofenona em hexano. Para a redução do acetoacetato de etila com os sistemas FP/K10/G/S e FP/K10/G/T o biocatalisador tornou-se mais estável em meio orgânico, formaram-se menos subprodutos e a atividade foi mantida. O S-(+)-álcool foi obtido com ee>99% até a quarta reutilização, com valores de %c de 19 e 20% a 20oC, que foi a temperatura mais adequada para evitar a desativação das células. Para a biorredução do acetoacetato de etila constatou-se que a função principal da sacarose, da mesma forma que a trealose e a água, é de proteção da parede celular do microrganismo. Os valores de ee e %c foram similares com todos os sistemas. Na redução da a-cloroacetofenona obteve-se o R-(-)-2-cloro-1-feniletano após 72h de reação com ee 78-79%, quando o sistema FP/K10/G/S foi utilizado a 20 e 30oC, respectivamente. A biorredução em presença do sistema FP/K10/G/S forneceu %c superiores e valores de ee(%) inferiores aos obtidos em presença do sistema FP/K10/G/T (99%). Estes resultados evidenciam a influência da difusão para este reagente e produtos nos sistemas mais protegidos, ao contrário do observado para o acetoacetato de etila. O sistema FP/T foi o que apresentou a maior conversão em R-(-)-2-cloro-1-feniletanol e após 48h de reação obteve-se o produto com ee 80% e conversão de 45%, a 20oC. Para este substrato pode-se constatar o papel importante da trealose como agente protetor. O FP, imobilizado ou não, não foi eficiente quando utilizado como biorredutor de acetofenonas que não possuíam grupos ativantes próximos à carboníla, e os produtos desejados não foram obtidos.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-09-13Bitstream added on 2014-06-13T20:33:13Z : No. of bitstreams: 1 palmieri_ct_me_rcla.pdf: 395782 bytes, checksum: daeb45b072eb0ac555536326213d1e7b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho constitui-se de uma pesquisa multidisciplinar envolvendo física, química, e meio ambiente. Nesta pesquisa foi feito um estudo visando avaliar a absorção de radiação infravermelha da produção de CO2 em solo incorporado com substrato (sementes de aveia amarela, capim-seda, milho, milheto e outros invasores mais inoculação microbiana), com a finalidade de quantificar as emissões deste tipo de solo e as diferenças destas emissões de CO2 com relação à esse mesmo tipo de solo sem a incorporação deste substrato. O material foi coletado na Fundação Mokiti Okada localizada no Município de Ipeúna, interior do Estado de São Paulo SP. O solo retirado foi caracterizado como latossolo vermelho-escuro, argiloso, bem compactado, pouco poroso e com grande capacidade de saturação de água . Foram coletados dois tipos de solos: o solo incorporado com substrato e o não compactado com substrato. Ambos, foram devidamente triturados, peneirados com diâmetro de 2,5 mm e secos na sombra por um período de 12 dias e acondicionados em 12 vasos de cerâmica. Seis desses vasos continham solos não tratados com substrato e seis solos tratados com o substrato acima mencionado. Em cada vaso foi colocado uma quantia de 5.000 mL de solo, onde os mesmos foram umedecidos um dia antes da coleta dos dados. Os vasos receberam 1.200 mL de água, valor este gerado em função da capacidade de campo. No interior de cada vaso foi fixado balde de plástico que através do processo de oxidação da matéria orgânica foi produzido CO2 onde o mesmo foi medido pela câmera respirométrica LI-820 a qual possui leitor ótico infravermelho capaz de medir o fluxo de CO2. Os dados coletados demonstraram que os seis vasos tratados com substratos produziram CO2 em uma proporção muito maior do que os vasos com solos não tratados. / Abstrct: This work is constituted of a research multidisciplinar involving physics, chemistry, and environment. In this research it was made a study seeking to evaluate the absorption of infrared radiation of the production of CO2 in incorporate soil with substratum (seeds of oats yellow, grass-silk, corn, milheto and other invaders more microbial inoculation), with the purpose of quantifying the emissions of this soil type and the differences of these emissions of CO2 regarding to that same soil type without the incorporation of this substratum. The material was collected in the Fundação Mokiti located Okada in the Municipal district of Ipeúna, interior of the State of São Paulo - SP. The solitary soil was characterized as latossolo red-darkness, loamy, well compacted, little porous and with great capacity of saturation of water. Two types of soils were collected: the incorporate soil with substratum and the no compacted with substratum. Both, they were triturated properly, drizzled with diameter of 2,5 mm and dry in the shadow for a period of 12 days and conditioned in 12 ceramic vases. Six of those vases contained soils no treated with substratum and six soils treated with the substratum above mentioned. In each vase an amount of 5.000 soil mL was put, where the same ones were moistened one day before the collection of the data. The vases received 1.200 mL of water, value this generated in function of the field capacity. Inside each vase it was fastened bucket of plastic that through the process of oxidation of the organic matter CO2 was produced where the same was measured by the camera respirométrica READ-820 which possesses infrared optic reader capable to measure the flow of CO2. The collected data demonstrated that the six vases treated with substrata produced CO2 in a much larger proportion than the vases with soils no treated.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-27Bitstream added on 2014-06-13T18:29:22Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_cm_me_botib.pdf: 878460 bytes, checksum: 50adcf0ae69bed0497b25ed84bbbb9d4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Baseado nas informações geradas após o seqüenciamento do genoma, foi desenvolvido uma série de meios de cultura de composição definida (XDM1, XDM2, XDM3, XDM4 e XDM5). Portanto, um dos objetivos do presente trabalho foi estabelecer a curva de crescimento da X. fastidiosa no meio definido XDM2. Foi utilizada a estirpe 9a5c de X. fastidiosa mantida nesse mesmo meio de cultura. A medida da taxa de crescimento bacteriano foi realizada através de leituras de densidade óptica durante dezesseis dias com intervalos de 48 horas. A avaliação da viabilidade celular foi realizada através da contagem de unidade formadora de colônia (UFC) por diluição seriada. As duas avaliações apresentaram uma alta correlação (R2= 0,91) verificada através de regressão exponencial. O início da fase estacionária foi obtido após 10 dias de crescimento. De posse dos dados de UFC, foi possível calcular o tempo de geração da X. fastidiosa no meio XDM2, de aproximadamente 21 horas. Comparando o tempo de geração obtido na curva de crescimento em meio PW (11,37h), foi comprovado que a bactéria apresenta um crescimento mais rápido em meio PW do que no meio definido XDM2. Outro aspecto interessante revelado no estudo do genoma funcional da X. fastidiosa está relacionado à expressão de genes associados à patogenicidade. O principal mecanismo de patogenicidade é a formação de biofilme no xilema da planta hospedeira conduzindo ao bloqueio dos vasos do xilema. Análise da expressão diferencial de genes desse fitopatógeno em condição de virulência e durante a formação do biofilme revela padrões de genes associados à adaptação e competitividade no ambiente do hospedeiro. Esses genes possivelmente são ativados no biofilme maduro e são essenciais para sua manutenção na planta. Além disso, sabe-se que bactérias que formam biofilme apresentam resistência crescente a compostos... / Based on informations generated after the genome sequencing, a series of culture media of defined composition were developed (XDM1, XDM2, XDM3, XDM4 e XDM5). Therefore, one of the objectives of the present work was to establish the growth curve of X. fastidiosa in the defined medium XDM2. For this, we utilized the 9a5c strain of X. fastidiosa maintained in this medium. The measurement of the bacterial growth rate was done by optical density analysis during sixteen days with intervals of 48 hours. The evaluation of cellular viability was carried out counting the colony units forming (CFU) by serial dilution. Both evaluations presented a high correlation (R2 = 0,91) verified by exponential regression. The beginning of the stationary phase was observed after ten days of growth. With the data of CFU, it was possible to calculate the generation time of X. fastidiosa in XDM2 medium, estimated to be of approximated 21 hours. Comparing the generation time obtained for the growth curve in PW medium (11,37 hours), we proved that the bacteria grow faster in PW compared with the defined medium XDM2. Another interesting aspect reveled by the study of functional genome of X. fastidiosa is related to the expression of genes associated with pathogenicity. The main mechanism of its pathogenicity is the formation of a biofilm in the xylem of the host plant, causing the blockage of the xylem vessels. Analysis of the differential expression of genes of this phytophatogen in condition of virulence and during the biofilm formation reveals standards associated to adaptation and competition in the host environment. These genes are possibly activated in the mature biofilm and are essential for its maintenance in the plant. Besides, it is known that bacteria that form biofilm present elevated resistance to antimicrobial compounds while biofilm is structured, like antibiotics, heavy metals... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador : Prof. Dr. Leandro Piovan / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 13/03/2015 / Inclui referências : f. 65-75 / Resumo: As técnicas convencionais de obtenção de enzimas baseiam-se no isolamento e cultivo de microrganismos. No entanto, estima-se que somente 1% deles sejam cultiváveis em laboratório, o que limita o espectro de enzimas potencialmente acessíveis. Um método alternativo e eficiente para obter catalisadores de interesse biotecnológico é a prospecção metagenômica, que consiste na extração de material genético de uma amostra do meio ambiente, com posterior clonagem em um microrganismo cultivável em laboratório, resultando em uma coleção de clones denominada biblioteca metagenômica, a qual é sequenciada e analisada por técnicas específicas. Embora várias enzimas já tenham sido isoladas de bibliotecas metagenômicas construídas a partir de diferentes ambientes, pouco é descrito a respeito da aplicabilidade delas em síntese orgânica. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a avaliação do desempenho de uma lipase obtida a partir de uma biblioteca metagenômica, a LipG9, em reações de resolução cinética enzimática (RCE) de uma série de álcoois alifáticos quirais. A série de álcoois sintetizada foi planejada de forma que o desempenho desta lipase inédita fosse investigado frente a reações de transesterificação de álcoois alifáticos com diferentes tamanhos de cadeias carbônicas ligadas ao centro estereogênico. Também avaliou-se a influência de parâmetros reacionais, tais como temperatura e solvente orgânico e a tentativa de RCE via reação de hidrólise dos ésteres correspondentes. Os álcoois de configuração absoluta S foram obtidos com excessos enantioméricos de 26% a 81% e, após otimização das condições reacionais, foi possível obter o álcool (S)-pentan-2-ol com elevada pureza óptica (ee = 96%) e taxa de conversão de 58%, apesar de ainda ser necessária a otimização do tempo de reação para obtenção deste composto com rendimento elevado. Este foi o primeiro estudo descrevendo a RCE de álcoois alifáticos mediada pela enzima LipG9, sendo que esta lipase se mostrou promissora, uma vez que apresentou, para o tipo de reação explorada, atividade e seletividade comparáveis a enzimas disponíveis comercialmente. Também é importante ressaltar que a lipase LipG9 não possui qualquer modificação genética dirigida e ainda precisa passar por estudos adicionais de imobilização, com objetivo de aumentar a estabilidade e atividade enzimática e alcançar reprodutibilidade para este processo. Palavras-chave: lipase, metagenômica, álcoois alifáticos, resolução cinética. / Abstract: Conventional techniques for obtaining microbial enzymes are based on the isolation and cultivation of microorganisms. However, it is estimated that only 1% of them can be cultivated in the laboratory, which limits the range of potentially available enzymes. An alternative and efficient method to obtaining new catalysts of biotechnological interest is the metagenomic prospection, which consists in extracting genetic material from environmental sample, with subsequent cloning into a host, resulting in a collection of clones called metagenomic library, which is sequenced and analyzed by specific techniques. Several enzymes have been isolated from metagenomic libraries constructed from different environments, however few reports are described about their applicability in organic synthesis. In this context, this work presents an evaluation of a lipase obtained from a metagenomic library, LipG9, in enzymatic kinetic resolution (EKR) of chiral aliphatic sec-alcohols. The series of synthesized alcohols was designed so that the performance of LipG9 was investigated in transesterification reactions of alcohols with different sizes of carbon chain bonded to the stereogenic center. It was evaluated the influence of reaction parameters, such as temperature and organic solvent, and hydrolysis reactions of the corresponding esters. The S alcohols were obtained with 26% and 81% of enantiomeric excesses and, after the optimization of reaction conditions, the (S)-pentan-2-ol was obtained in high optical purity (ee = 96%) and conversion rate of 58%, although it is necessary the optimization of reaction time to obtain this compound with higher yield. This research was the first study describing the EKR of aliphatic alcohols mediated by LipG9, and this lipase has shown promising biocatalyst since it showed activity and selectivity comparable to commercially available enzymes for the explored reactions. It is worth mentioning that LipG9 lipase has no direct genetic modification and additional studies of immobilization are needed, in order to increase the enzyme stability and activity and achieve reproducibility for this process. Key-words: lipase, metagenomics, aliphatic alcohols, kinetic resolution.

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-17. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:55Z : No. of bitstreams: 1 000829221.pdf: 2243085 bytes, checksum: 211d782ac64a733dd22af22fd46caf2b (MD5) / O potencial brasileiro na produção de energia elétrica a partir da queima do bagaço de cana-de-açúcar sinaliza para uma preocupação ambiental: a grande produção de resíduos. As indústrias paulistas, especialmente na área de produção de etanol e açúcar, são as maiores geradoras de resíduo da cinza de bagaço de cana-de-açúcar. De composição variada, rica em macro e micro nutrientes e de alguns metais tóxicos em menor concentração, o resíduo da biomassa carbonizada vem sendo aplicado ao solo, sem nenhum critério científico e amparado por lei ambiental. Neste sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de doses de cinza de bagaço de cana-de-açúcar nos atributos químicos do solo; nos atributos biológicos do solo; no grau de humificação da matéria orgânica do solo; e no potencial de lixiviação de carbono (C) e nitrato do solo. Para isto, o estudo constou de quatro etapas: 1) caracterização da cinza; 2) experimento de incubação, com a aplicação das doses de cinza equivalentes a 0, 5, 10, 20, 40 e 80 t ha-1 em Latossolos de diferentes texturas; 3) experimento de campo, com aplicação das doses de cinza equivalentes a 0, 5, 10, 20 e 40 t ha-1 sem e com incorporação em Argissolo Vermelho Amarelo sob cultivo de citros, sendo o solo avaliado em três períodos: úmido e seco no ano agrícola 2012/2013 e intermediário no ano agrícola de 2013/2014; 4) experimento em colunas com a aplicação das doses de cinza equivalentes a 0, 10, 20, 40 e 80 t ha-1 em Latossolos de diferentes texturas com estrutura preservada. Os delineamentos utilizados foram: blocos casualizados para o experimento de campo e inteiramente casualizados para os experimentos de incubação e em colunas de solo com estrutura preservada. Nos experimentos de incubação e campo foram avaliados os atributos químicos, biológicos, teores totais de C, nitrogênio (N) e o grau de humificação da matéria orgânica ... / Brazilian potential in the electricity production from the burning of sugar cane bagasse signals to an environmental concern: the large production of residue. The São Paulo industries, especially in areas of ethanol and sugar production, are the largest generators of sugar cane bagasse ash residue. From varied composition, rich in macro and micro nutrients and some toxic metals in a lower concentration, the residue of carbonized biomass has been applied to the soil without any scientific criteria and supported by environmental law. In this sense, the objective of this study was to evaluate the effect of application of sugar cane bagasse ash rates in soil chemical attributes; in soil biological attributes; in humification degree of soil organic matter; and in the carbon (C) and nitrate leaching potential of the soil. For this, the study consisted of four steps: 1) characterization of the ash; 2) incubation experiment with the application of rates of ash equivalent to 0, 5, 10, 20, 40 and 80 ton ha-1 in Oxisols of different textures; 3) field experiment with the application of rates of ash equivalent to 0, 5, 10, 20 and 40 ton ha-1 with and without incorporation into Alfisol under citrus cultivation, being the soil evaluated in three periods: humid and dry in the agricultural year of 2012/2013 and intermediate in the agricultural year of 2013/2014; 4) experiment in columns with the application of rates of ash equivalent to 0, 10, 20, 40 and 80 ton ha-1 in Oxisols of different textures with preserved structure. The designs were: randomized blocks for field experiment and a completely randomized for incubation experiments and in soil columns with preserved structure. In incubation and field experiments were evaluated chemical and biological attributes, total contents of C, nitrogen (N) and the humification degree of organic matter, in addition to functional groups of humic acid fraction in the field experiment for the samples of the ...

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-10Bitstream added on 2014-08-13T18:00:07Z : No. of bitstreams: 1 000766683.pdf: 4124221 bytes, checksum: 7af7a7ee57230ef0df6b15b16d2a7b39 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Formigas Attini constroem ninhos que contêm culturas microbianas, os jardins de fungo, para lidar com o ambiente. O cultivo, conhecido como agricultura, é dividido em três grupos filogenéticos majoritários: um plesiomórfico, nomeado basal, com centenas de indivíduos; outro derivado, com milhares de indivíduos; e um subgrupo da agricultura derivada, conhecido como de corte de folhas, com milhões de indivíduos. A sobrevivência e demografia do ninho dependem da habilidade do jardim de fungo em disponibilizar alimentos na forma de biomassa microbiana e açúcares resultantes da hidrólise dos polissacarídeos presentes no material forrageado. O presente trabalho estudou as características funcionais de 342 jardins de fungo de oito espécies de formigas representantes destes três grupos. Para tanto, os sistemas foram generalizados em compartimentos conectados por vetores de fluxos e abordados de forma holística, segundo estratégia da caixa preta, utilizando técnicas respirométricas, enzimológicas e espectroscópicas para caracterizar a biocinética, atividades enzimáticas, produtos de hidrólise e substrato, respectivamente. As avaliações do substrato indicaram substituição de material de serapilheira recalcitrante nos sistemas basais para menos recalcitrante nos derivados e vegetação fresca, rica em produtos facilmente degradáveis, nos de corte de folhas. Esta alteração foi acompanhada pela transição de um sistema enzimático generalista basal para um sistema potente especializado na degradação de amido e hemiceluloses nos derivados e de corte de folhas. As taxas de acúmulo de xilose e glicose aumentaram dos basais para os derivados, sendo maiores nos de corte de folhas. Somente nestes últimos, o acúmulo de xilose superou o de glicose. A resposta respirométrica da microbiota também mostrou a especialização no consumo de xilose pelos grupos de corte de folhas. Assim, embora a especialização enzimática tenha... / Attine ants build nests containing microbial cultures named fungus gardens to deal with the environment.The cultivation, or agriculture, is divided into three major phylogenetic groups: lower, with hundreds of individuals; higher with thousands of individuals; and the higher subgroup of leafcutters with millions of individuals. The demography of nests and ant survival depend on the ability of the microbiota in providing nutrients to the nest from materials foraged by ants. This work comparatively studied the functional characteristics of 342 fungus gardens from 8 species of ants representing these three major groups. A holistic strategy was applied to deal with these issues. Each system was generalized in compartments connected by vectors of flows and studied according to a black box approach using respirometric, enzymological and spectroscopic techniques to characterize substrates, hydrolysis products, enzymatic activity and biokinetics of each fungus garden. The evaluation of the substrate indicated replacement of high recalcitrant litter materials used in the lower group by less recalcitrant materials in higher group and fresh vegetation rich in easily degradable products in leaf-cutters. This change correlated positively with the exchange of a general enzyme system observed in the lower group to a more powerful and specialized enzyme system directed to the degradation of starch and hemicellulose in higher and leaf-cutters groups. Accumulation rates of xylose exceeded glucose only in leaf-cutters indicating preference for hemicelluloses. The physiological profile of the microbiota follows the modifications related to the product generated, starting from a lower generalist system to a leaf-cutter specialist in xylose. Thus, the physiological consequences of enzyme specialization observed in higher systems appeared only inleaf-cutters. This result is linked to the use of fresh substrate rich in hemicelluloses. The changes were accompanied...

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Rural, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-13T15:21:36Z No. of bitstreams: 1 2016_NatáliaLopesRodovalho.pdf: 2181476 bytes, checksum: a4f538404dbeae7bd5312665e2f788c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-06T18:44:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_NatáliaLopesRodovalho.pdf: 2181476 bytes, checksum: a4f538404dbeae7bd5312665e2f788c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-06T18:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_NatáliaLopesRodovalho.pdf: 2181476 bytes, checksum: a4f538404dbeae7bd5312665e2f788c5 (MD5) / A invasão de gramíneas exóticas em áreas de Cerrado está intimamente ligada à conversão da paisagem nativa em áreas de agricultura e pastagem. Dentre elas, o capim-gordura é conhecido como uma das principais espécies invasoras do Cerrado. Nesse bioma ele é capaz de alterar a biomassa nativa, a comunidade de microrganismos do solo, disponibilizar mais nutrientes para o solo, possuir maior eficiência no uso do nitrogênio do que as gramíneas nativas e a se adaptar a condições de fogo. Essa gramínea invasora pode alterar a composição de espécies, a estrutura das comunidades e as principais funções dos ecossistemas naturais. O presente estudo teve como objetivo avaliar o impacto do capim-gordura (Melinis minutiflora) na dinâmica de N em um fragmento de cerrado sentido restrito circundado por matriz agrícola. A seguinte hipótese foi testada: áreas de Cerrado invadidas por capim-gordura possuem maior disponibilidade e ciclagem de N no solo do que as áreas não invadidas de cerrado sentido restrito. Para isso foi determinado a taxa de decomposição (k) de cada espécie, o δ13C das gramíneas nativas, exótica e de cerrado sentido restrito para verificar a contribuição de cada grupo na matéria orgânica do solo; o δ15N dos solos sob cada grupo para montar a paisagem isotópica (isoscapes) e analisar a distribuição espacial e temporal da dinâmica de N; e a concentração de N-NH4 + e N-NO3 - , taxas líquidas de mineralização de nitrogênio e nitrificação no solo para verificar o impacto do capim-gordura no ciclo do nitrogênio em curto prazo. Capim-gordura (0,75/ano) e gramíneas nativas (0,77/ano), apresentaram taxa de decomposição (k) semelhantes e maiores do que a taxa de decomposição de cerrado sentido restrito (0,40/ano). O δ 15N foi maior em solo sob capim-gordura (6,06‰), assim como a discriminação isotópica (7,8‰), indicando uma maior ciclagem de nitrogênio em solo sob capim-gordura do que sob cerrado sentido restrito e gramíneas nativas. Na matéria orgânica do solo (0-10 cm de profundidade) de cerrado sentido restrito, 59% é composta de fonte C4 e 41% de fonte C3, em gramíneas nativas 60,64% corresponde a fonte C4 e 39,4% a fonte C3 e no capim-gordura 66,8% corresponde a fonte C4 e 33,2% a fonte C3. Não foi encontrada diferença significativa para concentração de nitrato e amônio, taxas de mineralização e nitrificação líquida de N e razão N-NH4 + / N-NO3 - entre capimgordura e os demais tratamentos. Os dados encontrados nesse trabalho corroboram com a hipótese inicial de que áreas de Cerrado invadidas por capim-gordura possuem maior disponibilidade e ciclagem de N no solo do que áreas não invadidas de cerrado sentido restrito dominado pelo estrato arbustivo/arbóreo e gramíneas nativas. ___________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The invasion by exotic grasses in Cerrado is closely linked to the conversion of the native landscape in agriculture and pasture areas. Among them, the molasses grass is known as a major invasive species in the Cerrado. In the Cerrado, the molasses grass can: change the native biomass, community microorganisms, provide more nutrients to the soil, have a higher efficiency in nitrogen use than native grasses and to adapt to fire conditions. This exotic grass can change the species composition, community structure and main functions of natural ecosystems. This study aimed to analyze the impact of grass (Melinis minutiflora) in the dynamics of N in a cerrado stricto sensu fragment surrounded by agricultural matrix. The following hypothesis was tested: cerrado stricto sensu areas invaded by molasses grass have higher availability and cycling of N in the soil than not invaded cerrado stricto sensu areas. For it was determined the decomposition rate (k) of each species, the δ 13C of native grasses, exotic and cerrado stricto sensu to check the contribution of each group in the soil organic matter ; the soil δ 15N under each group to assemble the isotopic landscape (isoscapes) and analyze the spatial distribution and temporal dynamics of N; and the concentration of N-NH4 + and N-NO3 - , net rates of nitrogen mineralization and nitrification in the soil to check the impact of molasses grass in the nitrogen cycle in the short term . Molasses grass (0.75/year) and native grasses (0.77/year) showed decomposition rate (k) similar to and larger than the cerrado stricto sensu decomposition rate (0.40/year). The δ 15N was significantly higher in soil under molasses grass (6.06‰), as well as isotopic discrimination (7.8‰), indicating a higher nitrogen cycling in soil under molasses grass than under cerrado stricto sensu and grasses native. In soil organic matter (0-10 cm deep) cerrado stricto sensu, 59% is made up of C4 source and 41% of C3 source, in native grasses 60.64% corresponds to C4 source and 39.4% C3 source and molasses grass 66.8% corresponds to C4 source and 33.2% C3 source. There was no significant difference in concentration of nitrate and ammonium, net mineralization rates and net nitrification rates and N ratio NH4 + -N / NO3 - -N from molasses grass and other treatments. The data found in this study corroborate the initial hypothesis that cerrado stricto sensu areas invaded by molasses grass have higher availability and cycling of N in the soil than areas not invaded dominated by shrub / tree and native grasses.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-22T19:29:37Z No. of bitstreams: 1 2016_JoãoBrunoCostaSantos.pdf: 2574292 bytes, checksum: 453f265afd05c1e3042bb01eb61e969c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-28T19:47:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoãoBrunoCostaSantos.pdf: 2574292 bytes, checksum: 453f265afd05c1e3042bb01eb61e969c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T19:47:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoãoBrunoCostaSantos.pdf: 2574292 bytes, checksum: 453f265afd05c1e3042bb01eb61e969c (MD5) / O glicerol é um subproduto obtido na produção de biodiesel e demanda vias de aproveitamento que consigam dar utilidade às grandes quantidades produzidas e não mais absorvidas pelas indústrias que convencionalmente o utilizavam como matéria-prima. Uma possível alternativa são as células a combustível, as quais, além de trata-lo, conseguem produzir de forma simultânea energia elétrica. Neste sentido, são de interesse a célula a combustível microbiológica, dada a natureza biodegradável do glicerol, no qual foi o foco deste trabalho de mestrado. Os estudos com as células a combustível microbiológicas alimentadas com glicerol começaram já com os primeiros resultados obtidos pela aluna de iniciação científica Amanda Queiroz Guimarães, sendo possível estabelecer a concentração ótima de substrato. Com base neste dado, o presente trabalho continuou estudando a influência de outras variáveis de operação, como o tempo de retenção hidráulico e o volume de lodos purgados, levando em consideração que são dois parâmetros de importância no controle dos sistemas microbiológicos. O primeiro estudo focou na otimização do tempo de retenção hidráulico, abrangendo um leque de valores que vão desde longos tempos, suficiente para os microrganismos biodegradarem o glicerol (24 dias), até tempos mais curtos (4,8 dias) onde se promove mais a atividade biológica. Os resultados obtidos evidenciaram a presença de um ótimo para um tempo de 7,5 dias onde se combinam o melhor desempenho eletroquímico em termos de densidade de corrente e máximo de potência da célula, junto com uma alta remoção de matéria orgânica e nutrientes da célula. A seguir, estudou-se a influência do volume purgado de lodos do ânodo da célula. Analisou-se volumes que foram desde 10 até 25 mL. Os resultados obtidos demonstraram a necessidade de controlar este parâmetro, já que valores acima de 20 mL apresentaram prejudiciais para a performance eletroquímica, apesar do sistema ainda possuir uma excelente capacidade de degradação de matéria orgânica e, de fato, um grande desenvolvimento de microrganismos (neste caso, não geradores de eletricidade). Recomenda-se, portanto, o uso de um volume de purga de lodos pequeno, ao redor de 10 mL, onde a população de microrganismos é suficiente, e favoreceu o desenvolvimento das colônias eletrogênicas, com uma aparente lenta cinética de crescimento, junto com excelentes capacidades de remoção de matéria orgânica e nutrientes. Uma vez otimizados os dois parâmetros anteriores, avaliou-se a utilização de diferentes eletrodos no ânodo visando melhorar ainda mais o desempenho eletroquímico. Optou-se pelo uso de materiais mais porosos, tais como espuma de grafite, espuma de carbono reticulado vítreo e tecido de carbono. Em função dos resultados, a utilização de materiais mais porosos foi benéfica em termos de densidade de corrente e potência da célula, já que estas estruturas, ao possuir uma maior área superficial comparado ao bastão de grafite padrão usado nos estudos anteriores, permitiram uma maior colonização do eletrodo por parte dos microrganismos. Especialmente benéfico resulta o uso da espuma de carbono reticulado vítreo, com a melhor performance eletroquímica e de degradação biológica. Com o melhor eletrodo e as melhores condições operativas, realizou-se um seguimento do processo de degradação do glicerol com o apoio da técnica de cromatografia líquida de alta eficiência. A detecção e quantificação de produtos demonstraram a simultaneidade das rotas de degradação oxidativa e fermentativa existente no ânodo da célula sendo gerados produtos pela primeira via tais como o ácido fórmico, maioritário, o ácido acético e o ácido pirúvico. Já os ácidos propiônico e butírico são evidências da existência da rota fermentativa. Estes resultados são a base e ponto de partida desta linha de pesquisa e servirão como referência para futuros trabalhos com este tipo de células. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Glycerol is a by-product obtained in the biodiesel synthesis, demanding of utilization routes that turn valuable the large amounts produced and no more absorbed by the conventional industries that formerly used it as raw matter. One possible way is the fuel cells, which, aside for treating it, allow producing electricity simultaneously. In this way, Microbial Fuel Cells are of interest given the biodegradable nature of glycerol, and indeed, this type of fuel cells is the scope of this master project. The studies with glycerol-fed microbial fuel cells already began with the first results obtained by the scientific initiation student Amanda Queiroz Guimarães, fixing the most adequate substrate concentration. Based on them, the present work continues on studying the influence of other operating variable, such as the hydraulic retention time and the sludge purged volume, taking into account that are two key parameters in the control of biological systems. The first study focused on the optimization of the hydraulic retention time, from large retention times that guaranteed the complete glycerol biodegradation by the microorganisms (24 days) to shorter times (4,8 hours) where the biological activity is promoted (4,8 days). The results evidence the presence of an optimum for 7,5 days, where the best electrochemical performance, in terms of current density and maximum power, and a large organic matter and nutrients degradation are achieved. The next studied variable was the sludge purged volume from the cell anode. Volumes from 10 to 25 mL were analyzed. The obtained results demonstrated the necessity of controlling this parameter, since values above 20 mL showed very detrimental effects on the electrochemical performance, despite the system still presents a large capacity for degrading organic matter and for microorganisms growth (in this case, non-exoelectrogeneous bacteria). It is suggested then the use of a small sludge purged volume, around 10 mL, where the microorganism population is sufficient, it is favored the growth of exoelectrogeneous colonies, with an apparent slow growth kinetics, along with excellent capacities for nutrients and organic matter removal. Once optimized the two previous parameters, it was assessed the use of different electrodes in the anode, looking at further improving the electrochemical performance. More porous materials were evaluated, such as graphite foam, reticulated vitreous carbon foam and carbon cloth. According to the results, the utilization of porous materials is beneficial in terms of current density and power output, since these structures, with a larger surface area compared to the graphite rod used in the previous studies, allows a larger electrode colonization of the microorganisms. The use of the reticulated vitreous foam is especially successful, with the best electrochemical performance and biological degradation. With the best electrode and operating conditions, it was monitored of the glycerol degradation process with the aid of the high performance liquid chromatography. The detection and quantification of the products demonstrated the simultaneity of the oxidation and fermentative degradation routes existing in the cell anode, appearing formic acid, the main product, and acetic and pyruvic acid as evidences of the first route, and propionic and butyric as evidences of the second route. These results are the basis and kick-off point for this research line and will be used as reference for future studies with this type of fuel cells.

Orientador: Jackson Antônio Marcondes de Souza / Co-orientadora: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Banca: Fátima Moreira / Banca: Amanda Azarias / Banca: Alessandro Varani / Banca: Janete Desidério / Resumo: A comunidade microbiana presente no solo sob ação antropogênica representa um rico ambiente a ser explorado. O potencial enzimático engloba genes como as celulases que atuam na desconstrução do arcabouço celulósico da parede celular da cana-de-açúcar disponibilizando glicose podendo ser aplicada na produção de etanol de segunda geração. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial funcional e biotecnológico da comunidade microbiana por meio da metagenômica WGS (whole genome sequencing) e caracterizar os principais grupos presentes no solo através da WGA (whole genome amplification). O domínio de maior destaque foram as Proteobacteria, apontada como atuante principal dos diversos processos ecológicos. Construímos uma árvore de distância genética dos principais gêneros de bactérias, o que possibilitou estimar a relação dos grupos procarióticos obtidos. A biblioteca metagenômica construída possui pouco mais de 17 mil clones, sendo identificados 3 clones com atividade hidrolítica em meio contendo carboximetilcelulose como única fonte de carbono. A análise da estrutura química da palhada confirmou a importância da mesma na permanência do solo, contendo alto teor de carbono, influenciando do sequestro de carbono pela microbiota do solo. A análise por meio da plataforma Illumina possibilitou identificar diversas categorias funcionais presentes nas sequencias de DNA metagenômico dos micro-organismos do solo sob cultivo de cana-de-açúcar. Foram identificados diversos genes dentre eles várias ATP binding, hidrolases, oxidoredutases e outros tabelados no material suplementar deste trabalho. Os resultados foram promissores e abrem novas perspectivas para ampliar os estudos na elucidação dos grupos funcionais identificados. / Abstract: The microbial community in the soil under anthropogenic represents a rich environment to be explored. The enzymatic potential involves genes that act as cellulases in deconstructing the framework cellulosic cell wall of sugar cane delivering glucose can be applied in the production of second generation ethanol. The aim of this study was to evaluate the functional and biotechnological potential of the microbial community by metagenomic WGS (whole genome sequencing) and characterize the main groups in the soil through the WGA (whole genome amplification). The domain most prominent were the Proteobacteria, appointed as acting chief of several ecological processes. Build a tree of genetic distance of the main genera of bacteria, allowing to estimate the relationship of prokaryotic groups obtained. The metagenomic library constructed have little over 17 thousand clones, three clones were identified with hydrolytic activity in media containing carboxymethyl cellulose as the sole carbon source. The analysis of the chemical structure of stubble confirmed the importance of staying in the same soil, containing high-carbon, influencing carbon sequestration by soil microbes. The analysis by Illumina platform highlighted several functional categories present in the metagenomic DNA sequences of micro-organisms in the soil under cultivation of cane sugar. We identified several genes among them several ATP binding, hydrolases, oxidoreductases and other supplementary material tabulated in this work. The results are promising and open new perspectives for larger studies to elucidate the functional groups identified. / Doutor

Resumo: o presente estudo visou investigar o efeito da atividade do Oligochaeta Amynthas spp., (minhoca louca) num latossolo bruno álico no município de Guarapuava PR, em solos isentos destes animais, usando 90, 60 e 30 minhocas/me e testemunha, fertilizando com adubo químico, esterco bovino, ovino e misto (bovino+ovino+palha) e testemunha, no período de um (01) ano (janeiro de 94 a janeiro de 95). Verificou-se as influências das minhocas nas propriedades físicas (velocidade de infiltração da água e à ação do penetrômetro de mola) um ano após a inoculação. As influências químicas das minhocas foram avaliadas tanto na implantação da pesquisa, como após um ano da inoculação, através da análise química de rotina do solo. As influências biológicas das minhocas foram avaliadas no início do experimento, após colheita do feijão e da aveia. As investigações conduzidas nestas condições evidenciaram a produção de grãos e massa seca do feijão e aveia. Verificou-se que a infiltração da água apresentou maior velocidade com 90 minhocas inoculadas/m2 , não havendo diferença significativa no nível de 5% de probabilidade entre os demais níveis de minhocas inoculadas. A resistência à ação do penetrômetro de mola foi menor com 90 minhocas inoculadas/me, mas também não apresentou diferença significativa entre os demais níveis de minhocas. Com relação às influências químicas, houve um aumento na concentração de K e diminuição dos teores de C no final do experimento. Já os resultados das análises químicas dos cropólitos, quando comparados com os resultados do início e final do experimento, apresentou valores de concentração de P, K e C mui to maior. Embora não apresentando diferença significativa ao nível de 5% de probabilidade entre os diferentes níveis de minhocas inoculadas, os rendimentos mais elevados de produção de grãos e matéria seca da parte aérea foram obtidos com o nível de 90 minhocas inoculadas/m". Isto pode ser devido ao fato do melhoramento das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo onde as minhocas foram inoculadas.