Primera evidencia de actividad enzimática nitrilasa en Xylaria sp., y su relación con la biosíntesis de ácido indol-3-acético / First evidence of nitrilase enzymatic activity of Xylaria sp. and its relationship with the biosynthesis of indole-3-acetic acid

Resumen Muchos de los hongos degradadores de madera están implicados en la síntesis de metabolitos bioactivos de naturaleza antimicrobiana y terapéutica, así como de compuestos de importancia biotecnológica, incluyendo derivados indólicos, entre otros. Estos hongos brindan ciertos beneficios ecológicos a las plantas, entre los que se destacan la protección contra fitopatógenos y la promoción del crecimiento radicular. Xylaria sp. es un hongo degradador de celulosa (lignocelulolítico) con potencial biotecnológico. El ácido indol-3-acético (AIA) desempeña un papel sumamente importante en las interacciones planta-microorganismo, ya que es esencial para la fisiología y el correcto desarrollo morfológico vegetal. Se sabe que las enzimas nitrilo-hidrolíticas (nitrilasas) están involucradas en la síntesis de compuestos indólicos en las plantas, no obstante, se dispone de poca información acerca de la naturaleza de estas enzimas en el reino de los hongos. A través de una aproximación bioquímica y de genética molecular, se demuestra por primera vez que Xylaria sp. posee actividad enzimática nitrilasa utilizando compuestos ricos en nitrógeno y carbono como sustrato. La cepa estudiada aumentó sus niveles de expresión génica relativa y mostró crecimiento micelial, ambos en presencia de compuestos químicos como cianobenceno y KCN. Los resultados de este trabajo sugieren que el microorganismo es capaz de degradar moléculas nitrogenadas complejas. Por otra parte, mediante biofertilización con extractos fúngicos, se observó que Xylaria sp. promueve el desarrollo del sistema radicular de plántulas de Arabidopsis thaliana, además de sintetizar AIA.

Abstract Endophytic fungi inhabit plant tissues internally and asymptomatically, and many of them are involved in the synthesis of bioactive metabolites of antifungal and therapeutic nature, as well as other compounds of biotechnological importance including indole derivatives, among many others. Ecologically, they provide some benefits to plants including protection against phy-topathogens and promotion of root growth. In this sense, Xylaria sp. is a cellulose-decomposing fungus with biotechnological potential. It is worth mentioning that indole-3-acetic acid (IAA) also plays an extremely important role in plant-micro-organism interactions, as it is essential for physiology and proper plant morphological development. It is known that nitrile-hydrolytic enzymes (nitrilases) are involved in the synthesis of plant indole compounds; however, relatively little information is available concerning the nature of these enzymes in the fungal kingdom. In view of the above, through a biochemical and molecular-genetic approach, it has been demon-strated for the first time that Xylaria sp. carries out nitrile-hydrolytic enzyme activity using nitrogen and carbonrich compounds as substrate. The studied strain increased its relative gene expression levels and showed mycelial growth, both in the presence of chemical compounds such as cyanobenzene and KCN. Thus, the results of this work suggest that the micro-organism is capable of degrading complex nitrogenous molecules. On the other hand, through fungal biofertilization, it was observed that Xylaria sp. promotes the development of the root system of Arabidopsis thaliana seedlings, in addition to synthesizing IAA.

Uso de quitina e quitosana como adsorventes de amônia de efluentes aquícolas: revisão de literatura / Use of chitin and quitosan as adsorvents of ammonia of aquaculture effluents: a literature review / Uso de quitina y quitosana como adsorbentes de amonia de efluentes acuícolas: revisión de literatura

Os resíduos provenientes da aquicultura são derivados da ração e da excreção dos peixes e podem estar sedimentados, suspensos ou dissolvidos, ocasionando elevados valores de DBO, DQO, nitrogênio e fósforo. A produção de camarões no Brasil tem gerado elevadas quantidades de resíduos sólidos, tendo em vista que os exoesqueletos dos camarões correspondem a cerca de 40% do seu peso total, resultando num forte impacto ambiental. Diversas pesquisas envolvendo a quitina estão sendo desenvolvidas na área de tratamento de água, devido principalmente a sua capacidade de formar filme, sendo utilizada em sistemas filtrantes. Este polissacarídeo também pode ser utilizado como agente floculante no tratamento de efluentes, como adsorvente na clarificação de óleos, e principalmente na produção de quitosana. Atualmente a quitosana possui aplicações multidimensionais, desde áreas como a nutrição humana, biotecnologia, ciência dos materiais, indústria farmacêutica, agricultura, terapia genética e proteção ambiental. A quitosana é muito eficiente na remoção de poluentes em diferentes concentrações. Apresenta alta capacidade e grande velocidade de adsorção, boa eficiência e seletividade tanto em soluções que possuem altas ou baixas concentrações. O uso da biotecnologia, através do processo de adsorção utilizando adsorventes naturais e baratos, como a quitina e quitosana, minimiza os impactos ambientais da aquicultura tanto em relação aos provocados pelo lançamento de efluentes no meio ambiente quanto aos causados pelo descarte inadequado dos resíduos do processamento de camarões.(AU)

Aquaculture residues are derived from fish feed and excretion and may be sedimented, suspended or dissolved, resulting in high BOD, COD, nitrogen and phosphorus values. Shrimp production in Brazil has generated high amounts of solid waste, since shrimp exoskeletons account for about 40% of their total weight, resulting in a strong environmental impact. Several researches involving chitin are being developed in the area of water treatment, mainly due to its ability to form film, being used in filter systems. This polysaccharide can also be used as a flocculating agent in the treatment of effluents, as an adsorbent in the clarification of oils, and especially in the production of chitosan. Currently, chitosan has multidimensional applications, from areas such as human nutrition, biotechnology, materials science, pharmaceutical industry, agriculture, gene therapy and environmental protection. Chitosan is very efficient in the removal of pollutants at different concentrations. It presents high capacity and high adsorption velocity, good efficiency and selectivity both in solutions that have high or low concentrations. The use of biotechnology, through the adsorption process using natural and cheap adsorbents such as chitin and chitosan, minimizes the environmental impacts of aquaculture both in relation to those caused by the release of effluents into the environment and those caused by the inappropriate disposal of processing residues of shrimps.(AU)

Los residuos procedentes de la acuicultura se derivan de la ración y de la excreción de los peces y pueden estar sedimentados, suspendidos o disueltos, ocasionando elevados valores de DBO, DQO, nitrógeno y fósforo. La producción de camarones en Brasil ha generado grandes cantidades de residuos sólidos, teniendo en cuenta que los exoesqueletos de los camarones corresponden a cerca del 40% de su peso total, resultando en un fuerte impacto ambiental. Varias investigaciones involucrando la quitina se están desarrollando en el área de tratamiento de agua, debido principalmente a su capacidad de formar película, siendo utilizada en sistemas filtrantes. Este polisacárido también puede ser utilizado como agente floculante en el tratamiento de efluentes, como adsorbente en la clarificación de aceites, y principalmente en la producción de quitosana. Actualmente la quitosana posee aplicaciones multidimensionales, desde áreas como la nutrición humana, biotecnología, ciencia de los materiales, industria farmacéutica, agricultura, terapia genética y protección ambiental. La quitosana es muy eficiente en la eliminación de contaminantes en diferentes concentraciones. Presenta alta capacidad y gran velocidad de adsorción, buena eficiencia y selectividad tanto en soluciones que poseen altas o bajas concentraciones. El uso de la biotecnología, a través del proceso de adsorción utilizando adsorbentes naturales y baratos, como la quitina y quitosana, minimiza los impactos ambientales de la acuicultura tanto en relación a los provocados por el lanzamiento de efluentes en el medio ambiente en cuanto a los causados por el descarte inadecuado de los residuos del procesamiento de camarones.(AU)

Assessment of an artificial free-flow wetland system with water hyacinth (Eichhornia crassipes) for treating fish farming effluents / Evaluación de un humedal artificial con Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) para el tratamiento de efluentes piscícolas / Avaliação de uma zona húmida artificial com Jacinto de água (Eichhornia crassipes) no tratamento de efluentes piscícolas

Background: fish farming effluents are mainly composed of organic matter and are considered a source of environmental pollution. Objective: to evaluate the efficiency of an artificial free-flow wetland system using water hyacinth (Eichhornia crassipes) to treat fish farming effluents under various hydraulic loadings. Methods: effluents generated from fingerling ponds of Oreochromis sp. and Piaractus brachypomus were passed through a constructed wetland system (40 m long and 7.7 m wide) to measure NO2-, NO3-, NH4+, total phosphorus (TP), and Biochemical Oxygen Demand (BOD5) removal efficiency. The hydraulic retention time was measured for six months in five assessment phases under real production conditions by using five hydraulic loadings (44.9, 45.3, 43.1, 41.6, 42.0 cm/day). Results: the hydraulic retention time of the constructed wetland system was 1.6 days, and its removal efficiency rates were: 67.9% for NH4+, 32.1% for BOD5, 27.1% for NO2-, 23.0% for TP, and 16.7% for NO3-. Removal rate was positively correlated with the loading rate of total inorganic nitrogen during the five phases of this study (r=0.956). Also, highest removal values and efficiency increase were reached in phase 5. Conclusions: the free-flow wetland with E. crassipes is efficient for removing nitrogen compounds, TP and BOD5.

Antecedentes: el efluente piscícola se compone principalmente de materia orgánica y es la principal fuente de impactos ambientales negativos. Objetivo: evaluar la eficiencia de un humedal artificial de flujo libre con Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) en el tratamiento de efluentes piscícolas bajo diferentes cargas hidráulicas. Métodos: efluentes generados por estanques de alevinaje de Oreochromis sp. y Piaractus brachypomus se pasaron por el humedal artificial (40 m de largo y 7,7 m de ancho) y se determinó la eficiencia de eliminación de NO2-, NO3-, NH4+, fósforo total (TP) y BOD5 (Demanda Bioquímica de Oxigeno). Durante seis meses se determinó el tiempo de retención hidráulica en cinco fases de evaluación en condiciones reales de producción con cinco cargas hidráulicas (44,9, 45,3, 43,1, 41,6, 42,0 cm/día). Resultados: el tiempo de retención hidráulica del humedal artificial fue 1,6 días y registró eficiencias de eliminación de: NH4+ (67,9%), BOD5 (32,1%), NO2- (27,1%), TP (23,0%) y NO3- (16,7%). La velocidad de eliminación se correlacionó positivamente con la velocidad de carga del nitrógeno inorgánico total en las cinco fases de estudio (r=0,956); los mayores valores de eliminación y el incremento de su eficiencia se alcanzaron durante la fase 5. Conclusiones: el humedal artificial a flujo libre con E. crassipes es eficiente en la eliminación de compuestos nitrogenados, TP y BOD5.

Antecedentes: o efluente piscícola se compõe principalmente de matéria orgânica e essa é a principal fonte de impactos ambientais negativos. Objetivo: avaliar a eficiência de uma zona húmida artificial de fluxo livre com Jacinto de água (Eichhornia crassipes) para o tratamento de efluentes piscícolas sob diferentes cargas hidráulicas. Métodos: efluentes gerados por viveiros de alevinagem de Oreochromis sp e Piaractus brachypomus se passaram pela zona húmida (40 m de comprimento e 7,7 m de largura) e foi determinada a eficiência da eliminação de NO2-, NO3-, NH4+, fósforo total (FT) e BOD5. Durante seis meses determinou-se o tempo de retenção hidráulica em cinco estágios de avaliação em condições reais de produção com cinco cargas hidráulicas (44,9; 45,3; 43,1; 41,6 e 42,0 cm/dia). Resultados: o tempo de retenção hidráulica da zona húmida artificial foi de 1,6 dias e registrou eficiências de eliminação: NH4+ (67,9%), BOD5 (32,1%), NO2- (27,1%), FT (23,0%) e NO3- (16,7%). A velocidade de eliminação correlacionou-se positivamente com a velocidade de carga do nitrogênio inorgânico total durante os cinco estágios de estudo (r=0,956); os valores de eliminação maiores e o incremento da sua eficiência se alcançaram durante o estágio 5. Conclusões: a zona húmida artificial a fluxo livre com E. crassipes é eficiente na eliminação de compostos nitrogenados, FT e BOD5.

Metabolismo de compuestos nitrogenados / Metabolism of nitrogen compounds

Se ofrece a los estudiantes y profesores de las ciencias médicas un material de apoyo en la docencia para lograr un mejoramiento en el estudio y la compresión de las asignaturas Morfofisiología Humana I y IV, en las cuales se tratan aspectos relacionados con el metabolismo de los compuestos biológicos que contienen nitrógeno en su estructura, fundamentalmente el amoníaco, los aminoácidos, las porfirinas, los nucleótidos, las proteínas y los ácidos nucleicos; y con las enfermedades que pueden producir ictericia (ocasionada por alteraciones en el metabolismo normal de la bilirrubina, el amoníaco y otros compuestos bioquímicos).

A support tool for teaching to achieve an improvement in the study and understanding of the subjects Human Morfophysiology I and IV is prepared for students and professors of the medical sciences. It deals with aspects related to the metabolism of the biological compounds which contain nitrogen in their structures, mainly the ammonia, the amino acids, porphines, nucleotides, proteins and the nucleic acids; and with the diseases that can produce jaundice (caused by changes in the normal metabolism of bilirubin, ammonia and other biochemical compounds).

Resistencia a la insulina y cambios metabólicos en adultos obesos / Insulin resistance and metabolic changes in obese adults

Introducción: la relación obesidad-resistencia insulínica-diabetes mellitus-hipertensión arterial adquiere cada día mayor importancia, por el papel cada vez más relevante de la obesidad en el desarrollo de cada una de ellas. Los obesos constituyen alrededor de 20 a 30 por ciento de la población cubana, y esta enfermedad o condición patológica cada día se torna un problema más importante. Objetivo: estudiar la relación entre el grado de obesidad y la resistencia a la insulina en sujetos obesos, así como posibles cambios en el metabolismo lipídico y de compuestos nitrogenados.Métodos: se realizó un estudio observacional con individuos adultos obesos de ambos sexos entre 18 y 60 años de edad, atendidos en el Instituto Nacional de Endocrinología en el período comprendido entre 2006 y 2008. También fueron incluidos sujetos aparentemente sanos, normopesos, seleccionados en instituciones de salud de la atención primaria del municipio Plaza. Todos los sujetos (N=214) fueron clasificados en 4 grupos: normopesos (IMC entre 18,5 y 24,9), preobesos I (IMC entre 25 y 29,9), obeso grado II (IMC de 30 a 34,9), obeso grado III (IMC de 35 a 39,9). Además del examen clínico y mediciones antropométricas se tomó una muestra de sangre en ayunas para determinar en el suero los analitos siguientes: glucemia, insulina, colesterol total, triglicéridos, creatinina y ácido úrico. Se calculó además la resistencia a la insulina a partir de la glucemia y la cifra de insulinemia según el índice HOMA. Resultados: se observó una asociación significativa entre la circunferencia abdominal y el índice de masa corporal con el valor del índice resistencia a la insulina. Además, esta mostró una correlación significativa (p< 0,05) con la cifra de ácido úrico en plasma. Se observó que a medida que fue mayor el índice de masa corporal también se observaron incrementos importantes en los valores medios en plasma de glucosa, insulina, triglicéridos, colesterol total, creatinina y ácido úrico. Conclusión: a medida que progresa la obesidad tienen lugar importantes cambios metabólicos en el metabolismo glucídico, lipídico y también de algunos compuestos nitrogenados como la creatinina y el ácido úrico(AU)

Introduction: the relation obesity-insulin resistance-diabetes mellitus-high blood pressure is more and more significant due to the more relevant role of obesity in the development of each of them. The obese persons are about the 20 to 30 percent of Cuban population and this disease or pathologic condition every day is a more important health problem. Objective: an observational study was conducted in obese adult subjects of both sexes aged between 18 and 60, seen in the National Institute of Endocrinology from 2006 to 2008. In present study also were included those subjects apparently healthy, with a normal height, selected from health institutions of primary care of Plaza municipality. All subjects (N= 214) were classified in 4 groups: body mass index (BMI) between 18,5 and 24,9), pre-obese I (BMI between 25 and 29,9), obese grade II (BMI from 30 to 34,9), obese grade III (BMI between 35 and 39,9). As well as the clinical examination and anthropometric measurements, a fasting blood sample was taught to determine the following serum analytes: glycemia, insulin, to total cholesterol, triglycerides, creatinine and uric acid. Also, the insulin resistance was measured from glycemia and the insulinemia figure according HOMA index. Results: there was a significant association between abdominal circumference and the body mass index with the insulin resistance rate. Also, this showed a significant correlation (p< 0,05) with the uric acid figure in plasma. It was noted the as the body mass index was greater there were significant increases mean values in glucose plasma, insulin, triglycerides, total cholesterol, creatinine and uric acid. Conclusion: according to a progression in obesity there are significant metabolic changes in glucidic and lipid metabolism and also in some nitrogenous compounds like the creatinine and uric acid(AU)

Metabolismos microbianos involucrados en procesos avanzados para la remoción de nitrógeno, una revisión prospectiva / Microbial metabolisms over advanced processes for nitrogen removal, a prospective review

Los procesos avanzados para la remoción de nitrógeno están íntimamente relacionados con los metabolismos de las comunidades microbianas que intervienen en las transformaciones del mismo. Para el diseño, la optimización o el mejoramiento de los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas, el ingeniero y el microbiólogo en forma conjunta, han logrado configurar reactores terciarios adecuados para el desenvolvimiento de estas comunidades, obteniendo altas eficiencias de remoción de los nutrientes. Este artículo presenta una revisión sobre la actividad bacteriana y su aplicación en los sistemas de tratamiento, inicia conceptualizando la influencia de los microorganismos y de la actividad humana en el ciclo global del nitrógeno, para después hacer un análisis de los procesos particulares en los cuales los microorganismos intervienen. Se clasifican e incluyen nuevas evidencias de metabolismos relacionados, y se describen como ejemplos algunos de los procesos de tratamiento terciario para aguas residuales desarrollados con éxito en las últimas décadas.

Advanced processes for nitrogen removal are intimately related to the microbial community metabolisms that take part in the transformations. For the design, optimization or improvement of domestic waste water treatment systems, engineers and microbiologists working together, have managed to implemented suitable tertiary reactors for the development of these communities, improving the efficiency of nutrient removal. This article presents a revision of the bacterial activity and its application in treatment systems. The article begins by giving an explanation about the influence of microorganism and human activity on the global nitrogen cycle. Then, it analyzes the particular processes in which the microorganisms take part. New evidence of related metabolisms are classified and included. Some of the processes of wastewater tertiary treatment, successfully developed over the last decades, are described as examples.