Com o objetivo de determinar as isotermas de adsorção de sais de cádmio por Saccharomyces cerevisiae, foram utilizados os sais acetato, cloreto, nitrato e sulfato, nas concentrações de 5; 10; 20; 40; 60; 80 e 100 mg L-1. A biomassa foi produzida a partir de uma cultura starter de Saccharomyces cerevisiae IZ 1904. Após o contato de 16h, a biomassa foi separada por centrifugação e o teor de cádmio residual foi determinado no sobrenadante por spectrofotometria de absorção atômica. Para os quatro sais empregados foi observado um acúmulo crescente de cádmio nas concentrações de 5; 10; 20; 40. Nas concentrações de 60; 80 e 100 mg L-1 foi observado um decréscimo do acúmulo do metal, evidenciando danos da parede celular, os quais não sempre acompanhados de iguais danos da membrana, visualizados por microscopia eletrônica de varredura / not available

Esta dissertação consiste da avaliação do comportamento geoquímico do Cádmio em ambiente tropical. Parte dos dados obtidos provem de investigação bibliográfica na qual comprova-se que em solos, os principais fatores que determinam a retenção e a mobilidade do cádmio são: pH, Eh, granulometria, conteúdos em óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio e argilominerais, conteúdos em matéria orgânica, presença de cátions que disputam os mesmos sítios cristaloquímicos e concentração inicial de metal. Com base na literatura consultada, verifica-se serem os elementos determinantes na delimitação da adsorção ou disponibilidade do cádmio em ambiente tropical os seguintes em ordem de importância: 1. A existência de quantidades de hidróxidos de Fe e Al nos solos favorecem a retenção de Cd 2. A presença de matéria orgânica propicia retenção de Cd principalmente face a existência de espessos horizontes A (húmico) em ambientes tropicais 3. Solos com pH ácido induzem a disponibilidade de Cd e pH básico, sua retenção sob formas adsorvidas ou precipitadas 4. A presença de minerais de cálcio propiciam retenção de Cd 5. A fração granulométrica argila conduz a uma maior adsorção de Cd 6. E finalmente, Eh redutores indisponibilizam o Cd através da precipitação de CdS. Após esta investigação, foi analisado um caso prático onde se delinearam os possíveis processos de retenção e mobilidade do cádmio em uma vertente composta por sedimentos argilosos recobertos por latossolo, localizada nas proximidades de uma lagoa de infiltração industrial. Foram realizadas para esse estudo análises químicas totais em amostras de latossolo e dos sedimentos em pontos no interior, a juzante e a montante da antiga lagoa de infiltração a fim de se determinar possíveis associações entre o cádmio e elementos como ferro, alumínio e silício, que compõem os minerais de alteração presentes: goethita, óxidos e hidróxidos de ferro amorfos, caolinita e gibbsita, capazes de reter o cádmio. Foram também utilizados para esse estudo, dados de pH, granulometria e de conteúdos em matéria orgânica. Os resultados demonstram que o latossolo, embora apresente pH ácido, propício à mobilização do cádmio, retém a maior parte desse metal, provavelmente através de processos de adsorção pelos óxidos e hidróxidos amorfos e cristalinos de ferro, pela caolinita e pela gibbsita. Verifica-se também uma provável associação entre o cádmio e a fração argila. Quanto a provável associação da matéria orgânica com o cádmio, largamente mencionada na literatura clássica, verificou-se não haver relação aparente entre o metal e a matéria orgânica no caso estudado. Por outro lado, identificaram-se indícios de precipitação de sulfeto de cádmio abaixo do nível hidrostático e correlação positiva entre os teores de cádmio e de cálcio que devem estar indicando processos de adsorção de cádmio por minerais de cálcio através de substituição isomórfica. / This dissertation consists of the evaluation of the geochemistry behavior of the Cadmium in tropical conditions. Part of the obtained data prove of bibliographical investigation in the which is proven that in soils, the main factors that determine the retention and the mobility of cadmium are: pH, Eh, contents in clay particles, contents in oxides and hydroxides of iron and aluminum and layer silicates, contents in organic matter, presence of calcium, that replaces cadmium and initial concentration of the metal. With base in the consulted literature, it is verified be the decisive elements in the delimitation of the adsorption or disponibility of the Cadmium in tropical conditions the following ones in order of importance: 1. High amounts of hydroxides of Fe and Al in the soils propitiate retention of Cd 2. Presence of organic matter propitiates retention of Cd 3. Soils with acid pH induce the disponibility of Cd and pH basic; its retention under forms adsorbed or precipitates 4. The presence of minerals of calcium propitiates retention of Cd 5. The clay fraction determines larger adsorption of Cd 6. Reducing conditions provides the immobility of Cd from the Cds precipitation. After this investigation, a practical case was analyzed where the possible retention and mobility processes of the cadmium were delineated in a section composed by loamy sediments covered by ferralsols, located in the proximity of an industrial infiltration lake. For that study were accomplished total chemical analyses in samples of the ferralsols and of the sediments in points in the neighboring of the old infiltration lake. In the order to be determined possible associations between the cadmium and elements as iron, aluminum and silicon that compose the present alteration minerals: goethite, oxides and amorphous hydroxides of iron, kaolinite and gibbsite. These minerals are capable to adsorb the cadmium. Were also used for that study, pH data, clay and organic matter contents. The results demonstrate that the ferralsols, although it presents acid pH favorable to the mobilization of the cadmium, contains most of that metal, probably through processes of adsorption by amorphous and crystalline hydrous oxides of iron and aluminum, by the kaolinite and by gibbsite. It is also verified a probable association between the cadmium and the clay fraction. It was not verified apparent relationship between the metal and the organic matter in the studied case. On the other hand, it was identified indications of precipitation of cadmium sulfate below the water level and positive correlation among the contents of cadmium and of calcium that should be indicating processes of adsorption of cadmium for minerals of calcium through isomorphic substitution.

Com o objetivo de determinar as isotermas de adsorção de sais de cádmio por Saccharomyces cerevisiae, foram utilizados os sais acetato, cloreto, nitrato e sulfato, nas concentrações de 5; 10; 20; 40; 60; 80 e 100 mg L-1. A biomassa foi produzida a partir de uma cultura starter de Saccharomyces cerevisiae IZ 1904. Após o contato de 16h, a biomassa foi separada por centrifugação e o teor de cádmio residual foi determinado no sobrenadante por spectrofotometria de absorção atômica. Para os quatro sais empregados foi observado um acúmulo crescente de cádmio nas concentrações de 5; 10; 20; 40. Nas concentrações de 60; 80 e 100 mg L-1 foi observado um decréscimo do acúmulo do metal, evidenciando danos da parede celular, os quais não sempre acompanhados de iguais danos da membrana, visualizados por microscopia eletrônica de varredura / not available

O cádmio é um metal pesado com propriedades tóxicas e carcinogênicas. A toxicidade deste metal pode ser resultado da sua habilidade de (i) formar complexos com a glutationa, gerando aumento do estresse oxidativo, (ii) competir com o zinco por sítios de ligação em proteínas, (iii) causar quebras de fita simples no DNA e (iv) inibir a via associada ao reparo de erros no emparelhamento de bases do DNA. A absorção de cádmio para o interior celular pode ser feita por proteínas que transportam metais essenciais como zinco, cálcio, manganês e ferro, tal como a proteína Zrt1 de leveduras (transportador de alta afinidade para zinco). Em Saccharomyces cerevisiae, o mecanismo de desintoxicação de cádmio mais conhecido envolve a conjugação do metal com glutationa, formandos complexos Cd.[GS]2, que são transportados para o interior do vacúolo pela proteína Ycf1. Além disso, sabe-se que alguns poucos metais essenciais são capazes de reduzir a toxicidade do cádmio. O objetivo do presente estudo foi verificar o efeito protetor de íons de magnésio e cálcio contra os danos causados pelo cádmio em linhagens de S. cerevisiae mutantes para proteínas envolvidas com a homeostase de cádmio (gsh1 , ycf1 e zrt1 ). Além disso, foi avaliado o envolvimento de proteínas transportadoras de cálcio presentes no complexo de Golgi e vacúolo (Pmr1p e Pmc1p, respectivamente) com a desintoxicação de cádmio por vesículas da via secretória de S. cerevisiae. Os resultados demonstram que, tanto na linhagem selvagem quanto nas mutantes gsh1 , ycf1 e zrt , a presença de íons de cálcio ou magnésio é capaz de proteger as células contra os efeitos tóxicos do cádmio. Essa proteção está associada a uma redução do conteúdo intracelular de cádmio que ocorre nos tratamentos simultâneos com magnésio e cálcio. Em relação aos transportadores de cálcio, foi possível observar que a linhagem pmc1 não é sensível à cádmio enquanto que a linhagem pmr1 é altamente sensível a presença do metal. Para confirmar o envolvimento da proteína Pmr1 com a desintoxicação de cádmio, a linhagem pmr1. foi submetida a um ensaio de complementação fenotípica utilizando-se um vetor centromérico contendo o gene PMR1. Os resultados deste ensaio confirmaram que o fenótipo de sensibilidade a cádmio da linhagem pmr1. pode ser revertido pela presença de uma cópia funcional do gene PMR1. Adicionalmente, os resultados utilizando PIXE (Particle Induced X- Ray Emission) para quantificar o conteúdo intracelular de cádmio mostraram que na pmr1. o acúmulo intracelular de íons Cd2+ é três vezes maior doque na linhagem selvagem e na linhagem pmr1. contendo o vetor com o gene PMR1 funcional. A proteína Pmr1 é responsável pelo acúmulo de cálcio em vesículas do complexo de Golgi, as quais podem ser destinadas para a via secretória de S. cerevisae. Considerando os resultados obtidos neste trabalho e a similaridade entre os íons Ca2+ e Cd2+ em termos de raio atômico, é possível inferir que o cádmio, assim como o cálcio, pode ser bombeado para o interior do Golgi pela Pmr1p e posteriormente transportado pela via secretória. Sendo assim, este trabalho descreve desintoxicação de cádmio envolvendo a eliminação do metal pela via secretória de S. cerevisiae. / Cadmium is a heavy metal with toxic and carcinogenic properties. The toxicity of this metal depends on its ability to: (I) produce complexes with glutathione, therefore increasing oxidative stress, (II) compete with zinc for binding to proteins, (III) cause DNA chain single breaks, and (IV) inhibit the mismatch repair pathway associated. Cadmium uptake into the cell occurs through proteins that transport essential metals, such as calcium, zinc, manganese, and iron, such as the yeast Zrt1 protein transporter with high zinc affinity. In Saccharomyces cerevisiae, the best known cadmium detoxification mechanism involves metal coupling with glutathione, forming the complex Cd[GS]2, which is carried inside to the vacuole through the Ycf1 protein. Moreover, it is well known that some essential metals are capable of reducing cadmium toxicity. The aim of the present study was to verify the protective effect of magnesium and calcium ions against the damages caused by cadmium in S. cerevisiae strains mutant for proteins involved with cadmium homeostasis (gsh1 , ycf1 e zrt1 ). In addition, the involvement of a calcium transporter present in the Golgi apparatus and in the vacuole (Pmr1p and Pmc1p, respectively) with the detoxification of cadmium by vesicles of the secretory pathway of S. cerevisiae was evaluated.The results demonstrated that both in the wild type strain and in gsh1 , ycf1 , and zrt mutant strains, the presence of calcium or magnesium ions was able to protect cells against the toxic effect of cadmium. This protection was associated with a reduction of intracellular cadmium content that occurs in the simultaneous treatments with magnesium and calcium As to calcium transporters, it was possible to observe that pmc1. is not sensitive to cadmium, whereas pmr1. is highly sensitive to the presence of this metal. In order to confirm the involvement of Pmr1p with cadmium detoxification, pmr1. strains were submitted to a phenotypic complementation assay using centromeric vector containing PMR1 gene. The results of this assay confirmed that pmr1. cadmium sensitive phenotype can be reversed by the presence of a functional copy of PMR1 gene. Additionally, when using PIXE (Particle Induced X Ray Emission) to quantify intracellular cadmium content, results showed that pmr1. intracellular accumulation of Cd2+ ions is three times higher than in the wild type strain, and the pmr1. containing the vector with PMR1 functional gene.Pmr1 protein is responsible for the accumulation of calcium in vesicles of Golgi apparatus, which can be directed to the secretory pathway of S. cerevisae. Considering the results obtained in this study, and the similarity between Ca2+ and Cd2+ ions in terms of atomic radius, it is possible to infer that both cadmium and calcium can be pumped inside the Golgi apparatus by Pmr1p, and later transported by the secretory pathway. Therefore, this work describes cadmium detoxification involving the elimination of this metal by the secretory pathway of S. cerevisiae.

CAMPOS, O. S. Estudo Mecanístico da Eletrodeposição de Cádmio em Meio de Sulfato Ácido. 2011. 45 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2014-11-26T22:34:52Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_oscampos.pdf: 938891 bytes, checksum: 170c80aaa846defc16b0b360c53792fb (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-18T22:49:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_oscampos.pdf: 938891 bytes, checksum: 170c80aaa846defc16b0b360c53792fb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T22:49:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_oscampos.pdf: 938891 bytes, checksum: 170c80aaa846defc16b0b360c53792fb (MD5) Previous issue date: 2011 / This work describes a mechanistical proposition for cadmium electrodeposition in acid sulfate medium on platinum substrate using electrochemical techniques. The cadmium electrodeposition studies were carried in sodium sulfate 1 mol L–1 medium containing cadmium sulfate 10–2 mol L–1, which the pH of the solutions were adjusted with analytical grade sulfuric acid. The pH interval of the work solutions were ranged between 1 and 3. In all studied medium, the potentiostatic polarization curves showed a diffusional plateau which obeys the Levich equation. The interfacial pH studies showed the influence of acid–base equilibrium of bisulfate ion with the formation of a coordination compound Cd(HSO4)+ in platinum electrode. It is proposed that the cadmium ion associated in acid–base equilibrium of bisulfate ion, deposits as cadmium bisulfate at an irreversible step, and followed by a reversible metallic deposition of cadmium with the leaving of bisulfate ion, and this step is slower than the first one. Then, a mathematical model was calculated for the mechanism proposed, and qualitative studies were carried regarding to the polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy behavior / Este trabalho descreve uma proposição mecanística para a deposição de cádmio em meio de sulfato ácido sobre substrato de platina utilizando técnicas eletroquímicas. Os estudos de eletrodeposição de cádmio foram feitas em meio de sulfato de sódio 1 mol L–1 contendo 10–2 mol L–1 de sulfato de cádmio, em que o pH das soluções foi ajustado com ácido sulfúrico PA. O intervalo de pH das soluções de trabalho foi variado entre 1 e 3. Em todos os meios estudados, as curvas de polarização potenciostática mostraram a formação de um patamar difusional que obedece a equação de Levich. Os estudos de pH local revelaram a influência do equilíbrio ácido–base do íon bissulfato com formação de compostos de coordenação Cd(HSO4)+ no eletrodo de platina. Propõe-se que o íon cádmio, associado ao equilíbrio ácido–base do íon bissulfato, deposita como bissulfato de cádmio numa etapa irreversível, e seguida pela deposição de cádmio metálico reversível com a saída do íon bissulfato, sendo esta última etapa mais lenta que a primeira. Desse modo, foi calculado um modelo matemático para o mecanismo proposto, sendo realizados estudos qualitativos em relação ao comportamento da curva de polarização e do espectro de impedância eletroquímica

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6349_Clebson de Jesus Macrino.pdf: 2390080 bytes, checksum: 87246ec7c9d915a18faa3808a0440bae (MD5) Previous issue date: 2013-03-11 / Neste trabalho é descrito a síntese e caracterização dos compostos de picratos de lantanídeos (III), [Ln(pic)3], pic = C6H2N3O7 e (Ln = Eu e Gd). com a 2-aza-ciclooctanona, C7H13NO, (OEN), e N-metil-2-aza-cicloheptanona, C6H10NO(CH3),(NMK), Os compostos de estequiometria [Eu(pic)3.(H2O)11], [Eu(pic)3.(OEN)3] e [Eu(pic)3.(NMK)3] foram sintetizados e caracterizados por procedimentos microanalíticos, infravermelho e medidas de luminescência. A presença das bandas assNO2 e sNO2 devida aos íons picratos e o deslocamento da frequência de estiramento CO das lactamas apresentadas no espectro vibracional dos compostos para regiões de menores energia indicam a coordenação dos ligantes ao centro metálico lantanídico. O efeito da substituição dos respectivos ligantes 2-aza-ciclooctanona e N-metil-2-aza-cicloheptanona no composto picrato de európio (III) hidratado, foi investigado a fim de verificar a influência destes ligantes nas propriedades luminescentes dos respectivos complexos. Foram observadas nos respectivos espectros de emissão as transições características do íon Eu3+. Os estados tripletos dos ligantes foram obtidos por meio dos espectros de fosforescência dos compostos de gadolínio, permitindo dessa forma correlacioná-los com o nível emissor 5D0 do íon Eu3+. Os parâmetros de intensidades experimentais de Judd-Ofeld (Ω2 e Ω4) e o R02 foram determinados afim de se avaliar o grau de covalência dos compostos e o efeito da força do campo ligante sobre o íon Eu3+. A taxa de decaimento espontâneo radiativo (Arad), não radiativo (Anrad), tempo de vida (τ) e a eficiência quântica (η) foram calculados e correlacionados entre os compostos preparados com o objetivo de se avaliar a eficiência de emissão de cada composto. O diagrama de cromaticidade foi usado para avaliar o grau de pureza da emissão de cada composto. A estrutura do composto [Eu(pic)3.(OEN)3] foi determinada através da técnica de difração de raios-X pelo método do monocristal, a qual permitiu fazer uma correlação com o respectivo espectro de emissão do composto.

O cádmio é um metal pesado com propriedades tóxicas e carcinogênicas. A toxicidade deste metal pode ser resultado da sua habilidade de (i) formar complexos com a glutationa, gerando aumento do estresse oxidativo, (ii) competir com o zinco por sítios de ligação em proteínas, (iii) causar quebras de fita simples no DNA e (iv) inibir a via associada ao reparo de erros no emparelhamento de bases do DNA. A absorção de cádmio para o interior celular pode ser feita por proteínas que transportam metais essenciais como zinco, cálcio, manganês e ferro, tal como a proteína Zrt1 de leveduras (transportador de alta afinidade para zinco). Em Saccharomyces cerevisiae, o mecanismo de desintoxicação de cádmio mais conhecido envolve a conjugação do metal com glutationa, formandos complexos Cd.[GS]2, que são transportados para o interior do vacúolo pela proteína Ycf1. Além disso, sabe-se que alguns poucos metais essenciais são capazes de reduzir a toxicidade do cádmio. O objetivo do presente estudo foi verificar o efeito protetor de íons de magnésio e cálcio contra os danos causados pelo cádmio em linhagens de S. cerevisiae mutantes para proteínas envolvidas com a homeostase de cádmio (gsh1 , ycf1 e zrt1 ). Além disso, foi avaliado o envolvimento de proteínas transportadoras de cálcio presentes no complexo de Golgi e vacúolo (Pmr1p e Pmc1p, respectivamente) com a desintoxicação de cádmio por vesículas da via secretória de S. cerevisiae. Os resultados demonstram que, tanto na linhagem selvagem quanto nas mutantes gsh1 , ycf1 e zrt , a presença de íons de cálcio ou magnésio é capaz de proteger as células contra os efeitos tóxicos do cádmio. Essa proteção está associada a uma redução do conteúdo intracelular de cádmio que ocorre nos tratamentos simultâneos com magnésio e cálcio. Em relação aos transportadores de cálcio, foi possível observar que a linhagem pmc1 não é sensível à cádmio enquanto que a linhagem pmr1 é altamente sensível a presença do metal. Para confirmar o envolvimento da proteína Pmr1 com a desintoxicação de cádmio, a linhagem pmr1. foi submetida a um ensaio de complementação fenotípica utilizando-se um vetor centromérico contendo o gene PMR1. Os resultados deste ensaio confirmaram que o fenótipo de sensibilidade a cádmio da linhagem pmr1. pode ser revertido pela presença de uma cópia funcional do gene PMR1. Adicionalmente, os resultados utilizando PIXE (Particle Induced X- Ray Emission) para quantificar o conteúdo intracelular de cádmio mostraram que na pmr1. o acúmulo intracelular de íons Cd2+ é três vezes maior doque na linhagem selvagem e na linhagem pmr1. contendo o vetor com o gene PMR1 funcional. A proteína Pmr1 é responsável pelo acúmulo de cálcio em vesículas do complexo de Golgi, as quais podem ser destinadas para a via secretória de S. cerevisae. Considerando os resultados obtidos neste trabalho e a similaridade entre os íons Ca2+ e Cd2+ em termos de raio atômico, é possível inferir que o cádmio, assim como o cálcio, pode ser bombeado para o interior do Golgi pela Pmr1p e posteriormente transportado pela via secretória. Sendo assim, este trabalho descreve desintoxicação de cádmio envolvendo a eliminação do metal pela via secretória de S. cerevisiae. / Cadmium is a heavy metal with toxic and carcinogenic properties. The toxicity of this metal depends on its ability to: (I) produce complexes with glutathione, therefore increasing oxidative stress, (II) compete with zinc for binding to proteins, (III) cause DNA chain single breaks, and (IV) inhibit the mismatch repair pathway associated. Cadmium uptake into the cell occurs through proteins that transport essential metals, such as calcium, zinc, manganese, and iron, such as the yeast Zrt1 protein transporter with high zinc affinity. In Saccharomyces cerevisiae, the best known cadmium detoxification mechanism involves metal coupling with glutathione, forming the complex Cd[GS]2, which is carried inside to the vacuole through the Ycf1 protein. Moreover, it is well known that some essential metals are capable of reducing cadmium toxicity. The aim of the present study was to verify the protective effect of magnesium and calcium ions against the damages caused by cadmium in S. cerevisiae strains mutant for proteins involved with cadmium homeostasis (gsh1 , ycf1 e zrt1 ). In addition, the involvement of a calcium transporter present in the Golgi apparatus and in the vacuole (Pmr1p and Pmc1p, respectively) with the detoxification of cadmium by vesicles of the secretory pathway of S. cerevisiae was evaluated.The results demonstrated that both in the wild type strain and in gsh1 , ycf1 , and zrt mutant strains, the presence of calcium or magnesium ions was able to protect cells against the toxic effect of cadmium. This protection was associated with a reduction of intracellular cadmium content that occurs in the simultaneous treatments with magnesium and calcium As to calcium transporters, it was possible to observe that pmc1. is not sensitive to cadmium, whereas pmr1. is highly sensitive to the presence of this metal. In order to confirm the involvement of Pmr1p with cadmium detoxification, pmr1. strains were submitted to a phenotypic complementation assay using centromeric vector containing PMR1 gene. The results of this assay confirmed that pmr1. cadmium sensitive phenotype can be reversed by the presence of a functional copy of PMR1 gene. Additionally, when using PIXE (Particle Induced X Ray Emission) to quantify intracellular cadmium content, results showed that pmr1. intracellular accumulation of Cd2+ ions is three times higher than in the wild type strain, and the pmr1. containing the vector with PMR1 functional gene.Pmr1 protein is responsible for the accumulation of calcium in vesicles of Golgi apparatus, which can be directed to the secretory pathway of S. cerevisae. Considering the results obtained in this study, and the similarity between Ca2+ and Cd2+ ions in terms of atomic radius, it is possible to infer that both cadmium and calcium can be pumped inside the Golgi apparatus by Pmr1p, and later transported by the secretory pathway. Therefore, this work describes cadmium detoxification involving the elimination of this metal by the secretory pathway of S. cerevisiae.

Esta dissertação consiste da avaliação do comportamento geoquímico do Cádmio em ambiente tropical. Parte dos dados obtidos provem de investigação bibliográfica na qual comprova-se que em solos, os principais fatores que determinam a retenção e a mobilidade do cádmio são: pH, Eh, granulometria, conteúdos em óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio e argilominerais, conteúdos em matéria orgânica, presença de cátions que disputam os mesmos sítios cristaloquímicos e concentração inicial de metal. Com base na literatura consultada, verifica-se serem os elementos determinantes na delimitação da adsorção ou disponibilidade do cádmio em ambiente tropical os seguintes em ordem de importância: 1. A existência de quantidades de hidróxidos de Fe e Al nos solos favorecem a retenção de Cd 2. A presença de matéria orgânica propicia retenção de Cd principalmente face a existência de espessos horizontes A (húmico) em ambientes tropicais 3. Solos com pH ácido induzem a disponibilidade de Cd e pH básico, sua retenção sob formas adsorvidas ou precipitadas 4. A presença de minerais de cálcio propiciam retenção de Cd 5. A fração granulométrica argila conduz a uma maior adsorção de Cd 6. E finalmente, Eh redutores indisponibilizam o Cd através da precipitação de CdS. Após esta investigação, foi analisado um caso prático onde se delinearam os possíveis processos de retenção e mobilidade do cádmio em uma vertente composta por sedimentos argilosos recobertos por latossolo, localizada nas proximidades de uma lagoa de infiltração industrial. Foram realizadas para esse estudo análises químicas totais em amostras de latossolo e dos sedimentos em pontos no interior, a juzante e a montante da antiga lagoa de infiltração a fim de se determinar possíveis associações entre o cádmio e elementos como ferro, alumínio e silício, que compõem os minerais de alteração presentes: goethita, óxidos e hidróxidos de ferro amorfos, caolinita e gibbsita, capazes de reter o cádmio. Foram também utilizados para esse estudo, dados de pH, granulometria e de conteúdos em matéria orgânica. Os resultados demonstram que o latossolo, embora apresente pH ácido, propício à mobilização do cádmio, retém a maior parte desse metal, provavelmente através de processos de adsorção pelos óxidos e hidróxidos amorfos e cristalinos de ferro, pela caolinita e pela gibbsita. Verifica-se também uma provável associação entre o cádmio e a fração argila. Quanto a provável associação da matéria orgânica com o cádmio, largamente mencionada na literatura clássica, verificou-se não haver relação aparente entre o metal e a matéria orgânica no caso estudado. Por outro lado, identificaram-se indícios de precipitação de sulfeto de cádmio abaixo do nível hidrostático e correlação positiva entre os teores de cádmio e de cálcio que devem estar indicando processos de adsorção de cádmio por minerais de cálcio através de substituição isomórfica. / This dissertation consists of the evaluation of the geochemistry behavior of the Cadmium in tropical conditions. Part of the obtained data prove of bibliographical investigation in the which is proven that in soils, the main factors that determine the retention and the mobility of cadmium are: pH, Eh, contents in clay particles, contents in oxides and hydroxides of iron and aluminum and layer silicates, contents in organic matter, presence of calcium, that replaces cadmium and initial concentration of the metal. With base in the consulted literature, it is verified be the decisive elements in the delimitation of the adsorption or disponibility of the Cadmium in tropical conditions the following ones in order of importance: 1. High amounts of hydroxides of Fe and Al in the soils propitiate retention of Cd 2. Presence of organic matter propitiates retention of Cd 3. Soils with acid pH induce the disponibility of Cd and pH basic; its retention under forms adsorbed or precipitates 4. The presence of minerals of calcium propitiates retention of Cd 5. The clay fraction determines larger adsorption of Cd 6. Reducing conditions provides the immobility of Cd from the Cds precipitation. After this investigation, a practical case was analyzed where the possible retention and mobility processes of the cadmium were delineated in a section composed by loamy sediments covered by ferralsols, located in the proximity of an industrial infiltration lake. For that study were accomplished total chemical analyses in samples of the ferralsols and of the sediments in points in the neighboring of the old infiltration lake. In the order to be determined possible associations between the cadmium and elements as iron, aluminum and silicon that compose the present alteration minerals: goethite, oxides and amorphous hydroxides of iron, kaolinite and gibbsite. These minerals are capable to adsorb the cadmium. Were also used for that study, pH data, clay and organic matter contents. The results demonstrate that the ferralsols, although it presents acid pH favorable to the mobilization of the cadmium, contains most of that metal, probably through processes of adsorption by amorphous and crystalline hydrous oxides of iron and aluminum, by the kaolinite and by gibbsite. It is also verified a probable association between the cadmium and the clay fraction. It was not verified apparent relationship between the metal and the organic matter in the studied case. On the other hand, it was identified indications of precipitation of cadmium sulfate below the water level and positive correlation among the contents of cadmium and of calcium that should be indicating processes of adsorption of cadmium for minerals of calcium through isomorphic substitution.

O cádmio é um metal pesado com propriedades tóxicas e carcinogênicas. A toxicidade deste metal pode ser resultado da sua habilidade de (i) formar complexos com a glutationa, gerando aumento do estresse oxidativo, (ii) competir com o zinco por sítios de ligação em proteínas, (iii) causar quebras de fita simples no DNA e (iv) inibir a via associada ao reparo de erros no emparelhamento de bases do DNA. A absorção de cádmio para o interior celular pode ser feita por proteínas que transportam metais essenciais como zinco, cálcio, manganês e ferro, tal como a proteína Zrt1 de leveduras (transportador de alta afinidade para zinco). Em Saccharomyces cerevisiae, o mecanismo de desintoxicação de cádmio mais conhecido envolve a conjugação do metal com glutationa, formandos complexos Cd.[GS]2, que são transportados para o interior do vacúolo pela proteína Ycf1. Além disso, sabe-se que alguns poucos metais essenciais são capazes de reduzir a toxicidade do cádmio. O objetivo do presente estudo foi verificar o efeito protetor de íons de magnésio e cálcio contra os danos causados pelo cádmio em linhagens de S. cerevisiae mutantes para proteínas envolvidas com a homeostase de cádmio (gsh1 , ycf1 e zrt1 ). Além disso, foi avaliado o envolvimento de proteínas transportadoras de cálcio presentes no complexo de Golgi e vacúolo (Pmr1p e Pmc1p, respectivamente) com a desintoxicação de cádmio por vesículas da via secretória de S. cerevisiae. Os resultados demonstram que, tanto na linhagem selvagem quanto nas mutantes gsh1 , ycf1 e zrt , a presença de íons de cálcio ou magnésio é capaz de proteger as células contra os efeitos tóxicos do cádmio. Essa proteção está associada a uma redução do conteúdo intracelular de cádmio que ocorre nos tratamentos simultâneos com magnésio e cálcio. Em relação aos transportadores de cálcio, foi possível observar que a linhagem pmc1 não é sensível à cádmio enquanto que a linhagem pmr1 é altamente sensível a presença do metal. Para confirmar o envolvimento da proteína Pmr1 com a desintoxicação de cádmio, a linhagem pmr1. foi submetida a um ensaio de complementação fenotípica utilizando-se um vetor centromérico contendo o gene PMR1. Os resultados deste ensaio confirmaram que o fenótipo de sensibilidade a cádmio da linhagem pmr1. pode ser revertido pela presença de uma cópia funcional do gene PMR1. Adicionalmente, os resultados utilizando PIXE (Particle Induced X- Ray Emission) para quantificar o conteúdo intracelular de cádmio mostraram que na pmr1. o acúmulo intracelular de íons Cd2+ é três vezes maior doque na linhagem selvagem e na linhagem pmr1. contendo o vetor com o gene PMR1 funcional. A proteína Pmr1 é responsável pelo acúmulo de cálcio em vesículas do complexo de Golgi, as quais podem ser destinadas para a via secretória de S. cerevisae. Considerando os resultados obtidos neste trabalho e a similaridade entre os íons Ca2+ e Cd2+ em termos de raio atômico, é possível inferir que o cádmio, assim como o cálcio, pode ser bombeado para o interior do Golgi pela Pmr1p e posteriormente transportado pela via secretória. Sendo assim, este trabalho descreve desintoxicação de cádmio envolvendo a eliminação do metal pela via secretória de S. cerevisiae. / Cadmium is a heavy metal with toxic and carcinogenic properties. The toxicity of this metal depends on its ability to: (I) produce complexes with glutathione, therefore increasing oxidative stress, (II) compete with zinc for binding to proteins, (III) cause DNA chain single breaks, and (IV) inhibit the mismatch repair pathway associated. Cadmium uptake into the cell occurs through proteins that transport essential metals, such as calcium, zinc, manganese, and iron, such as the yeast Zrt1 protein transporter with high zinc affinity. In Saccharomyces cerevisiae, the best known cadmium detoxification mechanism involves metal coupling with glutathione, forming the complex Cd[GS]2, which is carried inside to the vacuole through the Ycf1 protein. Moreover, it is well known that some essential metals are capable of reducing cadmium toxicity. The aim of the present study was to verify the protective effect of magnesium and calcium ions against the damages caused by cadmium in S. cerevisiae strains mutant for proteins involved with cadmium homeostasis (gsh1 , ycf1 e zrt1 ). In addition, the involvement of a calcium transporter present in the Golgi apparatus and in the vacuole (Pmr1p and Pmc1p, respectively) with the detoxification of cadmium by vesicles of the secretory pathway of S. cerevisiae was evaluated.The results demonstrated that both in the wild type strain and in gsh1 , ycf1 , and zrt mutant strains, the presence of calcium or magnesium ions was able to protect cells against the toxic effect of cadmium. This protection was associated with a reduction of intracellular cadmium content that occurs in the simultaneous treatments with magnesium and calcium As to calcium transporters, it was possible to observe that pmc1. is not sensitive to cadmium, whereas pmr1. is highly sensitive to the presence of this metal. In order to confirm the involvement of Pmr1p with cadmium detoxification, pmr1. strains were submitted to a phenotypic complementation assay using centromeric vector containing PMR1 gene. The results of this assay confirmed that pmr1. cadmium sensitive phenotype can be reversed by the presence of a functional copy of PMR1 gene. Additionally, when using PIXE (Particle Induced X Ray Emission) to quantify intracellular cadmium content, results showed that pmr1. intracellular accumulation of Cd2+ ions is three times higher than in the wild type strain, and the pmr1. containing the vector with PMR1 functional gene.Pmr1 protein is responsible for the accumulation of calcium in vesicles of Golgi apparatus, which can be directed to the secretory pathway of S. cerevisae. Considering the results obtained in this study, and the similarity between Ca2+ and Cd2+ ions in terms of atomic radius, it is possible to infer that both cadmium and calcium can be pumped inside the Golgi apparatus by Pmr1p, and later transported by the secretory pathway. Therefore, this work describes cadmium detoxification involving the elimination of this metal by the secretory pathway of S. cerevisiae.

Orientador : Laura Maria Mariscal Ottoboni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-28T01:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bergamo_RogerioFaria_M.pdf: 6051631 bytes, checksum: 9711522de3b435ba4b70b90f01650401 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado