Engenharia Gen

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Graduação em Biotecnologia Disciplina de
Biotecnologia Microbiana II
Microrganismos na produção de bioinseticidas
Michele Pepe Cerqueira micpepe2_at_yahoo.com.br
17 de maio de 2011
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Controle biológico
Técnica utilizada para combater espécies que são
nocivas, reduzindo os prejuízos causados por
estas. Comumente, esse método consiste em
introduzir no ecossistema um inimigo natural
(predador ou parasita) da espécie nociva, para
manter a densidade populacional dessa espécie em
níveis compatíveis com os recursos do meio
ambiente.
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Bioinseticidas
Substância que mata organismos indesejados
(insetos) de modo seletivo. Substituto dos
pesticidas convencionais, pois tende a ser mais
seletivo e biodegradável.
Entomopatógeno
Organismo capaz de causar doenças em insetos.
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Insetos vetores de doenças
Insetos Agentes patogênicos
Anopheles sp. Plasmodium sp.
Culex sp. Wuchereria bancrofti
Aedes sp. Vírus da dengue, febre amarela
Triatoma sp Trypanosoma sp.
Bacillus thuringiensis agem contra larvas de
Aedes, de Anopheles e de Culex.
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(No Transcript)
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Malária no mundo
Inseticidas convencionais
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Agentes microbianos no controle biológico

• Bactérias entomopatogênicas
• Fungos entomopatogênicos
• Fungos fitopatogênicos
• Vírus entomopatogênicos

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Vantagens dos inseticidas de entomopatógenos

• Inseticidas específicos
• Apresentam baixa ou nenhuma toxidez para
  vertebrados e insetos benéficos
• Ocorrência em campos cultivados e criadouros
  naturais
• Alternativa a resistência

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Inseticidas bacterianos

• Bactérias Esporulantes e Não- esporulantes
• Bacillus thuringiensis
• Bacillus sphaericus
• Bacillus cereus
• Bacillus laterosporus
• Bacillus lentimorbus
• Bacillus larvae
• Wolbachia sp
• Clostridium bifermentans sorovar malaysia
• Pseudomonas sp.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Bacillus entomopatogênicos

• Bastonete
• Gram positivo
• Flagelos peritríquios
• Formadores de esporos
• Aeróbias ou anaeróbias facultativas

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Bacillus thuringiensis

• Bastonete, gram positivo, geralmente móvel
• Célula vegetativa de 1,0 a 1,2 µm de largura por
  3,0 a 5,0 µm de comprimento
• Aeróbia não estrita, com faixa de temperatura de
  crescimento entre 10 e 45 C
• Apresenta um amplo complexo enzimático, o que lhe
  permite utilizar uma variedade de substratos
• Formador de esporo ? elipsoidal
  central/paracentral
• Capaz de produzir inclusões cristalinas durante a
  esporulação proteínas Cry

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(No Transcript)
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Bacillus thuringiensis - Cristais

• Cristais formados principalmente por proteínas -
  Cristal (Cry), também conhecidas como
  d-endotoxinas
• Ao final da esporulação, o cristal protéico
  corresponde a cerca de 20 a 30 do peso seco da
  célula, sendo liberado no momento da lise celular

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Proteínas Cry

• Restrições de nutrientes ou acúmulo de
  metabólicos ? esporulação (fase estacionária)
• Início da esporulação ? grande quantidade de
  proteínas ? acumulação e formação de corpo de
  inclusão cristalino ? Cry
• Genes Cry
• Toxicidade ligada a região N-terminal das
  cadeias polipeptídicas

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Proteínas Cry

• Genes Cry localizados no cromossomo e em grandes
  plasmídeos
• Regulação da expressão
• Dependente de fatores da esporulação (maioria)
• Independente da esporulação, mas de fatores da
  fase de crescimento vegetativo (gene vip3)
• Quantidade de proteínas para formar o cristal
  106 a 2x106

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Gene Forma do cristal Proteína kDa) Atividade inseticida
cry I vários subgruposA(a), A(b), A(c), B, C, D, E, F, G bipiramidal 130-138 lepidóptera larva
cry II subgroups A, B, C cubóide 69-71 lepidóptera e díptera
cry III subgroups A, B, C chata 73-74 coleóptera
cry IV subgroups A, B, C, D bipiramidal 73-134 díptera
cry V-IX várias 35-129 Vários gêneros
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Atividade tóxica de B. thuringiensis
Ingestão de bactérias Bt pelo inseto
Solubilização dos cristais em pH alcalino
Liberação de protoxinas enzimas digestivas
d-endotoxinas
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Atividade tóxica de B. thuringiensis
d-endotoxinas atravessa a membrana peritrófica
Ligação a receptores da membrana apical das
células do intestino médio
Formação de poros aumento da permeabilidade da
membrana
Lise celular e desintegração das células
intestinais
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Larvas de Culex
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Conseqüências e sintomas

• Inchaço da parte posterior do intestino médio
• Vacúolos nas células epiteliais do intestino
• Expansão mitocondrial
• Inibição da captação do oxigênio por
  mitocôndrias
• Lise celular
• Sintomas interrupção da alimentação tremores
  dificuldades de locomoção morte entre 4-48 horas

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(No Transcript)
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Fisiologia e toxicidade
Elevado pH do intestino ? evita germinação de
esporos
d-endotoxinas paralisam intestino ? destruição da
parede do intestino
Conteúdo intestinal e da hemocele ? redução do pH
? germinação dos esporos
Inseto morto como fonte de alimento para
crescimento vegetativo da bactéria
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Cepas acristalogênicas

• Mtx toxinas (Mtx, Mtx2,Mtx3)
• Localização desconhecida crescimento vegetativo
• Mtx causa o bloqueio da síntese proteíca ?
  inibição da translocação do peptídeo no ribossoma
• Mtx 2 e 3 agem sobre a adenilato-ciclase,
  degradando o ATP em ADP ? desequilíbrio
  eletrolítico

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Bacillus sphaericus

• Vantagens do uso de B. sphaericus
• ambientes poluídos
• reciclagem
• especificidade

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Vantagens e desvantagens do uso de Bacillus
entomopatogênicos

• Vantagens
• Produção de esporos (resistência)
• Curto espectro - especificidade
• Biodegradáveis
• Facilmente cultiváveis
• Resistência do inseto alvo é reversível
• Custo inferior

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Vantagens e desvantagens do uso de Bacillus
entomopatogênicos

• Desvantagens
• Ação residual das toxinas
• Ação restringe-se a um estágio de desenvolvimento
  do inseto
• Vida de prateleira curta
• Existe possibilidade de resistência do mosquito
  (Bs)

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Principais alvos - Vegetal
Lagartas
Carunchos
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Alguns produtos BT
Batata
Milho
Algodão
Soja
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)