BioinseticidasBruno Francisco R. FazendaGuilherme LopesJulia 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

• 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.

Desenvolvimento

DDT

• 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.

Características dos 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.

Alguns tipos de Bioinseticidas

• 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).

Bacillus thuringiensis

• Doença causada por vírus (4 sorotipos diferentes).

• Transmitida pelo Aedes aegypti.• Sintomas:• - febre alta;

- dores musculares;- dores nos fundos dos olhos;- náuseas e vômitos.

Dengue

Produção de Bioinseticida para combater a larva do mosquito da dengue

Bacillus thuringiensis

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

Microscopia eletrônica do epitélio intestinal da larva antes e após a ação da toxina

www.unb.br/ib/cel/pg/figure7.jpg

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

Meios de Cultivo

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 1,5

KH2PO4 1,5

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 1,5

KH2PO4 1,5

Dihidroxicetona-3-fosfato

Gliconeogênese

Ciclo de

Krebs

Piruvato

Acetil -CoA

ADPATP

Acetil- Fosfato

Ácido Acético

NAD+

NADH2

CO2

FADH2

NAD+

NADH2Glicerol desidrogenase

Dihidroxicetonaquinase

ATPADP

ATPADP

FAD Glicerol 3-P desidrogenase

Glicerol quinase

Dihidroxicetona Glicerol-3-fosfato

Oxaloacetato,

α-Cetoglutarat

o

Proteínas

Tradução

Aminoácidos

Glicerol

NAD+ NADH2

ATP ADP

Biomassa

Frutose-difosfato

Via das Pentoses Fosfato

Biodiesel

Biodiesel

Obtenção (reação de transesterificação)

Triacilglicerídeo

Álcool Glicerol Biodiesel

10% do volume total do biodiesel produzido é constituído de glicerol

(CHI et al. 2007)

Preparo de Inóculo

Bacillus thuringiensis var. israelensisFrascos

Erlenmeyer de 250 mL com 50 mL de meio30 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

0

5

10

15

20

25

30

35

6,0

6,1

6,2

6,3

6,4

6,5

6,6

pH

tempo

pH

Fermentação realizada em

Erlenmeyer de 1 L, com e sem chicanas Amostras retiradas

em intervalos de tempo definidos

Métodos Analíticos

Concentração Celular Turbidimetria: antes da

formação de grumos

Gravimetria: ao iniciar a

formação de grumosMorfologia 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;

1%

99%

Mercado Atual

BIOINCETICIDASAGROTOXICOS

15%

85%

Mercado em 15 anos

BIOINCETICIDASAGROTOXICOS

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!!!!