Manipulação das condições ambientais em culturas de Kirchneriella contorta: efeitos na fotossíntese e no rendimento de biomoléculas de valor agregado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Aoyagi, Leonardo Murilo
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13707
Resumo: Microalgae are a natural source of valuable products and have the potential to be applied in several productive sectors. Among the wide range of biomolecules that synthesize, carbohydrates, proteins and lipids, including carotenoids, are important in health human. Allied to the potentiality of microalgae as biomolecule producers, we have to its production can occur in areas that do not compete with food production and yet, as photosynthetic beings that are, fix CO2, a greenhouse gas. Given the plasticity physiological of the microalgae, techniques of manipulation of its biochemical composition have been proposals for the increase of biomolecules. In this study we investigated the physiology of microalgae Kirchneriella contorta under different concentrations of copper and in two colors of light (diodes light emitters - LED), red and blue. In a first step, under white light we define a range of copper concentration that would not cause a change in the growth rate and in the second stage, crops grown in these concentrations were exposed to white light (control), blue and red. The population density and rates of growth, photosynthetic parameters (PhytoPAM) and concentration of chlorophyll biomolecules a, carotenoids, proteins and carbohydrates. The results showed that the photosynthetic apparatus was sensitive to changes in the quality of light and the presence of copper. From 1.4x10-8 mol L-1 of Cu2+ there was an increase in non photochemical NPQ dissipation, which led to the overcoming of stress, keeping photosynthetic yields similar to control. Chlorophylls biomolecules a and b, carbohydrates and proteins showed higher productivity in intermediate concentrations of copper in the first 48 h of cultivation under white light. Under light blue and at a concentration of 3.8x10-9 mol L-1 of Cu2+ free there was an increase of 50% in the productivity of carotenoids and carbohydrates and 30% of proteins. Growth rates have always remained similar to control, regardless of light quality or concentration of copper. We have shown that, if supplied in the correct quantity, copper can stimulate productivity of biomolecules, and that this productivity can be magnified by synergism by combination with blue LED. This duo proved to be a great tool for biochemical manipulation and growth of Kirchneriella contorta. This study is a contribution to microalgae biotechnology and understanding of the physiology and effects of copper and blue and red light in the microalgae, K. contorta a fresh water Chlorophyta.
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Allied to the potentiality of microalgae as biomolecule producers, we have to its production can occur in areas that do not compete with food production and yet, as photosynthetic beings that are, fix CO2, a greenhouse gas. Given the plasticity physiological of the microalgae, techniques of manipulation of its biochemical composition have been proposals for the increase of biomolecules. In this study we investigated the physiology of microalgae Kirchneriella contorta under different concentrations of copper and in two colors of light (diodes light emitters - LED), red and blue. In a first step, under white light we define a range of copper concentration that would not cause a change in the growth rate and in the second stage, crops grown in these concentrations were exposed to white light (control), blue and red. The population density and rates of growth, photosynthetic parameters (PhytoPAM) and concentration of chlorophyll biomolecules a, carotenoids, proteins and carbohydrates. The results showed that the photosynthetic apparatus was sensitive to changes in the quality of light and the presence of copper. From 1.4x10-8 mol L-1 of Cu2+ there was an increase in non photochemical NPQ dissipation, which led to the overcoming of stress, keeping photosynthetic yields similar to control. Chlorophylls biomolecules a and b, carbohydrates and proteins showed higher productivity in intermediate concentrations of copper in the first 48 h of cultivation under white light. Under light blue and at a concentration of 3.8x10-9 mol L-1 of Cu2+ free there was an increase of 50% in the productivity of carotenoids and carbohydrates and 30% of proteins. Growth rates have always remained similar to control, regardless of light quality or concentration of copper. We have shown that, if supplied in the correct quantity, copper can stimulate productivity of biomolecules, and that this productivity can be magnified by synergism by combination with blue LED. This duo proved to be a great tool for biochemical manipulation and growth of Kirchneriella contorta. This study is a contribution to microalgae biotechnology and understanding of the physiology and effects of copper and blue and red light in the microalgae, K. contorta a fresh water Chlorophyta.Microalgas são fonte natural de produtos valiosos e possuem potencial de serem aplicadas em diversos setores produtivos. Dentre a vasta gama de biomoléculas que sintetizam, os carboidratos, proteínas e lipídeos, incluindo os carotenoides, têm importância na saúde humana. Aliada à potencialidade das microalgas como produtoras de biomoléculas, tem-se que sua produção pode ocorrer em áreas que não competem com a produção de alimento e ainda, como seres fotossintéticos que são, fixam o CO2, um gás do efeito estufa. Dada à plasticidade fisiológica das microalgas, técnicas de manipulação de sua composição bioquímica têm sido propostas para o aumento de biomoléculas. Neste estudo investigou-se a fisiológia da microalga Kirchneriella contorta sob diferentes concentrações de cobre e em duas cores de luz (diodos emissores de luz – LED), vermelha e azul. Em uma primeira etapa, sob luz branca definimos uma amplitude de concentração de cobre que não ocasionasse alteração da taxa de crescimento e em segunda etapa, culturas cultivadas nessas concentrações foram expostas às luzes branca (controle), azul e vermelha. Foram determinadas as densidade populacional e taxas de crescimento, parâmetros fotossintéticos (PhytoPAM) e concentração das biomoléculas clorofila a, carotenoides, proteínas e carboidratos. Os resultados mostraram que o aparato fotossintético foi sensível às mudanças na qualidade da luz e à presença do cobre. A partir de 1,4x10-8 mol L-1 de Cu2+ houve um aumento da dissipação não fotoquímica NPQ, que levou à superação do estresse, mantendo os rendimentos fotossintéticos similar ao controle. As biomoléculas clorofilas a e b, carboidratos e proteínas apresentaram maiores produtividades em concentrações intermediárias de cobre nas primeiras 48 h de cultivo sob luz branca. Sob luz azul e na concentração de 3,8x10-9 mol L-1 de Cu2+ livre houve aumento de 50% na produtividade de carotenoides e carboidratos e de 30% de proteínas. As taxas de crescimento mantiveram-se sempre similares ao controle, independente da qualidade da luz ou concentração de cobre. Mostramos que, se fornecido em quantidade correta, o cobre pode estimular a produtividade de biomoléculas, e que essa produtividade pode ser magnificada por sinergismo mediante combinação com LED azul. Essa dupla mostrou-se ótima ferramenta para a manipulação bioquímica e crescimento de Kirchneriella contorta. Este estudo é uma contribuição à biotecnologia de microalgas e ao entendimento da fisiologia e efeitos do cobre e luz azul e vermelha na microalga, K. contorta uma Chlorophyta de água doce.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)FAPESP: 2019/14152-3porUniversidade 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/openAccessMicroalgaCobreBiomoléculasLEDsCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOQUIMICA DOS MICROORGANISMOSCIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::FISIOLOGIA VEGETALCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICACIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICACIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIAManipulação das condições ambientais em culturas de Kirchneriella contorta: efeitos na fotossíntese e no rendimento de biomoléculas de valor agregadoManipulation of environmental conditions in Kirchneriella contorta cultures: effects on photosynthesis and on the yield of value-added biomoleculesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60060094efceb2-ef4d-4bda-a4c6-85fab3a5f72areponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_LeonardoMurilo.pdfTCC_LeonardoMurilo.pdfRelatório de pesquisaapplication/pdf1700882https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13707/1/TCC_LeonardoMurilo.pdf74fe7419c8b51bc08208f2672e565599MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13707/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTCC_LeonardoMurilo.pdf.txtTCC_LeonardoMurilo.pdf.txtExtracted texttext/plain69389https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13707/3/TCC_LeonardoMurilo.pdf.txt62ca1b2adf97a71bf156f9c03c719170MD53THUMBNAILTCC_LeonardoMurilo.pdf.jpgTCC_LeonardoMurilo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6375https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13707/4/TCC_LeonardoMurilo.pdf.jpg1c7e869cb4a1b4fc20d09b493412d726MD54ufscar/137072023-09-18 18:32:19.703oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13707Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:19Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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