Investigadoras do IGC identificam novo transportador de fosfato em plantas

Ficha de leitura nº 11 

Assunto: Aumento da produtividade de culturas

Pesquisadora: Sara Alberto

Uma equipa do Instituto Gulbenkian da Ciência identificou uma proteína transportadora de fosfato, essencial à vida de plantas, que poderá ser utilizada para melhorar a produtividade de culturas em ambientes adversos.

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=54184&op=all

Uma equipa do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) acaba de publicar um estudo na revista New Phytologist onde identifica um novo transportador de fosfato inorgânico (Pi) nas células da raiz da planta Arabidopsis thaliana, da família da mostarda.

“Descobrimos que o gene da planta modelo Arabidopsis thaliana, designado Pht1;9, produz uma proteína da membrana celular que se liga de forma altamente eficaz a Pi, sendo assim capaz de o transportar para o interior das células da raiz mesmo quando este está presente em quantidades muito reduzidas no solo”, explica Paula Duque, investigadora que liderou a equipa do IGC, ao Ciência Hoje.

O fósforo é essencial para as plantas porque é um constituinte elementar de muitas moléculas vitais (como o ADN) e desempenha um papel central em múltiplas reações de transferência de energia. O acesso reduzido a fósforo é um factor de stress ambiental para as plantas, podendo levar a perdas significativas de culturas agrícolas. Porém, as plantas são incapazes de fabricar o seu próprio fósforo; obtêm-no sob a forma de fosfato inorgânico, na interface entre a raiz e o solo. Uma forma de maximizar a quantidade de fósforo na planta é, por conseguinte, aumentar a captura de Pi pela raiz.

O primeiro passo no estudo foi mostrar que o transportador agora identificado se localiza nas membranas das células da raiz. Seguiram-se várias outras experiências, através das quais a equipa dissecou onde e em que condições o transportador actua.

Localização do novo transportador de phosphato nas membranas das células da raiz da planta Arabidopsis thaliana, em verde (Créditos: Estelle Remy, IGC, 2012)

“Isolámos primeiro mutantes de Arabidopsis que não contêm o transportador Pht1;9”, descreve Paula Duque. Embora estas plantas mutantes se comportem de forma idêntica à planta selvagem na presença de níveis normais de fósforo, quando este escasseia no meio os mutantes apresentam dificuldades acrescidas no seu desenvolvimento. Por outro lado, “quando forçámos plantas a produzir mais do transportador do que o normal, estas apresentaram clara tolerância a níveis reduzidos de fosfato”, continua.

Depois, em colaboração com o grupo de Isabel Sá-Correia no Instituto Superior Técnico, “foi possível demonstrar inequivocamente, após introdução do gene da planta em células de levedura, que a proteína Pht1;9 é um transportador de Pi de alta afinidade”, conclui.

Ao demonstrarem que o transportador actua quando o Pi é pouco abundante no solo, os investigadores abrem assim caminho a novas formas de manipular sistemas de transporte de fósforo em plantas, de modo a combater situações de stress ambiental e, potencialmente, aumentar a produção de certas culturas.

“A descoberta de um novo transportador de fosfato importante para a absorção deste composto em situações de insuficiência de fósforo e sua posterior distribuição pela planta poderá abrir caminho ao desenvolvimento de estratégias eficientes para melhorar a produtividade de culturas ameaçadas pela escassez de fosfato nos solos”, afirma Paula Duque.

Os próximos passos na investigação do grupo de Biologia Molecular de Plantas do IGC passam agora por caracterizar outros genes da mesma família de transportadores, “o que deverá revelar novas peças-chave na resposta das plantas ao stress ambiental”, avança a cientista.

Consórcio internacional descodifica genoma do tomate

Ficha de leitura nº10
Assunto: Descodificação do genoma de tomate
Pesquisadora: Sara Alberto

Um conjunto de cientistas de 15 países descodificou o genoma de duas variedades de tomate, tornando agora mais fácil produzir variedadaes mais carnudas e resistentes a pragas. 

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=54407&op=all

Um consórcio de cientistas ('Tomato Genome Consortium') de 15 países conseguiu decifrar, após vários anos de trabalho, o genoma do tomate. Os investigadores obtiveram a sequência completa do tomate comum (Solanum lycopersicum) e o da variedade selvagem Solanum pimpinellifolium. O assunto é capa do mais recente número da «Nature».
Os cientistas afirmam que este estudo poderá levar à produção de tomates mais carnudos e nutritivos e que sejam mais resistentes a doenças e pragas.

Revista «Nature»
Os tomates têm 35 mil genes organizados em dois cromossomas, relacionados com as suas características, como o sabor, a resistência natural a pragas ou o conteúdo nutricional. O seu genoma distingue-se em oito por cento do da batata, que foi dado a conhecer o ano passado.
Toda a informação conseguida vai permitir aos cientistas e agricultores produzir novas variedades de tomate. A equipa também assinala que sequenciado o genoma completo de uma variedade de tomate será muito menos complicado e moroso fazer o mesmo com outras.
A sequenciação do genoma do tomate tem implicações para outras espécies de plantas. Os morangos, as maçãs, os melões, as bananas e muitos outros frutos carnudos compartem algumas características com o tomate. Assim, a informação sobre os genes e as vias envolvidas no amadurecimento do fruto também podem aplicar-se a estes cultivos.

Super bactéria pode aumentar produção de hidrogénio

Ficha de leitura nº9

Assunto: Novos combustíveis

Pesquisadora: Sara Alberto 

Foi descoberta uma "super bactéria" capaz de produzir grandes quantidades de hidrogénio a partir de resíduos orgânicos. Este poderá ser usado no futuro como um combustível não poluente. 

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=41711&op=all

O hidrogénio é essencialmente usado para fabricar químicos, mas num futuro próximo poderá ser utilizado como combustível para veículos em combinação com células de outras substâncias.

Para produzir este gás com consequências neutras no clima, as bactérias são adicionados à silvicultura ou no lixo doméstico, usando um método similar ao da produção de biogás. Um problema dos problemas deste método de produção é o facto de ser muito baixa, ou seja, as matérias-primas para gerá-lo são poucas.

Agora, pela primeira vez, uma equipa de investigadores descobriu que uma nova bactéria – a Caldicellulosiruptor saccharolyticus (CS) – consegue produzir o dobro de hidrogénio do que o normal. Os resultados do estudo mostram como, quando e porquê – um trabalho que aumenta possibilidades de produção biológica competitivas.

“Existem três explicações: primeiro, estas bactérias adaptaram-se a um ambiente de baixa energia, o que lhe permitiu desenvolver sistemas de transporte eficazes para os hidratos de carbono e a capacidade de aceder a partes inacessíveis de plantas, com a ajuda de enzimas – assim, produz mais hidrogénio; segundo, conseguem adaptar-se ao constante aumento de temperaturas, mais do que outros organismos – logo, quanto maior for a temperatura, mais gás pode ser formado”, segundo disse Karin Willquist, estudante de doutoramento em Microbiologia Aplicada Universidade de Lund (Suécia).

A terceira explicação é o facto de a C. saccharolyticus poder produzir hidrogénio mesmo em condições difíceis. Mas, por outro lado, esta bactéria não gosta de grandes concentrações de sal ou hidrogénio – o que afecta as moléculas de sinalização deste micro-organismo e, por sua vez, o metabolismo leva a que produza menos gás. Contudo, Karin Willquist assegura que é possível contornar a situação para que as concentrações não se tornem demasiado elevadas.

Biogás do futuro

A C. saccharolyticus foi isolada pela primeira vez na Nova Zelândia

Quando o hidrogénio é usado como transportador de energia, por exemplo, em motores de automóveis, a água é o único subproduto. No entanto, se a produção de gás for realizada por um método convencional, consome grandes quantidades de energia, e ainda não é um vector energético muito respeitador do ambiente.

As formas mais comuns para a produção do gás de hidrogénio são através da reforma de do metano ou da electrólise da água, mas o primeiro não é renovável e contribui para o aumento de emissões de carbono. E a electrólise necessita de energia, seja esta, fóssil, solar ou eólica.

Já se for produzido a partir da biomassa, não haverá a preocupação das emissões de dióxido de carbono, porque o que for formado na produção é o mesmo que é absorvido da atmosfera pelas plantas. O bio-gás de hidrogénio será provavelmente o complemento de biogás no futuro, prediz ainda a investigadora.

Hoje, já existem carros que funcionam com gás de hidrogénio, como por exemplo, o Honda FCX, mas são muito poucos por ser uma produção demasiado cara e não existirem estruturas próprias. “O primeiro passo para uma sociedade que funcione com este gás poderá ser misturá-lo com o gás metano e usar as infra-estruturas deste último”, assegurou Willquist.

A C. saccharolyticus foi isolada pela primeira vez em 1987, durante uma primavera muito quente, na Nova Zelândia. Mas, apenas muito recentemente é que os investigadores perceberam o seu potencial.

Católica do Porto desenvolve requeijão probiótico em laboratório

Ficha de leitura nº8

Assunto: Valorização de produtos/produção de alimentos probióticos

Pesquisadora: Sara Alberto

A partir da introdução de culturas probióticas conseguiu-se, na Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica do Porto, aproveitar o soro, um subproduto da indústria dos lacticínios bastante poluente, para a produção de novas sobremesas lácteas e queijos, com propriedades nutricionais melhoradas.

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=48303&op=all

A Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica, no Porto, criou, em laboratório, um requeijão probiótico. Trata-se de uma investigação que arrancou com vista a encontrar uma solução para valorizar o soro, um subproduto da indústria de lacticínios com elevada carga poluente. A pesquisa concluiu que, através da incorporação de culturas probióticas no requeijão, é possível obter novos tipos de queijos e/ou sobremesas lácteas, que ficam dotados de propriedades nutricionais melhoradas.

O estudo conduziu ao aprofundamento das aplicações das proteínas do soro, criando alternativas para a sua utilização e, consequentemente, permitindo a redução do seu carácter poluente. Paralelamente, permitiu o desenvolvimento de novos produtos, que associam o elevado valor nutricional das proteínas do soro aos benefícios dos probióticos, enquadrando-se no crescente segmento dos alimentos funcionais.
Os principais resultados do estudo incluem ainda a avaliação preliminar sobre a adequabilidade e utilidade da implementação desta tecnologia na indústria de lacticínios. Trata-se de um estudo realizado no âmbito da tese de doutoramento de Ana Raquel Madureira, que se encontra inserida no projecto de investigação “Procheese”, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia.

O consumidor procura cada vez mais uma alimentação saudável e equilibrada e que possa contribuir para a prevenção de determinadas doenças. Foi neste âmbito que surgiu a investigação em alimentos funcionais (naturais ou enriquecidos com aditivos alimentares – como vitaminas, minerais dietéticos ou culturas bacterianas – que contribuem para a manutenção da saúde e redução do risco de doenças). As bactérias probióticas são exemplos de substâncias biologicamente activas que se podem encontrar em alimentos funcionais.

Transformando o laboratório de Biologia numa padaria

Ficha de leitura nº7

Assunto: Produção de pão

Autora: Sara Alberto

“Os pequenos grandes amigos: os microrganismos na produção de alimentos”

                No dia 23 de Março a turma do 12º A deu início ao projecto “Os pequenos grandes amigos: os microrganismos na produção de alimentos”, inserido na unidade de ensino “Como resolver problemas de alimentação da população humana”. O objetivo desta atividade era compreender o papel de alguns microrganismos, como por exemplo, leveduras, que atuam na transformação de alimentos ao realizarem o seu metabolismo. Para tal, os alunos dedicaram-se à produção de pão, transformando o laboratório de biologia numa autêntica padaria.

               

Um pouco de fundamentação teórica…

                Para a obtenção de energia, as leveduras podem utilizar dois processos: respiração celular (na presença de oxigénio) ou fermentação (na ausência de oxigénio). Em ambos os processos, é utilizada a glicose para a produção de ATP (forma de energia utilizada pelas células), com libertação de dióxido de carbono. A respiração celular utiliza também oxigénio e produz água e grandes quantidades de CO2, que forma bolhas de gás, ou seja alguns dos “buracos” que encontramos no pão e que o tornam mais leve. A fermentação, por sua vez, não implica a utilização de

oxigénio, mas produz menor quantidade de ATP, menor quantidade de CO2, e ainda  etanol (fermentação alcoólica). Portanto no fabrico de pão seria aconselhável manter condições que permitissem a respiração celular. As leveduras enquanto têm oxigénio que entra na massa ao amassar fazem respiração celular. Quando este falta fazem fermentação.

                Mãos na massa

                Para a produção do pão, a professora preparou previamente dois copos: o copo A com água quente, açúcar e fermento (leveduras), e o copo B com apenas água  quente e açúcar. Os alunos pesaram duas chávenas de farinha com igual quantidade e colocaram-nas em duas taças, A e B, acrescentando também, a cada taça, uma colher de café de sal fino e uma colher de chá de manteiga. Mexeram com os dedos a massa formada e acrescentaram à taça A o conteúdo do copo A e à taça B o conteúdo do copo B. Ficou portanto a taça A com a mistura com fermento e a taça B com a mistura sem fermento. Deste modo, é possível analisar a atividade das leveduras, ao observar as diferenças entre as duas massas.

                Após obter os dois tipos diferentes de massa, estes foram estendidos, batidos e amassados na mesa.  Em seguida, foram colocados de novo nas respetivas taças, cobertos com película aderente e guardados na estufa a 37oC durante uma hora. Após esse tempo, verificou-se que a massa da taça A estava significativamente maior do que a massa da taça B. As duas foram então divididas em bocados pequenos que foram colocados num tabuleiro untado com manteiga, cobertos com película aderente e deixados a repousar durante 15 minutos. Verificou-se mais uma vez um aumento do volume da massa com fermento. Em seguida, o tabuleiro foi colocado na estufa a 230oC durante 15 minutos, até os pães estarem bem cozidos e prontos para serem comidos. No final, os pães com fermento eram maiores, mais leves, mais estaladiços e apresentavam mais bolhas deixadas pelo dióxido de carbono e talvez pelo etanol que ao passar de líquido a gás, pelo calor do forno, se expandiu e chegou ao nariz de muita gente do bloco C2 que perguntava:” de onde virá este cheirinho a pão quente?”

               

                Papilas gustativas em ação

                Após todo este trabalho, restava apenas comparar o sabor dos dois tipos de pão. A turma, a professora e as funcionárias reuniram-se para provar os resultados da experiência. O pão quentinho e com manteiga foi a melhor forma de terminar o 2º Período.

Ah ! Utilizaram a mesma quantidade de manteiga nos dois tipos de pão e puderam dizer “muito obrigada leveduras”, embora  todo o pão se tivesse esgotado tal era o apetite ou a vontade de comer o produto obtido.

Cientistas publicam maior análise já feita do genoma do milho

Fcha de leitura nº10
Assunto : Genoma do milho

Pesquisadora : Daniela Carvalho
Fonte :  http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2012/06/cientistas-publicam-maior-analise-ja-feita-do-genoma-do-milho.html

Pesquisadores norte-americanos publicaram neste domingo (3) a maior análise já feita do genoma do milho. O trabalho, feito por uma equipe interdisciplinar, aparece em dois artigos separados na revista científica “Nature Genetics”.

 Uma das pesquisas, liderada por Doreen Ware, do Laboratório de Cold Spring Harbor, comparou a estrutura genética de mais de cem variedades do cereal, tanto em plantações quanto na natureza. A outra, liderada por Jeff Ross-Ibarra, da Universidade da Califórnia, mostrou como foi a evolução do milho ao longo de 8,7 mil anos, passando de uma planta nativa do México até um dos principais produtos agrícolas do mundo.

Com o conhecimento mais detalhado da genética, os cientistas esperam facilitar a criação de novas variedades do milho. O milho transgênico seria mais resistente a pestes e doenças, e poderia se adaptar melhor à mudança climática.

 “Esse trabalho representa um passo marcante e uma ferramenta importante no arsenal disponível aos cientistas e criadores para melhorar uma fonte vital de nutrição”, afirmou Edward Knipling, do Serviço de Pesquisas Agrícolas dos Estados Unidos, que organizou a pesquisa.

A melhora na produção do cereal teria efeito não só sobre a disponibilidade de alimentos. Nos Estados Unidos, onde o cultivo da cana não tem a mesma importância que tem no Brasil, o milho se oferece como matéria-prima para a produção do biodiesel.