Degradation of Phenanthrene and Antracene by Cell Suspensions of Mycobacterium sp. Strain PYR-1

Emerson Alves de Oliveira

Orientador: Dr. João Henrique Ghilardi Lago

Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas

Moody, J.D. et al.; Applied and Enviromental Microbiology, Apr. 2001, p. 1476-1483

Degradation of Phenanthrene and Antracene by Cell Suspensions of Mycobacterium sp. Strain PYR-1

HAP’s - Hidrocarbonetos Aromáticos Policiclicos

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Benzeno C6H6

Grande classe de compostos

Apresentam diferença no número de anéis condensados

Geometria diversificada

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Fenantreno e Antraceno (HAP’s)

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HAP’s = Hidrocarbonetos Aromáticos Policiclicos (C e H)

Fenantreno C14H10

Antraceno C14H10

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HAP’s - Hidrocarbonetos Aromáticos Policiclicos

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Apresentam algumas características indesejáveis: São tóxicos, mutagênicos, cancerígenos e apresentam grande persistência ambiental.

HAP’s com menor número de anéis são mais solúveis e menos persistentes

HAP’s maiores apresentam maior persistência e podem ser potencialmente mais carcinogênicos

Apresentam bioacumulação através da cadeia alimentar

Fonte: Microbial metabolism os polycyclic aromatic hidrocarbons: isolation na characterization of a pyrene-degrading bacterium; Heitkamp, M.A. et al; Appl. Environ. Microbiol. 1988, 54(10):2549

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Fonte Natural de Hidrocarbonetos Aromáticos Policiclicos

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Combustível fóssil – Petróleo

Fonteimagem: http://www.inbec.com.br/pos-graduacao/especializacao-em-engenharia-de-pocos-de-petroleo-e-gas

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Fonte Natural de Hidrocarbonetos Aromáticos Policiclicos

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Combustão de derivados do petróleo

Fontes imagens : [1] http://mclarenslr.edublogs.org/2010/03/24/hello-world/ [2] http://www.wallpaper-source.com/template.php?page=2056

[1] [2]

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Hidrocarbonetos Aromáticos Policiclicos

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Amplamente difundidos

Fonteimagem: http://www.osmais.com/?ver=MTMwMjQ=

AR ÁGUA SOLO

HOMEM

Ingestão de alimentos

e água contaminados Contato com a pele Respiração

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Fonte Imagem: http://global.org.br/programas/13-anos-de-impunidade-pelo-maior-vazamento-de-oleo-em-duto-da-petrobras-na-baia-de-guanabara/

Vazamento de óleo em duto da Petrobrás na Baía de Guanabara

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A Biorremediação é um processo natural de tratamento de resíduos e solos contaminados, principalmente por derivados de petróleo. O processo cria condições ambientais especificas para ampliar a capacidade natural de alguns micro-organismos de transformar contaminantes orgânicos em gás carbônico, água e biomassa. Essa unidade mantém uma das mais modernas instalações para a realização de tratamento de solos e áreas degradadas por hidrocarbonetos, com tecnologia trazida da Alemanha e aprimorada pelos técnicos da Resicontrol para acelerar o processo de descontaminação, com o uso de filtros biológicos potentes que reduzem os impactos das emissões gasosas do processo. Possui capacidade licenciada para tratar 350 mil toneladas anuais de resíduos. Custo do Tratamento de solo contaminado é de R$ 1.250,00 / Tonelada

Biorremediação

Fonte: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

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Resumo Culturas de Micobacterium sp. Strain PYR-1 foram dosadas com fenantreno ou antraceno e após 14 dias de incubação degradaram 92 e 90% do antraceno e do fenantreno respectivamente. Fenantreno e antraceno são hidrocarbonetos aromáticos tricíclicos, que não apresentam riscos genotóxicos ou carcinogênicos para saúde humana como outros hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) de alto peso molecular, porém ambos tem se mostrado tóxicos para peixes e algas. Micro-organismos com capacidade de degradar hidrocarbonetos vem despertando interesse de pesquisadores no mundo inteiro, compreender os processos metabólicos e mapear os compostos que são gerados é fundamental para desenvolver aplicações.

Fonte Imagem: Moody, J.D. et al.; Degradation of phenanthrene and anthracene by cell suspension of Mycobacterium sp. PYR-1, Appl. Environmental Microbiology, apr. 2001, p. 1476-1483

Lactococcus lactis + glicose → energia + ácido láctico (substrato orgânico)

Nitrosomonas europaea + amônia → energia + nitrito (substrato inorgânico)

Fonte Imagem: http://pt.scribd.com/doc/56678311/Aula7-Metabolismo-Microbiano

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Fonte de Carbono e Energia

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Fonte : L.D Bushnell and H. F. Haas; Kansas Agricultural Experiment Station; October 1, 1940

Micro-organismos capazes de degradar hidrocarnonetos- 1940

Metanomonas methanica (Metano)

Bacillus hexacarbovorum (Tolueno e Xilol)

Micrococcus paraffinae (Cera de Parafina)

Bacterium aliphaticum (cadeias abertas)

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Fonte imagem: http://www.utexas.edu/faculty/council/2000-2001/memorials/SCANNED/van_baalen.pdf

Dr. Chase Van Baalen

1925 - Michigan

1986 – Texas

Mycobacterium sp. Strain PYR-1 = Mycobaterium vanbaalenii é uma homenagem ao Professor Chase.

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Fonte Imagem:e Texto : http://www.epsjv.fiocruz.br/upload/d/cap3.pdf

Mycobacterium

Apesar de sua composição de parede, sugerir que este gênero seja estudado entre as bactérias Gram-positivas, estes bastonetes finos, variando entre 0,3 a 0,6µ por 0,5 a 4,0µ, não se coram com facilidade por métodos comuns.

Mycobacterium spp. Corado pelo método de Ziehl-Neelsen

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Fonte Imagem: Microbial metabolism os polycyclic aromatic hidrocarbons: isolation na characterization of a pyrene-degrading bacterium; Heitkamp, M.A. et al; Appl. Environ. Microbiol. 1988, 54(10):2549 Fonte Texto: http://www.epsjv.fiocruz.br/upload/d/cap3.pdf

O gênero Mycobacterium pertence à família Mycobacteriaceae e contém grande número de espécies, porém a maioria só apresenta importância clínica como oportunistas de imunocomprometidos. Duas espécies, em especial, são responsáveis por duas doenças importantes, a Hanseníase e a Tuberculose.

Mycobacterium Possuem a característica de ser álcool-ácido resistentes (BAAR), devido a presença de ácido micólico e outros lipídeos complexos em sua parede. Além disso, não formam esporos e são aeróbios.

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Fonte Imagem: http://www2.estre.com.br/unidades.php#uni1n

Técnicas Utilizadas

CG / EM

HPLC (Tempos de retenção)

Absorção de UV-Visível

RMN de H1 e C13 e comparação com dados da literatura

Fonte Imagem: Moody, J.D. et al.; Degradation of phenanthrene and anthracene by cell suspension of Mycobacterium sp. PYR-1, Appl. Environmental Microbiology, apr. 2001, p. 1476-1483

Antraceno degradação

Rompimento do anel

Dioxigenases

Monooxigenases

Fonte Imagem: Moody, J.D. et al.; Degradation of phenanthrene and anthracene by cell suspension of Mycobacterium sp. PYR-1, Appl. Environmental Microbiology, apr. 2001, p. 1476-1483

Fenantreno degradação

Dioxigenases

Monooxigenases

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FIM