Bioinseticidas Final

BIOINSETICIDAS

Bioengenharia I

Pesticidas

Os pesticidas ou praguicidas so todas as substncias ou misturas (de origem qumica / biolgica) que tm como objetivo impedir, destruir, repelir ou mitigar qualquer praga*;

Praga: Diversos seres vivos que disseminam doenas, incomodam pessoas, destroem plantaes, etc;

Pragas

Classificao dos pesticidas

Acaricidas: para o controle de caros,

Bactericidas: para o controle de bactrias,

Fungicidas: para o controle de fungos,

Herbicidas: para o controle de ervas daninhas,

Inseticidas: para o controle de insetos,

Nematicidas: para o controle de nematides (vermes),

Rodenticidas: para o controle de ratos e outros tipos de roedores.

Moluscicidas: para o controle de moluscos.

Foco deste trabalho!

Inseticidas qumicos

Todo composto qumico capaz de combater insetos denominado inseticida. So utilizados em lavouras, no combate de pragas que assolam as plantaes, em indstrias e tambm em residncias.

Inseticidas qumicos

O uso de substncias inseticidas remontam s civilizaes gregas, romanas e chinesas,

Por volta do sculos XIX, na Europa e nos EUA iniciou-se o uso de produtos como o Verde de Paris (arsnico + acetato de cobre) e a Calda bordaleza (sulfato de cobre + hidrxido de clcio) em pragas

agrcolas,

O uso de inseticidas qumicos se intensificou por volta dos anos 40-50, em iniciativa de campanhas de sade

pblica,

O precursor dos inseticidas modernos DDT foi sintetizado em 1939.

Classificao dos inseticidas* *De acordo com o grupo qumico que o princpio ativo pertence

Organoclorado

Benzoil Ureia

Diacilhidrazina

Neonicotinide

Nicotinide

Organofosforados

Organofosforados sistmicos

Amidino Hidrazona

Carbamato

Carbamato Sistmico

Ditiocarbamato

Ciclodienoclorados

Triazinamina

Feniltioureia

Piretride

Deltametrina

Cipermetrina

Lambdacialotrina

Imidacioprido

Principais classes inseticidas

Mtodos de ao

Mtodos de ao

Ao no sistema neuromotor

Efeitos vida

De acordo com Henao & Corey (1986), inseticidas organoclorados como o DDT, outros produtos

como organofosforados, carbamatos e piretrides,

mesmo que em baixos nveis de exposio podem

causar srias doenas e desordens na sade,

incluindo cncer, dano aos sistemas: nervoso,

reprodutivo e outros rgos, anormalidades no

desenvolvimento e comportamento, disfunes

hormonal e no sistema imunolgico.

Efeitos ao meio ambiente

Os efeitos so devastadores, pois atuam desde os extratos inferiores da cadeia alimentar chegando, por vezes, a elimin-los comprometendo toda a

populao local.

Efeitos ao meio ambiente

Outros efeitos ambientais conhecidos (RIBEIRO et al., 2001 apud SOUZA SILVA & FAY, 2004):

Supresso da fotossntese no nvel de fitoplncton;

Aumento da mortalidade e malformaes em peixes jovens;

Embries mortos e deformados em tartarugas de gua doce;

Diminuio da espessura dos ovos e malformaes embrionrias de vrias espcies de aves;

Feminizao e infertilidade em guias de cabea branca, habitantes dos Grandes Lagos (Amrica do Norte);

Tumores e leses em baleias;

Disfuno do sistema imune em gaivotas.

Resistncia ao inseticida

Mesmo sendo altamente txico, o uso seguido de inseticidas qumicos apresenta o surgimento de insetos

resistentes ao produto.

Segundo Ferrari (1996) a capacidade de um inseto resistir a um determinado inseticida uma caracterstica

gentica que, normalmente, ocorre numa frequncia

mdia nas populaes.

Populaes de insetos resistentes surgem atravs da seleo exercida pela presso do uso de inseticidas, os

quais matam os insetos suscetveis, favorecendo o

aumento da frequncia de genes dos que conferem

resistncia.

Movimento ambientalista

... Ns permitimos que esses produtos

qumicos fossem

utilizados com pouca

ou nenhuma

pesquisa prvia

sobre seu efeito no

solo, na gua, nos

animais selvagens e

sobre o prprio

homem.

Rachel Carson, 1962

Bioinseticidas

So produtos desenvolvidos a partir de bactrias, fungos, vrus ou nematides, para o controle de insetos .

Bioinseticidas

Bacillus thuringiensis - Bt

Conforme Rabinovich (1997) Bacillus thuringiensis (Bt) uma bactria Gram positiva, aerbia facultativa, mesfila e

quimioheterotrfica.

Possui forma de bastonete com dimenses que se aproximam de 1,1m de largura e 4,0m de comprimento sendo capaz de

se movimentar devido presena de flagelos.

Bacillus thuringiensis - Bt

O Bt uma bactria patognica* que constitui a microflora intestinal dos insetos;

Como membro do gnero Bacillus possui a habilidade de formar endosporos que so resistentes inativao

por calor, dissecao, solventes orgnicos, cidos e

radiaes;

Os endosporos so formados quandos as condies ideais para a diviso celular deixam de existir;

Fases de esporulao (Descrita por Murrel em 1969):

1- Formao de um filamento axial de DNA em toda a extenso da clula vegetativa (Fase I);

2- Invaginao da membrana citoplasmtica, prxima a um dos plos da clula, englobando o material gentico (Fase II);

3- Formao do septo do pr-esporo (Fase III);

4- Formao do crtex, polmero glicopeptdico que se deposita entre as membranas interna e externa do pr-esporo

(Fase IV);

5- Formao da capa do esporo (Fase V),

6- Formao do exoesporo (Fase VI);

7- Lise celular com liberao do esporo maduro (Fase VII)

Esporo rico em cido dipicolnico, componente que na forma de sal de clcio desempenha o papel de termorresistncia.

Simultaneamente ao processo de

esporulao, ocorre

produo de uma

incluso cristalina a

qual txica a larvas

de Lepidoptera,

Coleoptera, Diptera e

ainda nematides e

caros (FEITELSON et al, 1992; FEITELSON, 1994). Os cristais formados

so denominados

delta-endotoxinas, cuja

composio proteica

forma cristalogrfica

variam de acordo com

as linhagens de BT.

Os cristais formados so denominados

delta-endotoxinas, cuja

composio proteica

forma cristalogrfica

variam de acordo com

as linhagens de BT.

Lepidoptera O ciclo de vida dos lepidpteros engloba quatro etapas: ovo, larva

(quando especificado por lagarta), pupa (especificada como crislida)

e imago (a fase adulta).

Coleoptera

Diptera

Aedes aegypti Anopheles gambiae - vetor Malria

Nematides

Ao dos cristais de Bt em lepidpteras

pH alcalino do intestino Toxinas ativadas destroem as clulas do intestino

O intestino pra de funcionar, o pH reduz e os esporos

de Bt germinam. Com a morte do inseto, os esporos se

perpetuam no ambiente

Produo de Bt

Este bioinseticida tem como caracterstica a seleo natural

Deve ser economicamente e ambientalmente vivel.

Estes microrganismos podem desenvolver-se artificialmente(in vitro) e naturalmente(in vivo).

Em meio artificial (in vitro):

Pode ser produzido em larga escala

Utiliza tcnicas de fermentao.

Em meio natural ( in vivo):

Necessidade de um hospedeiro vivo para a sua multiplicao.

Necessidade de criao de insetos livres de doenas e com uma dieta artificial.

Produo de Bt

A produo desses bioinseticidas se faz necessria a seleo de uma linhagem isolada de

fontes naturais, os quais devem ser obtidos por

manipulao gentica, tendo as seguintes

caractersticas:

Boa adaptao ao processo fermentativo;

Maximizao da produo.

Produo de Bt

Condies adequadas:

So estudadas as condies timas de produo de

toxinas e linhagem mais potente ao processo

fermentativo;

Qualidade do fermentado:

A qualidade deste depender diretamente do

controle do processo de produo.

Processo Fermentativo

Para o desenvolvimento de bioinseticdas a base de Bt necessrio um processo denominado

fermentao submersa descontinua, que trata-se

de um processo de batelada.

Nesta fermentao um recipiente contendo meio de cultura lquido inoculado com o micro-

organismo sem haver acrscimo ou retirada do

meio fermentado.

Fermentao em meio solido

Inocula-se uma determinada cepa previamente

crescida em meio contendo caldo nutritivo

complementado com sais minerais como:

MgSO4, FeSO4, ZnSO4 e MnSO4

Este que deve ser mantido sob agitao constante

por 4 dias uma temperatura de 30C.

Preparao dos substratos do meio de

cultura:

Dois exemplos utilizando massas diferentes.

No primeiro caso foi utilizado 50 gramas de arroz

misturados com glucose de milho e farelo de soja

autoclavados por 20 minutos a uma temperatura de

120C e inoculados com 20ml da cepa e levados a estufa por 5 dias a uma temperatura de 30C.

Num segundo caso foi utilizado o procedimento foi o

mesmo do anterior diferindo apenas na quantidade

de arroz que neste foi 100g e na quantidade de

cepa que neste foi de 40ml.

Resultados do bioteste


No processo industrial so seguidos os seguintes

passos:

Pr inoculo( em frascos pequenos);

Pr fermentador(1/5 do volume da fermentao);

Fermentado final.

Durante todos essas etapas deve ser analisada a

cultura quanto a possveis contaminaes.

Os reatores utilizados nesse processo permitem o

controle adequado das condies de cultivo que so

as seguintes: temperatura, pH, aerao e agitao.


Composio do meio de cultura:

O meio de cultura composto basicamente por

gua, carbono e nitrognio estes que esto voltados

para biossntese de energia. E os minerais que so

responsveis pelo crescimento do microrganismo.

O balano adequado dos minerais auxiliam no

equilbrio do pH do caldo de fermentao.

O pH do caldo deve estar entre 5,4 e 8,4 e pode ser

controlado pela adio de nutrientes, no qual a

acidez provem de carboidratos e a alcalinidade de

protenas.

Separao de toxinas

As toxinas produzidas dividem-se em endo e exotoxinas;

As endotoxinas so aquelas ligadas a clula

microbiana, j as exotoxinas so excretadas no

meio de cultura.

O caso de estudo o Bt, este possui uma endotoxina

denominada delta-endotoxina e uma exotoxina

denominada beta- toxina.

Meios de Cultura

Os meios de cultura para o Bt possuem fontes de

nitrognio, carbono e sais minerais.

Fontes de carbono: Fornecem matria prima e energia para o desenvolvimento da bactria.

Fontes de nitrognio: Responsvel pela sntese proteica e cidos nucleicos.

Sais minerais: Responsvel pelo controle de osmolaridade celular.

Meios de cultura

Ensaio e Formulao

Diferentemente do inseticidas qumicos os quais os

ingredientes ativos so quimicamente definidos o

bioinseticida a base de Bt pode possuir ate 3

principios ativos, so eles:

Esporos

Cristais

Exotoxina

Portanto necessitam de um bioteste para verificar

sua eficcia.

Ensaio e Formulao

Bioteste para o Bt:

Esporos: Contagem dos esporos e bioensaios com

insetos para determinar a potencia do produto.

Esse bioteste no tem relao com a atividade da

toxina visto que o processo de obteno pode

modificar a atividade dos componentes txicos.

Ensaio e Formulao

O caldo fermentativo deve ser estabilizado antes de

sua utilizao a fim de no reduzir sua eficcia, pois

haver a remoo de fragmentos celulares e

compostos intermedirios da fermentao que

podem inibir o composto toxico.

Estabilizao feita realizada por lavagem e

centrifugao da biomassa com solues de pH

controlado permitindo assim a limpeza e

estabilizao da toxina.

Vantagens do uso dos Bioinseticidas

Mtodos de produo em bioreatores;

Utilizao dos mesmos equipamentos usados para aplicao de inseticidas qumicos;

Inocuidade mamferos e outros vertebrados;

Vantagens do uso dos Bioinseticidas

Amplo espectro de ao com alta especificidade;

No agride o meio ambiente;

No intoxicam trabalhadores e consumidores;

So mais especficos, tornando a praga menos resistentes;

Desvantagens do uso dos Bioinseticidas

Elevados custos para produo

Antes de ser comercializado o produto formulado deve passar

por testes de anlise de

qualidade que atestem a sua

potncia txica;

Testes que assegurem a segurana ambiental e

sade humana.

Comercializao dos Bioinseticidas

Nos Estados Unidos esses testes so regulamentados pela

Agncia de Proteo Ambiental;

No Brasil essa licena expedida pela ANVISA (Agncia

Nacional de Vigilncia

Sanitria);



A comercializao de bioinseticidas

correspondente cerca de 5% do mercado mundial

de pesticidas;

Estimam-se que os produtos base da bactria Bt corresponde a cerca de 90% do mercado

mundial de bioinseticidas

Os maiores produtores de produtos base de Bt so Estados Unidos e Canad , que respondem

por cerca de 50% da produo mundial

Comercializao dos Bioinseticidas em nvel Mundial

Os bioinseticidas base

de bactrias como o Bt so

os mais produzidos e

vendidos em todo o mundo

para o controle de lagartas desfolhadoras.

Comercializao dos Bioinseticidas no Brasil

No Brasil os

bioinseticidas mais

pesquisados so o do

Vrus da Poliedrose

Nuclear da lagarta-da-

soja Anticarsia gemmatalis.

Satisfao do cliente

Caractersticas:

- Fsicas;

- Qumicas;

- Microbiologicas;

- Envolvendo desde:

- Matria prima

- embalagens

- Segurana

- Formulao

- Eficincia a campo

Formulao

Principais tipos de

formulaes de

bioprodutos;

P seco;

P molhvel;

Grnulos;

leo emulsionvel;

Suspenso concentrada

Iscas

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