Investigando Chlorolobion braunii em escala laboratorial: uma abordagem fisiológica para o entendimento do efeito sinérgico de cobre e LEDs branco/azul/vermelho na síntese de biomoléculas
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18473 |
Resumo: | Microalgae are photosynthetic microorganisms with extensive biodiversity and physiological plasticity, serving as primary producers in aquatic ecosystems. They play a crucial ecological role by contributing to the balance of the food chain in these environments and maintaining climatic conditions through their biological CO2 mitigation activity. Through physiological and metabolic responses to environmental variations, the biochemical composition of microalgae can be altered, turning algal metabolism into a significant biotechnological tool to optimize biomass production and enhance the synthesis of high-value biomolecules such as lipids, carbohydrates, proteins, and carotenoids. This study aimed to evaluate the effects of the element copper (Cu) and LED lights of white, blue (λ 420-470 nm), and red (λ 660 nm) colors on growth parameters, photosynthetic responses, and biomolecule production of the microalga Chlorolobion braunii. Cultivations were conducted in benchtop photobioreactors, with environmentally relevant copper concentration (5.0x10-7 mol.L-1). Growth parameters were monitored, revealing that higher growth rates were achieved under white and blue light (~ 1.0 d-1) compared to red light (~ 0.75 d-1). Photosynthetic parameters such as maximum and effective quantum yields and photochemical quenching were unaffected by the manipulations, while non-photochemical quenching (NPQ) was higher under white and blue light (~ 0.3) compared to red light (~ 0.2). The hormesis effect was observed in protein production under the combination of red light and additional copper, resulting in a ~ 165% increase in protein content compared to the control under the same light color. Biochemical results demonstrated that copper addition favored biomolecule synthesis, notably oil production, which composed 80% of the dry biomass, suggesting the role of lipids as a preferred energy reserve in Chlorolobion braunii, highlighting it as a promising microalga for the energy sector. |
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Bolli, JuliaLombardi, Ana Teresahttp://lattes.cnpq.br/6737850858443813https://lattes.cnpq.br/9285996540081055https://orcid.org/0000-0003-4041-6433https://orcid.org/0000-0002-4299-36409c900d99-8813-410b-a311-21564163c3ee2023-08-31T12:34:48Z2023-08-31T12:34:48Z2023-08-18BOLLI, Julia. Investigando Chlorolobion braunii em escala laboratorial: uma abordagem fisiológica para o entendimento do efeito sinérgico de cobre e LEDs branco/azul/vermelho na síntese de biomoléculas. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18473.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18473Microalgae are photosynthetic microorganisms with extensive biodiversity and physiological plasticity, serving as primary producers in aquatic ecosystems. They play a crucial ecological role by contributing to the balance of the food chain in these environments and maintaining climatic conditions through their biological CO2 mitigation activity. Through physiological and metabolic responses to environmental variations, the biochemical composition of microalgae can be altered, turning algal metabolism into a significant biotechnological tool to optimize biomass production and enhance the synthesis of high-value biomolecules such as lipids, carbohydrates, proteins, and carotenoids. This study aimed to evaluate the effects of the element copper (Cu) and LED lights of white, blue (λ 420-470 nm), and red (λ 660 nm) colors on growth parameters, photosynthetic responses, and biomolecule production of the microalga Chlorolobion braunii. Cultivations were conducted in benchtop photobioreactors, with environmentally relevant copper concentration (5.0x10-7 mol.L-1). Growth parameters were monitored, revealing that higher growth rates were achieved under white and blue light (~ 1.0 d-1) compared to red light (~ 0.75 d-1). Photosynthetic parameters such as maximum and effective quantum yields and photochemical quenching were unaffected by the manipulations, while non-photochemical quenching (NPQ) was higher under white and blue light (~ 0.3) compared to red light (~ 0.2). The hormesis effect was observed in protein production under the combination of red light and additional copper, resulting in a ~ 165% increase in protein content compared to the control under the same light color. Biochemical results demonstrated that copper addition favored biomolecule synthesis, notably oil production, which composed 80% of the dry biomass, suggesting the role of lipids as a preferred energy reserve in Chlorolobion braunii, highlighting it as a promising microalga for the energy sector.Microalgas são microrganismos fotossintetizantes com ampla biodiversidade e plasticidade fisiológica, sendo os produtores primários nos ecossistemas aquáticos. Apresentam importante papel ecológico, na medida que contribuem para o equilíbrio da cadeia alimentar nesses ambientes e para manutenção das condições climáticas, devido à atividade exercida na mitigação biológica do CO2. Através das respostas fisiológicas e metabólicas frente às variações do ambiente, a composição bioquímica das microalgas pode ser alterada, fazendo do metabolismo algal uma importante ferramenta biotecnológica para otimizar a produção de biomassa e potencializar a síntese de biomoléculas de alto valor agregado, como lipídeos, carboidratos, proteínas e carotenoides. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do elemento cobre (Cu) e luzes LED de cores branca, azul (λ 420-470 nm) e vermelha (λ 660 nm) nos parâmetros de crescimento, fotossintéticos, e produção de biomoléculas da microalga Chlorolobion braunii. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores de bancada, com Cu em concentração de relevância ambiental (5,0x10-7 mol.L-1). Foram monitorados os parâmetros de crescimento, para os quais maiores taxas de crescimento foram obtidas sob luzes branca e azul (~ 1,0 d-1), do que sob vermelha (~ 0,75 d-1). Os parâmetros fotossintéticos de rendimento quântico máximo e efetivo, e decaimento fotoquímico não foram afetados pelas manipulações, enquanto o decaimento não fotoquímico (NPQ) foi maior sob as cores de luz branca e azul (~ 0,3), do que sob a vermelha (~ 0,2). Observou-se o efeito hormese na produção de proteínas na combinação de luz vermelha e cobre adicional, a qual elevou o teor de proteínas em ~ 165% em relação ao controle na mesma cor de luz. Os resultados bioquímicos mostraram que a adição de cobre favoreceu a síntese de biomoléculas, com destaque para a produção de óleos, os quais compuseram 80% da biomassa seca (BS), sugerindo o papel de lipídeos como reserva energética preferencial em Chlorolobion braunii, o que a torna uma microalga promissora para o setor energético.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)2021/13817-1porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosBiotecnologia - BiotecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessMicroalgasFotossínteseBiomoléculasMicroalgaePhotosynthesisBiomoleculesCIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::BOTANICA APLICADAInvestigando Chlorolobion braunii em escala laboratorial: uma abordagem fisiológica para o entendimento do efeito sinérgico de cobre e LEDs branco/azul/vermelho na síntese de biomoléculasInvestigating Chlorolobion braunii on a laboratory scale: a physiological approach to understanding the synergistic effect of copper and white/blue/red LEDs on biomolecule synthesis.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60060094efceb2-ef4d-4bda-a4c6-85fab3a5f72areponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_JuliaBolli_29ago23.pdfTCC_JuliaBolli_29ago23.pdfTexto do Trabalho TCCapplication/pdf618360https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18473/1/TCC_JuliaBolli_29ago23.pdf529d3166e2ab064c5c49a8d03f77667dMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18473/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTTCC_JuliaBolli_29ago23.pdf.txtTCC_JuliaBolli_29ago23.pdf.txtExtracted texttext/plain84759https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18473/3/TCC_JuliaBolli_29ago23.pdf.txtd53dfd4bd9a1c5b8e9fead536c58f141MD53ufscar/184732024-05-14 18:30:38.754oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18473Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T18:30:38Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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