Neste trabalho, investigou-se o crescimento e as interações de microorganismos, anaeróbios, em batelada com células planctônicas e em reatores diferenciais com biofilme, sob condições termofílicas (55ºC). Foram utilizadas técnicas clássicas para caracterizar os microorganismos anaeróbios estritos e biologia molecular (FISH), com sondas fluorescentes específicas, para caraterizar e quantificar os microrganismos pertencentes ao domínios Archea e Bacteria. Foram realizadas experimentos com meios de cultivo contendo acetato de sódio e propionato de sódio, na presença de sulfato de sódio. Os resultados do FISH mostraram, para os ensaios em batelada com acetato e sulfato, o predomínio de organismos pertencentes ao Domínio Archea (ARC915+MB1174) representados pelo gênero Methanosarcina sp. e bacilos fluorescentes. No biofilme, para a mesma condição, houve predomínio de células do Domínio Bacteria (EUB338) e relacionadas com a oxidação do acetato. Para a condição de cultivo com lactato e sulfato, as células bacterianas semelhantes a Desulfotomaculum sp. predominaram nos reatores em batelada e diferenciais, justificando a elevada porcentagem de células do Domínio Bacteria. Os resultados do NMP mostraram uma maior concentração de anaeróbios totais na condição lactato e sulfato (\'10 POT.11\' - \'10 POT.12\'). Para as arqueas metanogênicas essa concentração foi eveidenciada para a condição de cultivo com acetato e sulfato (\'10 POT.4\'). Os resultados desse trabalho sugeriram que em reatores em batelada, na condição de cultivo com acetato e sulfato, ocorreu equilíbrio entre metanogênese, oxidação de acetato e sulfatogênese, enquanto no biofilme, foram favorecidos os dois primeiros tipos de metabolismo. A condição lactato mais sulfato favoreceu a sulfetogênese em ambos os reatores. No reator diferencial, alimentado com proprionato e sulfato ocorreu fermentação com crescimento sintrófico entre oxidadoras de proprionato, metanogênicas e redutoras de sulfato hidrogenotróficas. / In this work, were investigated the growth and interactions of anaerobic microorganisms, in batch and differential reactors with planktonic cells and biofilm, respectively, in thermophilic conditions (55°C). Classic and molecular biology methods (FISH) were utilized to characterize strict anaerobes, with specific fluorescence probes, to characterize the Archaea and Bacteria Domain cells. Experiments with sodium acetate, s01ium lactate and sodium propionate plus sodium sulfate were realized. To the acetate and sulfate batch assays the results of FISH showed the predominance of Archaea Domain cells (ARC915+MB1174), represented by genera Methanosarcina sp. and fluorescents rods. Under the same conditions the biofilm results showed predominance of Bacteria Domain cells (EUB338) and those related to the acetate oxidation. In lactate plus sulfate condition the bacteria cells, as Desulfotomaculum sp., predominated in batch and differential reactors, justifying the high percentage of Bacteria Domain cells. The MPN results showed a high concentration of total anaerobes under lactate plus sulfate condition (\'10 POT.11\' - \'10 POT.12\'). For methanogenic arquea this concentration was obtained in the acetate plus sulfate condition (\'10 POT.4\'). These results suggest a process equilibrium may have occurred among methanogenesis, acetate oxidation and sulfidogenesis in batch reactors under acetate plus sulfate conditions. However, methanogenesis and acetate oxidation metabolisms predominated in the biofilm. Sulfidogenesis was easier in both reactors, under lactate plus sulfate conditions. In the differential reactors with propionate plus sulfate, the fermentation was in syntrophic co-culture among propionate oxidizing bacteria, methanogenic and hydrogenotrophic sulfate reducing bacteria.

Neste trabalho, investigou-se o crescimento e as interações de microorganismos, anaeróbios, em batelada com células planctônicas e em reatores diferenciais com biofilme, sob condições termofílicas (55ºC). Foram utilizadas técnicas clássicas para caracterizar os microorganismos anaeróbios estritos e biologia molecular (FISH), com sondas fluorescentes específicas, para caraterizar e quantificar os microrganismos pertencentes ao domínios Archea e Bacteria. Foram realizadas experimentos com meios de cultivo contendo acetato de sódio e propionato de sódio, na presença de sulfato de sódio. Os resultados do FISH mostraram, para os ensaios em batelada com acetato e sulfato, o predomínio de organismos pertencentes ao Domínio Archea (ARC915+MB1174) representados pelo gênero Methanosarcina sp. e bacilos fluorescentes. No biofilme, para a mesma condição, houve predomínio de células do Domínio Bacteria (EUB338) e relacionadas com a oxidação do acetato. Para a condição de cultivo com lactato e sulfato, as células bacterianas semelhantes a Desulfotomaculum sp. predominaram nos reatores em batelada e diferenciais, justificando a elevada porcentagem de células do Domínio Bacteria. Os resultados do NMP mostraram uma maior concentração de anaeróbios totais na condição lactato e sulfato (\'10 POT.11\' - \'10 POT.12\'). Para as arqueas metanogênicas essa concentração foi eveidenciada para a condição de cultivo com acetato e sulfato (\'10 POT.4\'). Os resultados desse trabalho sugeriram que em reatores em batelada, na condição de cultivo com acetato e sulfato, ocorreu equilíbrio entre metanogênese, oxidação de acetato e sulfatogênese, enquanto no biofilme, foram favorecidos os dois primeiros tipos de metabolismo. A condição lactato mais sulfato favoreceu a sulfetogênese em ambos os reatores. No reator diferencial, alimentado com proprionato e sulfato ocorreu fermentação com crescimento sintrófico entre oxidadoras de proprionato, metanogênicas e redutoras de sulfato hidrogenotróficas. / In this work, were investigated the growth and interactions of anaerobic microorganisms, in batch and differential reactors with planktonic cells and biofilm, respectively, in thermophilic conditions (55°C). Classic and molecular biology methods (FISH) were utilized to characterize strict anaerobes, with specific fluorescence probes, to characterize the Archaea and Bacteria Domain cells. Experiments with sodium acetate, s01ium lactate and sodium propionate plus sodium sulfate were realized. To the acetate and sulfate batch assays the results of FISH showed the predominance of Archaea Domain cells (ARC915+MB1174), represented by genera Methanosarcina sp. and fluorescents rods. Under the same conditions the biofilm results showed predominance of Bacteria Domain cells (EUB338) and those related to the acetate oxidation. In lactate plus sulfate condition the bacteria cells, as Desulfotomaculum sp., predominated in batch and differential reactors, justifying the high percentage of Bacteria Domain cells. The MPN results showed a high concentration of total anaerobes under lactate plus sulfate condition (\'10 POT.11\' - \'10 POT.12\'). For methanogenic arquea this concentration was obtained in the acetate plus sulfate condition (\'10 POT.4\'). These results suggest a process equilibrium may have occurred among methanogenesis, acetate oxidation and sulfidogenesis in batch reactors under acetate plus sulfate conditions. However, methanogenesis and acetate oxidation metabolisms predominated in the biofilm. Sulfidogenesis was easier in both reactors, under lactate plus sulfate conditions. In the differential reactors with propionate plus sulfate, the fermentation was in syntrophic co-culture among propionate oxidizing bacteria, methanogenic and hydrogenotrophic sulfate reducing bacteria.

O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação de alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em condições anaeróbias. Os primeiros experimentos foram realizados em reatores em batelada alimentados com diferentes substratos e concentrações de LAS. Apesar do surfactante ficar adsorvido no lodo, não foram observadas interferências no metabolismo de microrganismos anaeróbios, pois dessa forma o LAS tornou-se indisponível para a degradação celular. Reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) foram avaliados quanto à remoção de LAS e inoculados com lodos anaeróbios provenientes de reatores UASB usados respectivamente no tratamento de esgoto sanitário (R1) e tratamento de dejetos suinocultura (R2) imobilizados em espuma de poliuretano. A adição de LAS não influenciou na estabilidade do reator. O LAS começou a ser degradado após 108 dias da sua adição no afluente dos reatores. Porcentagens de remoção, considerando adsorção e degradação de LAS, com 313 dias de operação foram iguais a 50% e 91% para o R1 e R2, respectivamente, quando foram alimentados com esgoto sintético e 14 mg/L de LAS (reator - R1) e somente LAS a 14 mg/L (reator - R2). Em relação ao balanço de massa de LAS, os reatores apresentaram degradações muito semelhantes, sendo 35% para o reator R1 e 34% para o reator - R2. A diversidade microbiana referente aos domínios Bacteria e Archaea e ao grupo BRS foi avaliada utilizando a técnica de PCR/DGGE. Para o domínio Archaea, foram observadas diferenças significativas nas populações quando os reatores foram alimentados com LAS. Diferenças foram observadas no domínio Bactéria e grupo das BRS, para concentrações de LAS de 14 mg/L. A alteração na diversidade microbiana pode ter ocorrido devido à seleção dos microrganismos pela presença do surfactante. A biomassa presente no final da operação foi submetida à técnica de clonagem e seqüenciamento do fragmento do RNAr 16S para o domínio Bacteria. Observou-se que os reatores que apresentaram maior número de clones relacionados ao filo Firmicutes, classe Clostridia, ordem Clostridiales. Provavelmente os microrganismos pertencentes a esse grupo estejam envolvidos com a degradação do LAS / The objective of this work was to evaluate the degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in anaerobic conditions. The first experiments were accomplished in reactors in batch fed with different substrates and concentration of LAS. In spite of the surfactant to be adsorbed in the sludge interferences was not observed in the metabolism of anaerobic microorganisms, because in that way LAS became unavailable for the cellular degradation. Horizontal anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactors were appraised as for the removal of LAS and inoculated with coming anaerobic slugde of reactors UASB used respectively in the treatment of sanitary sewage (R1) and treatment of wastewater swine (R2) immobilized polyurethane foam. The addition of LAS didn’t influence in the stability of the reactor. LAS began to be degraded after 108 days of its addition in the tributary of the reactors. Removal percentages, considering adsorption and degradation of LAS, with 313 days of operation was same to 50% and 91% for R1 and R2, respectively, when they were fed with synthetic sewage and 14 mg/L of LAS (reactor – R1) and only LAS to 14 mg/L (reactor – R2). In relation to the balance of mass of LAS, the reactors presented very similar degradations, being 35% for the reactor R1 and 34% for the reactor R2. The microbial diversity regarding the Bacteria and Archaea domain and to the group BRS was evaluated using the technique of PCR/DGGE. The alteration in the microbial diversity might have happened due to the selection of the microorganisms for the presence of the surfactant. The biomass present in the end of the operation was submitted the cloning technique and sequencing of the fragment of 16S rRNA for the bacteria domain. It was observed that the reactors presented larger number of clones related to the phylum Firmicutes, Clostridia, Clostridiales. Probably the microorganisms belonging to that group are involved with the degradation of LAS

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_marcia_magalhaes_mata.pdf: 1998479 bytes, checksum: c18127c54931180d99c33eb9ceb106cd (MD5) Previous issue date: 2013-06-24 / L. monocytogenes is the etiologic agent of listeriosis, a severe food-borne disease. This pathogen has also variable ability to adhere to food-processing surfaces. Thus, the aims of this study was at first to evaluate the influence of the temperature (04-10-25-37°C) and time of incubation (24-48-168h) on the formation of attached cells by L. monocytogenes strains of diverse origins, serotypes and lineages using a colorimetric microtitre plate method. After this, comprehensive proteomics experiments using label-free 1D- liquid chromatography/tandem mass spectrometry (1D-LC/tandem MS) were performed to determine if the global proteomic responses of L. monocytogenes strains (Siliken and F2365) is altered markedly as attached cells compared to its planktonic state when growth media and temperature are the same. Our results showed that attached cells produced by different origins of L. monocytogenes did not change significantly when subjected to experimental conditions, unlike what was observed with attached cells produced by different serotypes and lineages of L. monocytogenes, which were clearly affected by environmental conditions.such as temperature and time of incubation. The ability of lineage II and serotype 1/2a and 1/2b to form large amount of attached cells when compared with the others in specific conditions indicates that risks from Listeria adherence must be taken seriously in sensitive food environments in order to find safer alternatives to prevent contamination and further dissemination of listeriosis. Only 8 proteins demonstrated substantial changes in common between both strains and temperatures in attached cells compared to their planktonic counterparts. They are: GroEL, DnaK, PtsH, PdxS, Pgi, RpsB, RpsD, and RpsP. Moreover, it was observed that the cell surface protein BapL abundance, though low, was not enhanced in attached cells suggesting its role in adherence could be a generalized contribution to the cell wall hydrophobicity. Interestingly, our experiment suggest that at 25°C the attached cells in both strains undergo flagella synthesis repression. Also, Sig B Regulon can be associate with an enhanced general stress response occurs in lineage II Strain (Siliken) but not in lineage I Strain (F2365) and could relate to the consequences of attachment. The temporal survey-based approach demonstrates clearly that high coverage represents a powerful means to investigate dynamic responses in L. monocytogenes from a functional genomics perspective / L. monocytogenes é o agente etiológico da listeriose, uma doença severa de origem alimentar. Esse patógeno também é capaz de se aderir a uma grande variedade de superfícies do processamento de alimentos. Sendo assim, os objetivos deste estudo foram primeiramente, avaliar a influência da temperatura (04-10-25 e 37°C) e tempo de incubação (24-48-168h) na formação de células aderidas de cepas de L. monocytogenes de diferentes origens, sorotipos e linhagens utilizando o método colorimétrico em placas de microtitulação. Após, experimentos de proteômica abrangentes que não utilizam marcadores, como a Cromatografia líquida de 1D/ espectrometria de massa em tandem (1D-LC/tandem MS) foram realizadas para determinar se o perfil proteico global de células planctônicas e de células aderidas de cepas de L. monocytogenes (Siliken e F2365) foi alterado significativamente quando os meios de crescimento e de temperatura de incubação foram os mesmos. A partir dos resultados obtidos verificou-se que as células aderidas formadas por L. monocytogenes de diferentes origens não sofreram alterações significativas quando submetidas às condições experimentais, diferentemente do que foi observado com as células aderidas formadas por L. monocytogenes de diferentes sorotipos e linhagens, as quais foram claramente afetadas pelas condições do ambiente. A habilidade da linhagem II e dos sorotipos 1/2a e 1/2b de formar grande quantidade de células aderidas quando comparadas com as demais, em condições específicas, indica alto risco de contaminação e disseminação da listeriose, bem como a sobrevivência e persistência deste micro-organismo no ambiente. Com base na análise proteômica, apenas oito proteínas demonstraram alterações substanciais em comum entre ambas as cepas e temperaturas em células aderidas comparadas com suas respectivas células planctônicas. São elas: GroEL, DnaK, PtsH, PdxS, Pgi, RpsB, RpsD, and RpsP. Verificou-se também que a abundância da proteína de superfície celular BapL, embora baixa, não foi aumentada em células aderidas sugerindo que o seu papel na adesão pode ser uma contribuição generalizada para a hidrofobicidade da parede celular. De forma muito interessante, nosso experimento sugere que células aderidas a 25°C por ambas as cepas levam a uma síntese de repressão flagelar. E ainda, Sig B Regulon pode estar associado com o aumento em geral da resposta ao estresse ocorrido na cepa de linhagem II (Siliken) mas não na cepa de linhagem I (F2365) o que pode estar relacionado com as consequências da adesão. A técnica utilizada no experimento demonstrou claramente que com alta abrangência é possível estudar proteomas bacterianos representando assim uma ferramenta poderosa para investigar respostas dinâmicas em L. monocytogenes através de uma perspectiva de genômica funcional.

O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação de alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em condições anaeróbias. Os primeiros experimentos foram realizados em reatores em batelada alimentados com diferentes substratos e concentrações de LAS. Apesar do surfactante ficar adsorvido no lodo, não foram observadas interferências no metabolismo de microrganismos anaeróbios, pois dessa forma o LAS tornou-se indisponível para a degradação celular. Reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) foram avaliados quanto à remoção de LAS e inoculados com lodos anaeróbios provenientes de reatores UASB usados respectivamente no tratamento de esgoto sanitário (R1) e tratamento de dejetos suinocultura (R2) imobilizados em espuma de poliuretano. A adição de LAS não influenciou na estabilidade do reator. O LAS começou a ser degradado após 108 dias da sua adição no afluente dos reatores. Porcentagens de remoção, considerando adsorção e degradação de LAS, com 313 dias de operação foram iguais a 50% e 91% para o R1 e R2, respectivamente, quando foram alimentados com esgoto sintético e 14 mg/L de LAS (reator - R1) e somente LAS a 14 mg/L (reator - R2). Em relação ao balanço de massa de LAS, os reatores apresentaram degradações muito semelhantes, sendo 35% para o reator R1 e 34% para o reator - R2. A diversidade microbiana referente aos domínios Bacteria e Archaea e ao grupo BRS foi avaliada utilizando a técnica de PCR/DGGE. Para o domínio Archaea, foram observadas diferenças significativas nas populações quando os reatores foram alimentados com LAS. Diferenças foram observadas no domínio Bactéria e grupo das BRS, para concentrações de LAS de 14 mg/L. A alteração na diversidade microbiana pode ter ocorrido devido à seleção dos microrganismos pela presença do surfactante. A biomassa presente no final da operação foi submetida à técnica de clonagem e seqüenciamento do fragmento do RNAr 16S para o domínio Bacteria. Observou-se que os reatores que apresentaram maior número de clones relacionados ao filo Firmicutes, classe Clostridia, ordem Clostridiales. Provavelmente os microrganismos pertencentes a esse grupo estejam envolvidos com a degradação do LAS / The objective of this work was to evaluate the degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in anaerobic conditions. The first experiments were accomplished in reactors in batch fed with different substrates and concentration of LAS. In spite of the surfactant to be adsorbed in the sludge interferences was not observed in the metabolism of anaerobic microorganisms, because in that way LAS became unavailable for the cellular degradation. Horizontal anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactors were appraised as for the removal of LAS and inoculated with coming anaerobic slugde of reactors UASB used respectively in the treatment of sanitary sewage (R1) and treatment of wastewater swine (R2) immobilized polyurethane foam. The addition of LAS didn’t influence in the stability of the reactor. LAS began to be degraded after 108 days of its addition in the tributary of the reactors. Removal percentages, considering adsorption and degradation of LAS, with 313 days of operation was same to 50% and 91% for R1 and R2, respectively, when they were fed with synthetic sewage and 14 mg/L of LAS (reactor – R1) and only LAS to 14 mg/L (reactor – R2). In relation to the balance of mass of LAS, the reactors presented very similar degradations, being 35% for the reactor R1 and 34% for the reactor R2. The microbial diversity regarding the Bacteria and Archaea domain and to the group BRS was evaluated using the technique of PCR/DGGE. The alteration in the microbial diversity might have happened due to the selection of the microorganisms for the presence of the surfactant. The biomass present in the end of the operation was submitted the cloning technique and sequencing of the fragment of 16S rRNA for the bacteria domain. It was observed that the reactors presented larger number of clones related to the phylum Firmicutes, Clostridia, Clostridiales. Probably the microorganisms belonging to that group are involved with the degradation of LAS