Alterações metabólicas diurnas em microalgas com acúmulo diferencial de reservas em duas fases do crescimento | Daytime metabolic changes in microalgae with differential accumulation of reserves in two phases growth

Existe um crescente interesse na utilização de microalgas para a produção de biocombustíveis, alimentos e outros produtos de valor comercial. As microalgas possuem grande capacidade de fixar CO2 atmosférico e acumular carbono, sobretudo na forma de amido e lipídeos. Entretanto, ainda pouco é conhecida a regulação da biossíntese de amido e lipídeos ao longo do curso diário da fotossíntese e as relações das variações desses metabólitos com o crescimento e a produção final de biomassa. Assim, faz-se necessário uma maior compreensão das vias metabólicas e sua regulação para compreender a fisiologia e os mecanismos envolvidos na biossíntese de amido e lipídeos. Dessa forma o presente trabalho objetivou estudar a biossíntese e degradação do amido, de açúcares e lipídeos ao longo do dia. Foram selecionadas duas espécies de microalgas verdes com diferentes taxas de crescimento e contrastantes quanto a produção de amido e lipídeos totais. Com base nestes critérios foram utilizadas Chlamydomonas reinhardtii CC125, que possui um elevado acúmulo de amido e baixo teor lipídico, e Monoraphidium irregulare BR023, que possui menor conteúdo de amido e maior conteúdo de lipídeo. A cepa de M. irregulare apresentou ao final do cultivo 2,5x106 células/mL, sendo inferior ao verificado para o cultivo de C. reinhardtii (3,5x106 células/mL). Para proteínas foram encontrados valores médios inferiores em M. irregulare aos observadoss em C. reinhardtii. Comportamento similar entre as cepas foi observado para os teores de aminoácidos totais. Verificou-se menores taxas de síntese e degradação de amido para M. irregulare em ambas as fases quando comparado com as respectivas taxas para C. reinhardtii. Foram observadas maiores intensidades de fluorescência para lipídeos em M. irregulare, o que indica que esta espécie apresenta maior teor de lipídeo durante o cultivo em relação a C. reinhardtii. Conclui-se que: (i) os teores de proteínas e aminoácidos estão relacionados diretamente com a taxa de crescimento celular; (ii) lipídeo apresenta variação constante ao longo do dia; (iii) amido apresenta comportamento em ritmo circadiano; (iv) a taxa de degradação mais rápida do amido acompanha o aumento do crescimento, como em C. reinhardtii.

There is a growing interest in using microalgae as a resource for biofuel production, food and other value products. Microalgae have great ability to fix atmospheric CO2 and accumulate carbon, mostly in the form of starch and lipids. However, it is still little known regulation of starch biosynthesis and lipid along the daily course of photosynthesis and the relationship of variations of these metabolites to the growth and final biomass production. Thus, a greater understanding of metabolic pathways it is necessary and its regulation to understand the physiology and the mechanisms involved in the biosynthesis of starch and lipids. Thus the present study investigated the biosynthesis and degradation of starch, sugars and lipids throughout the day. Two species of green microalgae with different growth rates and contrasting as the production of starch and total lipids selected. Based on these criteria were used Chlamydomonas reinhardtii CC125, which has a high accumulation of starch and low- fat, and Monoraphidium irregulare BR023, which has a lower starch content and higher content of lipid. The strain of M. irregulare showed at the end of cultivation 2.5x106 cells/ml, being lower than that for the cultivation of C. reinhardtii (3,5x106 cells/ml). For proteins found average in M. irregulare average values lower to observed for the C. reinhardtii. Similar behavior was observed among strains for total amino acid content. It was found lower rates of starch synthesis and degradation M. irregulare in both phases compared to the respective rates for C. reinhardtii. There was higher fluorescence intensities for lipids in M. irregulare, indicating that this species has a higher lipid content during cultivation. It concludes that: (i) the levels of proteins and amino acids are directly related to the rate of cell growth; (ii) lipid presents constant change throughout the day; (iii) starch shows behavior circadian rhythm; (iv) the faster degradation rate of the starch accompanies increased growth, as in C. reinhardtii.