Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. / Made available in DSpace on 2012-10-23T09:11:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No Brasil, a levedura Saccharomyces cerevisiae é utilizada em grande escala para a produção de álcool combustível através da fermentação de mostos (caldo-de-cana e/ou melaço) contendo altas concentrações de sacarose. Neste processo, a elevada produtividade de álcool é altamente desejável (fermentação total dos açúcares em um curto espaço de tempo), pois resulta em maior rendimento na produção industrial. A análise molecular das vias de utilização deste açúcar por S. cerevisiae tem revelado a existência de duas rotas metabólicas: a hidrólise extracelular pela ação da invertase periplasmática (produzindo glicose e frutose que são a seguir captadas e fermentadas pelas células), e outra envolvendo o transporte ativo da sacarose com a posterior hidrólise intracelular do açúcar. Entretanto, a hidrólise extracelular do dissacarídeo é indesejada, pois contribui para incrementar o estresse osmótico das células, além de que os monossacarídeos liberados no meio podem servir de fonte de carbono para microorganismos contaminantes do processo fermentativo. Com o intuito de otimizar a produção de álcool combustível, levando em conta as características do setor industrial, neste trabalho foi realizada a também análise bioquímica de leveduras dominantes isoladas a partir desse processo industrial, e comparadas com linhagens de laboratório com genótipos conhecidos e modificadas através de engenharia genômica, de forma a expressar apenas uma das vias de utilização de sacarose. Nas leveduras industriais a capacidade de fermentar a sacarose é devida à expressão da invertase periplasmática, sendo que apenas uma das linhagens industriais analisadas apresentou amplificação dos genes SUC, e conseqüente alta atividade invertase. Algumas destas linhagens industriais foram capazes de fermentar também a maltose, indicando a presença de loci MAL funcionais nestas leveduras. Os resultados indicam também que embora algumas linhagens industriais possuam o gene da permease AGT1, apenas em algumas linhagens este transportador é funcional. Por outro lado, os resultados mostram que quando o gene SUC2 foi deletado do genoma da linhagem de laboratório, as células continuaram fermentando eficientemente a sacarose, com a vantagem de não produzir glicose e frutose no meio. Nestas cepas engenhadas a sacarose é transportada diretamente para o interior da célula, onde é hidrolisada pela maltase (a?glicosidase) citoplasmática. A seguir, foram simuladas condições industriais de fermentação em batelada (altas concentrações de células e sacarose). Enquanto as linhagens industriais consumiram e fermentaram a sacarose com relativa eficiência (embora produzissem altas concentrações de glicose e frutose no meio), as leveduras modificadas sem atividade invertase não foram capazes de consumir totalmente a sacarose. Portanto, os resultados demonstram que as células de levedura são capazes de fermentar a sacarose mesmo sem atividade invertase (p.ex. pela deleção do gene SUC2), mas novos estudos ainda são necessários para otimizar a captação deste açúcar pelas células, especialmente em condições de fermentação em batelada com altas concentrações de sacarose. Acreditamos que a análise molecular das vias de utilização de sacarose por S. cerevisiae possibilitará melhorar a performance fermentativa das leveduras industriais, identificando os genes alvo para otimização via engenharia genômica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/90368 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Dário, Marcelo Goulart |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Stambuk, Boris Juan Carlos Ugarte, Terenzi, Hermán |
| Publisher | Florianópolis, SC |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | vi, 95 f.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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