bioinseticidas final
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Trabalho de BioinseticidasTRANSCRIPT
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BIOINSETICIDAS
Bioengenharia I
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Pesticidas
Os pesticidas ou praguicidas so todas as substncias ou misturas (de origem qumica / biolgica) que tm como objetivo impedir, destruir, repelir ou mitigar qualquer praga*;
Praga: Diversos seres vivos que disseminam doenas, incomodam pessoas, destroem plantaes, etc;
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Pragas
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Classificao dos pesticidas
Acaricidas: para o controle de caros,
Bactericidas: para o controle de bactrias,
Fungicidas: para o controle de fungos,
Herbicidas: para o controle de ervas daninhas,
Inseticidas: para o controle de insetos,
Nematicidas: para o controle de nematides (vermes),
Rodenticidas: para o controle de ratos e outros tipos de roedores.
Moluscicidas: para o controle de moluscos.
Foco deste trabalho!
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Inseticidas qumicos
Todo composto qumico capaz de combater insetos denominado inseticida. So utilizados em lavouras, no combate de pragas que assolam as plantaes, em indstrias e tambm em residncias.
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Inseticidas qumicos
O uso de substncias inseticidas remontam s civilizaes gregas, romanas e chinesas,
Por volta do sculos XIX, na Europa e nos EUA iniciou-se o uso de produtos como o Verde de Paris (arsnico + acetato de cobre) e a Calda bordaleza (sulfato de cobre + hidrxido de clcio) em pragas
agrcolas,
O uso de inseticidas qumicos se intensificou por volta dos anos 40-50, em iniciativa de campanhas de sade
pblica,
O precursor dos inseticidas modernos DDT foi sintetizado em 1939.
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Classificao dos inseticidas* *De acordo com o grupo qumico que o princpio ativo pertence
Organoclorado
Benzoil Ureia
Diacilhidrazina
Neonicotinide
Nicotinide
Organofosforados
Organofosforados sistmicos
Amidino Hidrazona
Carbamato
Carbamato Sistmico
Ditiocarbamato
Ciclodienoclorados
Triazinamina
Feniltioureia
Piretride
Deltametrina
Cipermetrina
Lambdacialotrina
Imidacioprido
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Principais classes inseticidas
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Mtodos de ao
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Mtodos de ao
Ao no sistema neuromotor
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Mtodos de ao
Ao no sistema neuromotor
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Efeitos vida
De acordo com Henao & Corey (1986), inseticidas organoclorados como o DDT, outros produtos
como organofosforados, carbamatos e piretrides,
mesmo que em baixos nveis de exposio podem
causar srias doenas e desordens na sade,
incluindo cncer, dano aos sistemas: nervoso,
reprodutivo e outros rgos, anormalidades no
desenvolvimento e comportamento, disfunes
hormonal e no sistema imunolgico.
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Efeitos ao meio ambiente
Os efeitos so devastadores, pois atuam desde os extratos inferiores da cadeia alimentar chegando, por vezes, a elimin-los comprometendo toda a
populao local.
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Efeitos ao meio ambiente
Outros efeitos ambientais conhecidos (RIBEIRO et al., 2001 apud SOUZA SILVA & FAY, 2004):
Supresso da fotossntese no nvel de fitoplncton;
Aumento da mortalidade e malformaes em peixes jovens;
Embries mortos e deformados em tartarugas de gua doce;
Diminuio da espessura dos ovos e malformaes embrionrias de vrias espcies de aves;
Feminizao e infertilidade em guias de cabea branca, habitantes dos Grandes Lagos (Amrica do Norte);
Tumores e leses em baleias;
Disfuno do sistema imune em gaivotas.
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Resistncia ao inseticida
Mesmo sendo altamente txico, o uso seguido de inseticidas qumicos apresenta o surgimento de insetos
resistentes ao produto.
Segundo Ferrari (1996) a capacidade de um inseto resistir a um determinado inseticida uma caracterstica
gentica que, normalmente, ocorre numa frequncia
mdia nas populaes.
Populaes de insetos resistentes surgem atravs da seleo exercida pela presso do uso de inseticidas, os
quais matam os insetos suscetveis, favorecendo o
aumento da frequncia de genes dos que conferem
resistncia.
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Movimento ambientalista
... Ns permitimos que esses produtos
qumicos fossem
utilizados com pouca
ou nenhuma
pesquisa prvia
sobre seu efeito no
solo, na gua, nos
animais selvagens e
sobre o prprio
homem.
Rachel Carson, 1962
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Bioinseticidas
So produtos desenvolvidos a partir de bactrias, fungos, vrus ou nematides, para o controle de insetos .
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Bioinseticidas
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Bacillus thuringiensis - Bt
Conforme Rabinovich (1997) Bacillus thuringiensis (Bt) uma bactria Gram positiva, aerbia facultativa, mesfila e
quimioheterotrfica.
Possui forma de bastonete com dimenses que se aproximam de 1,1m de largura e 4,0m de comprimento sendo capaz de
se movimentar devido presena de flagelos.
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Bacillus thuringiensis - Bt
O Bt uma bactria patognica* que constitui a microflora intestinal dos insetos;
Como membro do gnero Bacillus possui a habilidade de formar endosporos que so resistentes inativao
por calor, dissecao, solventes orgnicos, cidos e
radiaes;
Os endosporos so formados quandos as condies ideais para a diviso celular deixam de existir;
Fases de esporulao (Descrita por Murrel em 1969):
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1- Formao de um filamento axial de DNA em toda a extenso da clula vegetativa (Fase I);
2- Invaginao da membrana citoplasmtica, prxima a um dos plos da clula, englobando o material gentico (Fase II);
3- Formao do septo do pr-esporo (Fase III);
4- Formao do crtex, polmero glicopeptdico que se deposita entre as membranas interna e externa do pr-esporo
(Fase IV);
5- Formao da capa do esporo (Fase V),
6- Formao do exoesporo (Fase VI);
7- Lise celular com liberao do esporo maduro (Fase VII)
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Esporo rico em cido dipicolnico, componente que na forma de sal de clcio desempenha o papel de termorresistncia.
Simultaneamente ao processo de
esporulao, ocorre
produo de uma
incluso cristalina a
qual txica a larvas
de Lepidoptera,
Coleoptera, Diptera e
ainda nematides e
caros (FEITELSON et al, 1992; FEITELSON, 1994). Os cristais formados
so denominados
delta-endotoxinas, cuja
composio proteica
forma cristalogrfica
variam de acordo com
as linhagens de BT.
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Os cristais formados so denominados
delta-endotoxinas, cuja
composio proteica
forma cristalogrfica
variam de acordo com
as linhagens de BT.
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Lepidoptera O ciclo de vida dos lepidpteros engloba quatro etapas: ovo, larva
(quando especificado por lagarta), pupa (especificada como crislida)
e imago (a fase adulta).
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Coleoptera
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Diptera
Aedes aegypti Anopheles gambiae - vetor Malria
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Nematides
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caros
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Ao dos cristais de Bt em lepidpteras
pH alcalino do intestino Toxinas ativadas destroem as clulas do intestino
O intestino pra de funcionar, o pH reduz e os esporos
de Bt germinam. Com a morte do inseto, os esporos se
perpetuam no ambiente
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Produo de Bt
Este bioinseticida tem como caracterstica a seleo natural
Deve ser economicamente e ambientalmente vivel.
Estes microrganismos podem desenvolver-se artificialmente(in vitro) e naturalmente(in vivo).
Em meio artificial (in vitro):
Pode ser produzido em larga escala
Utiliza tcnicas de fermentao.
Em meio natural ( in vivo):
Necessidade de um hospedeiro vivo para a sua multiplicao.
Necessidade de criao de insetos livres de doenas e com uma dieta artificial.
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Produo de Bt
A produo desses bioinseticidas se faz necessria a seleo de uma linhagem isolada de
fontes naturais, os quais devem ser obtidos por
manipulao gentica, tendo as seguintes
caractersticas:
Boa adaptao ao processo fermentativo;
Maximizao da produo.
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Produo de Bt
Condies adequadas:
So estudadas as condies timas de produo de
toxinas e linhagem mais potente ao processo
fermentativo;
Qualidade do fermentado:
A qualidade deste depender diretamente do
controle do processo de produo.
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Processo Fermentativo
Para o desenvolvimento de bioinseticdas a base de Bt necessrio um processo denominado
fermentao submersa descontinua, que trata-se
de um processo de batelada.
Nesta fermentao um recipiente contendo meio de cultura lquido inoculado com o micro-
organismo sem haver acrscimo ou retirada do
meio fermentado.
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Fermentao em meio solido
Inocula-se uma determinada cepa previamente
crescida em meio contendo caldo nutritivo
complementado com sais minerais como:
MgSO4, FeSO4, ZnSO4 e MnSO4
Este que deve ser mantido sob agitao constante
por 4 dias uma temperatura de 30C.
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Preparao dos substratos do meio de
cultura:
Dois exemplos utilizando massas diferentes.
No primeiro caso foi utilizado 50 gramas de arroz
misturados com glucose de milho e farelo de soja
autoclavados por 20 minutos a uma temperatura de
120C e inoculados com 20ml da cepa e levados a estufa por 5 dias a uma temperatura de 30C.
Num segundo caso foi utilizado o procedimento foi o
mesmo do anterior diferindo apenas na quantidade
de arroz que neste foi 100g e na quantidade de
cepa que neste foi de 40ml.
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Resultados do bioteste
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Processo Fermentativo
No processo industrial so seguidos os seguintes
passos:
Pr inoculo( em frascos pequenos);
Pr fermentador(1/5 do volume da fermentao);
Fermentado final.
Durante todos essas etapas deve ser analisada a
cultura quanto a possveis contaminaes.
Os reatores utilizados nesse processo permitem o
controle adequado das condies de cultivo que so
as seguintes: temperatura, pH, aerao e agitao.
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Processo Fermentativo
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Processo Fermentativo
Composio do meio de cultura:
O meio de cultura composto basicamente por
gua, carbono e nitrognio estes que esto voltados
para biossntese de energia. E os minerais que so
responsveis pelo crescimento do microrganismo.
O balano adequado dos minerais auxiliam no
equilbrio do pH do caldo de fermentao.
O pH do caldo deve estar entre 5,4 e 8,4 e pode ser
controlado pela adio de nutrientes, no qual a
acidez provem de carboidratos e a alcalinidade de
protenas.
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Separao de toxinas
As toxinas produzidas dividem-se em endo e exotoxinas;
As endotoxinas so aquelas ligadas a clula
microbiana, j as exotoxinas so excretadas no
meio de cultura.
O caso de estudo o Bt, este possui uma endotoxina
denominada delta-endotoxina e uma exotoxina
denominada beta- toxina.
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Meios de Cultura
Os meios de cultura para o Bt possuem fontes de
nitrognio, carbono e sais minerais.
Fontes de carbono: Fornecem matria prima e energia para o desenvolvimento da bactria.
Fontes de nitrognio: Responsvel pela sntese proteica e cidos nucleicos.
Sais minerais: Responsvel pelo controle de osmolaridade celular.
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Meios de cultura
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Ensaio e Formulao
Diferentemente do inseticidas qumicos os quais os
ingredientes ativos so quimicamente definidos o
bioinseticida a base de Bt pode possuir ate 3
principios ativos, so eles:
Esporos
Cristais
Exotoxina
Portanto necessitam de um bioteste para verificar
sua eficcia.
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Ensaio e Formulao
Bioteste para o Bt:
Esporos: Contagem dos esporos e bioensaios com
insetos para determinar a potencia do produto.
Esse bioteste no tem relao com a atividade da
toxina visto que o processo de obteno pode
modificar a atividade dos componentes txicos.
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Ensaio e Formulao
O caldo fermentativo deve ser estabilizado antes de
sua utilizao a fim de no reduzir sua eficcia, pois
haver a remoo de fragmentos celulares e
compostos intermedirios da fermentao que
podem inibir o composto toxico.
Estabilizao feita realizada por lavagem e
centrifugao da biomassa com solues de pH
controlado permitindo assim a limpeza e
estabilizao da toxina.
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Vantagens do uso dos Bioinseticidas
Mtodos de produo em bioreatores;
Utilizao dos mesmos equipamentos usados para aplicao de inseticidas qumicos;
Inocuidade mamferos e outros vertebrados;
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Vantagens do uso dos Bioinseticidas
Amplo espectro de ao com alta especificidade;
No agride o meio ambiente;
No intoxicam trabalhadores e consumidores;
So mais especficos, tornando a praga menos resistentes;
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Desvantagens do uso dos Bioinseticidas
Elevados custos para produo
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Antes de ser comercializado o produto formulado deve passar
por testes de anlise de
qualidade que atestem a sua
potncia txica;
Testes que assegurem a segurana ambiental e
sade humana.
Comercializao dos Bioinseticidas
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Nos Estados Unidos esses testes so regulamentados pela
Agncia de Proteo Ambiental;
No Brasil essa licena expedida pela ANVISA (Agncia
Nacional de Vigilncia
Sanitria);
Comercializao dos Bioinseticidas
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Comercializao dos Bioinseticidas
A comercializao de bioinseticidas
correspondente cerca de 5% do mercado mundial
de pesticidas;
Estimam-se que os produtos base da bactria Bt corresponde a cerca de 90% do mercado
mundial de bioinseticidas
Os maiores produtores de produtos base de Bt so Estados Unidos e Canad , que respondem
por cerca de 50% da produo mundial
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Comercializao dos Bioinseticidas em nvel Mundial
Os bioinseticidas base
de bactrias como o Bt so
os mais produzidos e
vendidos em todo o mundo
para o controle de lagartas desfolhadoras.
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Comercializao dos Bioinseticidas no Brasil
No Brasil os
bioinseticidas mais
pesquisados so o do
Vrus da Poliedrose
Nuclear da lagarta-da-
soja Anticarsia gemmatalis.
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Satisfao do cliente
Caractersticas:
- Fsicas;
- Qumicas;
- Microbiologicas;
- Envolvendo desde:
- Matria prima
- embalagens
- Segurana
- Formulao
- Eficincia a campo
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Formulao
Principais tipos de
formulaes de
bioprodutos;
P seco;
P molhvel;
Grnulos;
leo emulsionvel;
Suspenso concentrada
Iscas