Em um sistema biológico, a água é responsável por inúmeras reações metabólicas, assim como pela estabilidade estrutural dos constituintes celulares do material. A liofilização é um processo de secagem comumente utilizado para a conservação de materiais biológicos. Entretanto, devido a complexidade do processo e às mudanças térmicas aplicadas ao material, se as etapas da liofilização não forem bem conduzidas, poderão ocorrer danos estruturais irreversíveis. Este projeto tem como objetivo determinar as etapas críticas na liofilização do pericárdio bovino. Através das técnicas de caracterização térmica por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia óptica acoplada a liofilização (FDM) determinaram-se as principais transições de fases do pericárdio bovino visando o aprimoramento do processo e a qualidade final do produto. Após a liofilização do material, utilizando-se diferentes protocolos de congelamento, concluiu-se que o pericárdio bovino apresenta suporte físico suficiente para ser liofilizado acima da temperatura de transição vítrea sem apresentar sinais de colapso estrutural. O protocolo de liofilização utilizando-se congelamento lento com o emprego do tratamento térmico apresentou os melhores resultados de umidade residual, tempo de liofilização e manutenção da estrutura conformacional do colágeno. / In biological system, water is responsible for many metabolic reactions as well as for structural stability of the material cellular constituents. Freeze-drying or lyophilization is a drying technique commonly used for the preservation of biological materials. However, given to the process complexity and to the thermal changes applied to the material, if all freeze-drying steps are not well determined and controlled, irreversible structural damages on the material may occur. The aim of this project is to determine the critical steps on the bovine pericardium tissue freeze-drying. Through two different thermal analysis techniques, Differential Thermal Analysis (DSC) and Freeze-drying microcopy (FDM), it was determined the main phase transitions of bovine pericardium to optimize the freeze-drying process and the quality of dried product. After freeze-drying under different freezing protocols it was concluded that bovine pericardium showed enough physical support to be dried above the glass transition temperature without showing any signs of structural collapse. The freeze-drying protocol using slow freezing rate and annealing showed the best results regarding residual moisture content, freeze-drying time and maintenance of the collagen conformational structure.

Os constantes vazamentos de combustíveis derivados do petróleo nos postos de abastecimento têm gerado grande preocupação em diversos países do mundo. Estes combustíveis apresentam em sua composição compostos orgânicos, entre eles os hidrocarbonetos poliaromáticos (HPAs) nocivos à saúde humana. Este trabalho visa ao estudo da eficiência de uma camada de impermeabilização, constituída por uma Geomembrana de Polietileno de Alta Densidade (PEAD) de 2,5 mm de espessura. Os estudos se basearam em análises físicas (Densidade), mecânicas (Tração e Permeabilidade) e térmicas (Calorimetria de Varredura Diferencial) da geomembrana exposta aos três combustíveis, além de analisar a estanqueidade por Difusão, na geomembrana intacta. Os resultados mostraram que: a densidade das geomembranas sofre pequenas variações, e que para um período de até 6 meses o parâmetro é mantido; as resistências mecânicas apresentam maior influência nas suas propriedades em relação ao óleo diesel e gasolina, e menor para o álcool; os testes de análise térmica mostram que as cadeias poliméricas mantiveram as ligações atômicas, baseado nas temperaturas de fusão e degradação; os testes de permeabilidade ao vapor d\'água mostram que a geomembrana exposta à gasolina apresenta tendência de aumento da permeabilidade em função do tempo; os resultados dos testes de impermeabilização a um grupo de compostos policíclicos aromáticos, mostram que a geomembrana apresenta desempenho menos satisfatório para os compostos antraceno e naftaleno. A geomembrana de polietileno de alta densidade de 2,5 mm é uma boa alternativa na prevenção da contaminação pelos compostos estudados, até um período aproximado de um ano, tendo em vista seu desempenho no período estudado. / The constant petrol fuel leaks in gas stations has been caused concern in many countries around the world. This fuel has toxic organic compounds in their composition, like Polyciclic Aromatic Hidrocarbons (PAHs) harmful to the human health. In this work the efficiency of the protection layer with a Hight Density Polyetilene Geomembrane (HDPE) 2.5 mm thickness was used. The study is based upon the physical (density), mecanical (Tensile and Permeability) and thermal tests (Differential Scanning Calorimetry) and was used for the three fuels, as well as the difusion test of intact geomembrane. The results show that the geomembrane density has changed a little bit, holding the standard values up to 6 months; the mecanical resistence decreases in diesel oil and gasoline, and increases in alcohol; the thermic analisys tests show that the polimeric chains maintain the same chemical bonds, based on the melting point and degradation temperature; the water vapor permeability test shows, as the time increases, the water vapor throught the geomembrane which was exposed to gasoline tends to increase; the results of impermeabilization test of a poliaromatic compound group shows that the geomembrane is less efective to antracene and naftalene compounds. The hight density polyethylene geomembrane of 2.5 mm thickness is a good alternative preventing contamination of water and soil, by the compounds under stusy, about up to one year, based on this time of study performance.

Em um sistema biológico, a água é responsável por inúmeras reações metabólicas, assim como pela estabilidade estrutural dos constituintes celulares do material. A liofilização é um processo de secagem comumente utilizado para a conservação de materiais biológicos. Entretanto, devido a complexidade do processo e às mudanças térmicas aplicadas ao material, se as etapas da liofilização não forem bem conduzidas, poderão ocorrer danos estruturais irreversíveis. Este projeto tem como objetivo determinar as etapas críticas na liofilização do pericárdio bovino. Através das técnicas de caracterização térmica por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia óptica acoplada a liofilização (FDM) determinaram-se as principais transições de fases do pericárdio bovino visando o aprimoramento do processo e a qualidade final do produto. Após a liofilização do material, utilizando-se diferentes protocolos de congelamento, concluiu-se que o pericárdio bovino apresenta suporte físico suficiente para ser liofilizado acima da temperatura de transição vítrea sem apresentar sinais de colapso estrutural. O protocolo de liofilização utilizando-se congelamento lento com o emprego do tratamento térmico apresentou os melhores resultados de umidade residual, tempo de liofilização e manutenção da estrutura conformacional do colágeno. / In biological system, water is responsible for many metabolic reactions as well as for structural stability of the material cellular constituents. Freeze-drying or lyophilization is a drying technique commonly used for the preservation of biological materials. However, given to the process complexity and to the thermal changes applied to the material, if all freeze-drying steps are not well determined and controlled, irreversible structural damages on the material may occur. The aim of this project is to determine the critical steps on the bovine pericardium tissue freeze-drying. Through two different thermal analysis techniques, Differential Thermal Analysis (DSC) and Freeze-drying microcopy (FDM), it was determined the main phase transitions of bovine pericardium to optimize the freeze-drying process and the quality of dried product. After freeze-drying under different freezing protocols it was concluded that bovine pericardium showed enough physical support to be dried above the glass transition temperature without showing any signs of structural collapse. The freeze-drying protocol using slow freezing rate and annealing showed the best results regarding residual moisture content, freeze-drying time and maintenance of the collagen conformational structure.

Esta tese apresenta resultados da caracterização estrutural de três sistemas de classes diferentes por meio, principalmente, da modelagem de dados de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS). No sistema surfactante-surfactante as micelas mistas são formadas por dodecil sulfato de sódio (SDS) e um dos surfactantes da série Tween (Tween 20, 40, 60 e 80). A modelagem adotada impôs vínculos moleculares uma vez que os dados de SAXS estavam em escala absoluta. Isso reduziu a ambiguidade nos valores dos parâmetros ajustáveis e permitiu verificar que os dados de SAXS são satisfatoriamente descritos considerando-se que as micelas são elipsoides de revolução core-shell, podendo ser prolatas ou oblatas dependendo do tipo de Tween empregado. Para o sistema proteína-surfactante, a metodologia experimental utilizada permitiu um estudo estrutural e termodinâmico dos complexos formados por meio do acompanhamento do processo de ligação de SDS às proteínas lisozima e alfa-lactalbumina. A técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC) forneceu um panorama geral sobre a desnaturação proteica e norteou os experimentos seguintes de SAXS e dicroísmo circular (CD). Por meio da análise dos dados de CD concluiu-se que as proteínas perdem quase totalmente sua estrutura terciária, mas não a secundária (esse estado é conhecido como molten globule). Já a modelagem de SAXS em escala absoluta com imposição de vínculos permitiu concluir que os complexos proteína-surfactante podem ser entendidos micelas decoradas, isto é, a proteína está distribuída sobre a superfície de uma micela de SDS. Esse modelo, aliado à abordagem experimental empregada, permitiu a caracterização sistemática dos complexos durante a desnaturação proteica. Em relação ao sistema lipossomas-(bio)ativos, a análise dos dados de SAXS por meio do Método da Deconvolução Gaussiana usando bicamadas simétricas, para os sistemas Phospholipon 90H curcumina/vitamina D3 e dipalmitoilfosfatidilcolina de soja (DPPC) ácido láurico (LA), e assimétricas, para o caso fosfatidilcolina de ovo (EPC) sumatriptano (SMT), permitiu acompanhar mudanças na estrutura das mesmas ocasionadas pela presença dos (bio)ativos. Verificou-se em todos os casos que a espessura da bicamada se mantém praticamente constante. A flexibilidade membranar aumenta, seja em função da temperatura, para o sistema Phospholipon 90H curcumina/ vitamina D3, seja em função da concentração de (bio)ativos, como nos outros dois casos. Para estes, concluiu-se pela análise dos perfis de contraste de densidade eletrônica que os (bio)ativos interagem preferencialmente com as cabeças polares dos fosfolipídeos que constituem os lipossomas, possivelmente causando defeitos topológicos nessa região e ocasionando o aumento da flexibilidade membranar mencionada antes. LA, diferentemente de SMT, induz uma transição de lipossomas multilamelares para unilamelares, e esse fenômeno é grandemente influenciado pelo pH do meio. / This thesis presents a structural characterization of three systems of different classes through, mainly, the small angle X-ray scattering (SAXS) technique. In the surfactant-surfactant system the mixed micelles are composed by sodium dodecyl sulfate (SDS) and one of the Tween surfactants (Tween 20, 40, 60 and 80). The adopted modeling imposed molecular constraints since the SAXS data was in absolute scale. This procedure reduced the ambiguity in the values of the adjustable parameters and allowed to verify that SAXS data is satisfactorily described considering that the micelles are core-shell revolution ellipsoids which can be prolate or oblate depending on the type of Tween used in the micelle. For the protein-surfactant system, the applied experimental methodology allowed a structural and thermodynamic study of the complexes formed through monitoring the binding of SDS to the proteins lysozyme and alpha-lactalbumin. Isothermal titration calorimetry (ITC) technique provided an overview of proteic denaturation and guided the following experiments of SAXS and circular dichroism (CD). From CD data analysis it was concluded that the proteins lose almost totally their tertiary structure, but not the secondary one (this state is known as \"molten globule\"). On the other hand, SAXS data modeling in absolute scale with molecular constraints leaded to the conclusion that protein-surfactant complexes can be considered decorated micelles in which the protein is distributed over a SDS micelle surface. This model, combined to the adopted experimental procedure, allowed the systematic characterization of the complexes along the protein denaturation. In the liposome-(bio)actives system, the SAXS data analysis using the Gaussian Deconvolution Method assuming symmetric bilayers, for the systems Phospholipon 90H curcumin /vitamin D3 and soybean dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC) lauric acid (LA), and asymmetric bilayers, in the case of egg phosphatidylcholine (EPC) sumatriptan (SMT) system, allowed to follow changes in the lipid bilayer structure induced by the presence of the (bio)actives. It has been found, in all cases, that the bilayer thickness remains approximately. Membrane flexibility increases, depending on the temperature, for the Phospholipon 90H curcumin /vitamin D3 system, or as a function of the (bio)actives concentrations, as in the other two cases. For those, it was concluded, by the analysis of electron density contrast profiles, that the (bio)actives preferentially interact with the polar heads of the phospholipids forming the liposomes, possibly causing topological defects in that region and leading the membrane flexibility increase. LA, unlike SMT, induces a transition from multilamellar to unilamellar liposomes, and this phenomenon is greatly influenced by the pH of the medium.

Introdução: O desmame ventilatório é definido como o processo de liberação do suporte ventilatório e como avaliação dessa fase é conduzido o Teste de Respiração Espontânea (TRE). Um dos mais utilizados modos de TRE é a Pressão Positiva Contínua em Vias Aéreas (CPAP), a qual se aplica uma pressão positiva contínua tanto na inspiração quanto na expiração. Contudo, junto com os modos ventilatórios pode ser utilizado a Compensação Automática do Tubo (ATC) cujo objetivo é compensar a resistência imposta pelo tubo endotraqueal. Objetivos: O principal objetivo deste estudo foi comparar o Consumo de Oxigênio (VO2) a o Gasto Energético (GE) pela calorimetria indireta (CI) durante o TRE em CPAP com e sem a ATC. Métodos: O estudo foi randomizado, controlado tipo cross-over com quarenta pacientes em nove leitos de um Centro de Terapia Intensiva de um hospital terciário universitário (Hospital das Clínicas de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo, Brasil). Os participantes foram alocados aleatoriamente no grupo 1, no qual era iniciado o TRE em CPAP em uso da ATC e posteriormente em CPAP sem o uso da ATC, ou no grupo 2, no qual era iniciado o TRE em CPAP sem a ATC e em seguida CPAP com a utilização da ATC. Resultados: Cinco pacientes foram excluídos depois da randomização por falha durante o TRE. Dos trinta e cinco restantes a maioria foi do sexo masculino (51%). A média de idade foi de 61,4 ± 16,1 anos. A diferença de VO2 entre os TREs com ATC e sem ATC foi de -1,6 mL.Kg-1.min-1; p=0,23 e intervalo de confiança de 95%: (-4,36; 1,07). Em relação ao GE a diferença foi de -5,4 kcal/d-1; p=0,5 e intervalo de confiança de 95%: (-21,67; 10,79) durante a comparação dos TREs em CPAP com e sem ATC. Conclusão: Não foram observadas diferenças quando se comparou os valores relacionados ao VO2 e GE durante o TRE com e sem ATC. / Introduction: Weaning from mechanical ventilation is defined as the process of release of ventilatory support and how the evaluation of this phase is conducted in the spontaneous breathing test (SBT). One of the most used modes of SBT is the Continuous Positive Airway Pressure (CPAP)which applies a continuous positive pressure in both inspiration and expiration. However, together with the mechanical ventilation modes it can be used the Automatic Tube Compensation (ATC) which compensates the resistance imposed by the endotracheal tube. Objectives: The main goal of this study was to compare the Oxygen Consumption (VO2) and Resting Energy Expenditure (REE) by indirect calorimetry (IC) during the SBT in CPAP with and without ATC. Methods: The study was a prospective randomized, controlled crossover trial, that enrolled 40 patients, in a 9-bed Intensive Care Unit of a tertiary University Hospital. (Clinics Hospital of Ribeirão Preto Medical School, University of São Paulo, Brazil). Participants were randomly allocated in Group 1, in which it was started the SBT in CPAP with ATC and later on CPAP without ATC, or in Group 2, which was started the SBT on CPAP without ATC and then CPAP with ATC.Results: Five patients were excluded after randomization for failure of the SBT. The thirty-five remaining patients were most male (51%). The mean age of the sample was 61.4 ± 16.1 years. The difference of VO2 between the SBT with ATC and no ATC obtained a value of -1.6 mL.Kg-1.min-1; p = 0.23 and 95% confidence interval: (-4.36; 1.07). To analyze the difference of REE between the SBT with ATC and no ATC, it was obtained an estimated value of -5.4 kcal/d-1, p = 0.5 and 95% and confidence interval (-21.67; 10.79). Conclusions: There were no differences in the comparison of VO2 and REE during the SBT with and without ATC.

De par leur importante diversité phénotypique (10000 espèces), les oiseaux ont colonisé la plupart des niches écologiques, aussi « extrêmes » soient-elles. Les zones polaires (Arctique et Antarctiques) et le climat extrêmement froid qui les aractérise, suscitent l’intérêt de nombreuses études. Ce travail de thèse avait pour but d’explorer les différents mécanismes intervenant dans la mise en place de la thermorégulation chez l’oiseau. Nous nous sommes principalement intéressés, par une approche intégrative, de l’animal entier (méthodes de calorimétrie indirecte) à l’expression génique (techniques de RT-PCR), à caractériser les modifications métaboliques et l’implication d’une protéine découplante (avUCP) dans les mécanismes de thermorégulation, et principalement la thermogenèse sans frisson (NST) en réponse à une exposition chronique au froid.Au cours de deux études menées chez le caneton de Barbarie, nous avons démontré l’aspect « adaptatif » de la NST ainsi que l’implication potentielle de l’UCP aviaire dans ce mécanisme en faisant varier tout d’abord la température d’acclimatation puis la durée d’exposition pour caractériser la mise en place de la NST au cours de la croissance. Lors d’une troisième étude, nous nous sommes intéressés à une étape clé de la vie des manchots royaux (passage en mer) caractérisée par un stress thermique important et une activité physique accrue dus aux longs séjours en eau froide. Ce contexte environnemental et physiologique entraine nécessairement des adaptations métaboliques, comme la mise en place d’un métabolisme lipidique efficace soutenant ainsi les dépenses énergétiques accrues lors des voyages en mer. / Because of their huge phenotypic diversity (10,000 species), birds were able to colonize many “extreme” ecological niches. Many studies have been focus on the polar areas (i.e. Arctic and Antarctica) with their typical cold climate. The aim of this work was to explore the onset of thermoregulatory mechanisms in birds. Using an integrative approach, from whole animal (indirect calorimetry) to gene expression (RT-PCR analysis), we investigated metabolic adaptations and avian uncoupling protein implication in non shivering thermogenesis (NST) during chronic cold exposure. In two studies, working on Muscovy ducklings, we have highlighted the “adaptative” aspect of NST and potential implication of avUCP in this mechanism in relation to different ambient temperatures of acclimation and to cold exposure duration.In a third study, we were interested by passage from shore to marine life of King Penguins that represents a key step of their life. This is defined by massive cold stress (cold water) and increase of physical activity (long-time swimming), leading great metabolic adaptations, such as an increase of lipid oxidative capacities which would sustain expensive energetic cost of marine life.

Os métodos termo-analíticos são ferramentas úteis na avaliação da compatibilidade entre fármacos e adjuvantes, com destaque à calorimetria exploratória diferencial. Neste trabalho foram avaliados a compatibilidade e o comportamento térmico entre a isoniazida e adjuvantes tecnológicos primários usualmente empregados em formas farmacêuticas sólidas. A compatibilidade foi examinada por meio da preparação de misturas físicas binárias do tipo fármaco/adjuvante. Foi investigada também a influência da granulação por via úmida e do processo de compactação para as misturas de isoniazida e adjuvantes com função de material de enchimento e carga e deslizante. A isoniazida apresentou um comportamento térmico não encontrado na literatura. Os adjuvantes avaliados foram: ácido esteárico, amido, celulose microcristalina, crospovidona, croscarmelose sódica, dióxido de silício coloidal estearato de magnésio, glicolato de amido sódico, hipromelose, lactose, manitol, polidona e talco. Para as misturas físicas, a maioria dos adjuvantes mostrou-se compatível com o fármaco em questão. Foram verificadas interações com o ácido esteárico, o glicolato de amido sódico, a lactose, o manitol e a povidona. A isoniazida mostrou a formação de uma mistura eutética com o manitol e de interação química com a lactose. A agregação por via úmida e o processo de compactação não mostraram influências adicionais na compatibilidade das misturas avaliadas. Os resultados observados foram confirmados por métodos não-térmicos como difratometria de raios X, espectroscopia de infravermelho e ressonância nuclear magnética. / Thermo-analytical methods, and specially Differential Scanning Calorimetry, are useful support for the evaluation of compatibility between drug substances and pharmaceutical excipients. In this work were studied the compatibility and the thermal behavior of isoniazid and pharmaceutical excipients, commonly used for the formulation of solid dosage forms. Colloidal silicon dioxide, corn starch, crospovidone, hypromellose, lactose, magnesium stearate, mannitol, microcrystalline cellulose, povidone, sodium croscarmellose, sodium starch glycolate, stearic acid and talc were the excipients employed in these experiments. The compatibility was analyzed testing binary physical drug/excipient admixtures. The effect of wet granulation and compression was also investigated, in this case especially between isoniazid, fillers and lubricant. For almost all excipients no incompatibilities with isoniazid were observed. Interactions were detected when the drug substance was added to stearic acid, sodium starch glycolate, lactose, mannitol and povidone. Isoniazid formed a euthetic mixture with mannitol, whereas a possible chemical reaction occurred between isoniazid and lactose. Wet granulation and compaction of the tested admixtures did not affect the results observed above. These observations were confirmed by non-thermal techniques, such as X-Ray diffractometry, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 450558.pdf: 2693787 bytes, checksum: e4ffe9234a98b2ddfc9bc350c708c01c (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / Tuberculosis (TB), one of the oldest recorded human afflictions, is still one of the biggest killers among the infectious diseases. The HIV co-infection and the emergence of multidrug resistant TB have provided a very alarming challenge to global health and led us to focus on the research for new and more effective therapeutics against the disease. The modern approach to the development of new chemical compounds against complex diseases, especially the neglected endemic ones, such as TB, is based on the use of defined molecular targets. Enzymes from the pyrimidine biosynthesis pathway have been considered potential targets for identification or development of novel anti-mycobacterial agents since in bacteria, pyrimidine nucleotide interconvertion pathways are important in a number of essential processes, including DNA, RNA, and phospholipid biosynthesis. Cytidine 5 -monophosphate kinase from Mycobacterium tuberculosis (MtCMK) catalyzes the ATP-dependent phosphoryl group transfer preferentially to CMP and dCMP. Here, initial velocity studies and Isothermal Titration Calorimetry (ITC) measurements showed that MtCMK follows a random-order kinetic mechanism of substrate binding, and an ordered mechanism for product release. The thermodynamic signatures of CMP and CDP binding to MtCMK showed favorable enthalpy and unfavorable entropy, and ATP binding was characterized by favorable changes in enthalpy and entropy. The contribution of linked protonation events to the energetics of MtCMK:phosphoryl group acceptor binary complex formation suggested a net gain of protons. Values for the pKa of a likely chemical group involved in proton exchange and for the intrinsic binding enthalpy were calculated. The Asp187 side chain of MtCMK is suggested as the likely candidate for the protonation event. Data on thermodynamics of binary complex formation were collected to evaluate the contribution of 2 -OH group to intermolecular interactions. The data are discussed in light of functional and structural comparisons among CMP/dCMP kinases and UMP/CMP ones. / A tuberculose (TB), uma das doen?as mais antigas da humanidade, ainda ? uma das principais causas de morte entre as doen?as infecciosas. A coinfec??o com o HIV e a emerg?ncia de TB resistente a m?ltiplas drogas representam um desafio ? sa?de p?blica e tem estimulado a pesquisa por novos e mais efetivos agentes terap?uticos contra a doen?a. Novas abordagens para o desenvolvimento de compostos contra doen?as complexas, especialmente doen?as end?micas negligenciadas, s?o baseadas no uso de alvos moleculares definidos. Enzimas envolvidas no metabolismo de pirimidinas tornam-se alvos moleculares interessantes para compostos inibidores, uma vez que em bact?rias, as rotas de interconvers?o de nucleot?deos pirimid?nicos s?o importantes em in?meros processos essenciais, incluindo a bioss?ntese de DNA, RNA e fosfolip?dios. A citidina 5 -monofosfato quinase de Mycobacterium tuberculosis (MtCMK) em estudo, catalisa a transfer?ncia revers?vel de um grupamento fosforil a partir de ATP, preferencialmente para CMP e dCMP. Neste trabalho, os estudos de velocidade inicial e experimentos de Calorimetria de Titula??o Isot?rmica (ITC) demonstraram que a adi??o dos substratos (CMP e ATP) ? MtCMK segue um mecanismo cin?tico sequencial aleat?rio, e que a libera??o dos produtos ocorre de forma ordenada, onde o ADP ? o primeiro produto a ser liberado. As assinaturas termodin?micas da liga??o do CMP e do CDP ? MtCMK mostraram varia??es favor?veis da entalpia e desfavor?veis da entropia, e, a liga??o do ATP foi caracterizada por mudan?as favor?veis da entalpia e da entropia. As contribui??es energ?ticas oriundas dos eventos de protona??o, associados ? forma??o do complexo bin?rio MtCMK:receptor do grupamento fosforil, sugerem um ganho l?quido de pr?tons. Al?m disso, foram calculados os valores de pKa de um prov?vel grupo envolvido na troca de pr?tons, e da entalpia de liga??o intr?nseca. A cadeia lateral do Asp187 da MtCMK ? sugerido como prov?vel candidato para o evento de protona??o. As medidas termodin?micas da forma??o do complexo bin?rio foram coletados a fim de avaliar a contribui??o do grupo 2 -OH da pentose nas intera??es intermoleculares. Os dados obtidos foram discutidos comparando-se as caracter?sticas estrutural e funcional entre as CMKs j? estudadas e a UMP/CMP quinase humana.

A existência de uma proteína mitocondrial desacopladora em plantas, PUMP, foi demonstrada em 1995. A PUMP, como a proteína desacopladora de mitocôndrias de tecido adiposo marrom, UCP1, e outras proteínas homólogas descobertas posteriormente, aumenta a condutividade de membrana a H+. Nucleotídeos de purina, PN, inibem a atividade das proteínas desacopladoras e o mecanismo de condução de H+ depende da presença de ácidos graxos livres, FFA. A atividade e a expressão da PUMP são estimuladas pela exposição ao frio e mudam durante o amadurecimento de frutos. A expressão do gene da PUMP de Arabidopsis thaliana em E. coli permite a obtenção de AtPUMP. Neste trabalho, analisando a funcionalidade da AtPUMP incorporada em proteolipossomos, demonstramos que esta proteína é funcional. A incorporação de proteínas desacopladoras em proteolipossomos fornece um sistema modelo que permite analisar as suas propriedades funcionais e mecanísticas. A condutância a H+ em proteolipossomos contendo PUMP isolada de batata foi claramente ativada por FFA. Contudo, a inibição por PN não se mostrou reprodutível. A AtPUMP, reconstituída em proteolipossomos, foi ativada por FFA com Km\'s aparentes de: 42 µM (ácido linoleico, LA), 55 µM (ácido láurico) e 70 µM (ácido palmítico), e inibida por PN com Ki\'s aparentes de: 0.8 mM (GDP), 0.85 mM (ATP), 0.98 mM (GTP) e 1.4 mM (ADP). O efluxo de H+ ativado por LA mediado por AtPUMP aumentou exponencialmente em função do potencial transmembrânico (Δψ). O coeficiente de partição (KP) entre a fase aquosa e proteolipossomos contendo AtPUMP para o LA de 64170, foi ~1,6 vezes superior que ao KP obtido para o LA em lipossomos. Em ensaios de ligação obtidos usando microcalorimetria de titulação isotérmica (ITC), determinou-se que a AtPUMP tem, provavelmente, dois sítios de ligação para o LA e que essa interação é exotérmica. Em ensaios de microcalorimetria com suspensão de mitocôndrias de batatas, determinou-se que há uma correlação linear entre o calor produzido e o oxigênio consumido (65,6 kcal/mol O2) quando a PUMP foi ativada por LA. Através dos resultados obtidos até então, concluo que a PUMP (AtPUMP) é um desacoplador mitocondrial presente em plantas. Os estudos apresentados aqui, de reconstituição em lipossomos, foram essenciais para a compreensão da regulação da atividade dessa proteína. Além disso, foram obtidas as primeiras medidas diretas de liberação de calor pela PUMP por microcalorimetria. / In 1995, a plant mitochondrial uncoupling protein, PUMP, was first described. PUMP, like the known uncoupling protein from brown adipose tissue, UCP1, increases the inner mitochondrial membrane permeability to H+. H+ transport is dependent on the presence of free fatty acids, FFA, and it is inhibited by purine nucleotides, PN. PUMP expression and activity are stimulated by cold exposure, which may vary during fruit ripening. By expressing a full length cDNA encoding the Arabidopsis UCP in E. coli, the recombinant AtPUMP was obtained. In this study, AtPUMP was incorporated in proteoliposomes and the functionality of the protein was demonstrated. The incorporation of uncoupling proteins in proteoliposomes constitutes a model that allows the functional and the mechanistic analysis of these proteins. The H+ conductance mediated by reconstituted potato PUMP was, undoubtedly, activated by FFA. However, the inhibition by PN was not reproducible. Reconstituted AtPUMP was activated by FFA and the apparent Km\'s were determined: 42 µM (linoleic acid, LA), 55 µM (lauric acid) and 70 µM (palmitic acid). Reconstituted AtPUMP was inhibited by PN, and the apparent Kis were determined: 0.8 mM (GDP), 0.85 mM (ATP), 0.98 mM (GTP) and 1.4 mM (ADP). AtPUMP mediated H+ efflux rate, activated by LA, was exponentially dependent on membrane potential (Δψ). The partition coefficient (KP) between the aqueous phase and the membrane phase was determined for LA. The KP was 1.6 times higher for AtPUMP proteoliposomes than for liposomes. Using Isothermal Titration Microcalorimetry (ITC), we verified that there is a linear correlation between the heat produced and oxygen depletion (65,2 kcal/mol O2) in a suspension of potato mitochondria, when PUMP was activated by LA. Using ITC we also determined that LA might bind to two different sites in AtPUMP. Based on the results obtained, we concluded that PUMP (or AtPUMP) is a plant mitochondrial uncoupler. The reconstitution assays permitted the study of FFA and PN regulation. In addition, our results represent the first direct confirmation that fatty acids regulate heat release in plant mitochondria, a process that may play a role in cold adaptation, fruit ripening and flower blossoming.

La mise en place, l'étalonnage et l'utilisation d'un nouveau banc expérimental basses températures basé sur une technique photothermique appelée photo pyroélectricité (PPE) sont décrits dans ce manuscrit. Les échantillons que nous avons étudiés en utilisant ce nouvel instrument sont le glycérol, le 1,2 propanediol et leurs mélanges binaires avec l'eau. Ce sont des cryoprotecteurs bien connus (CPAs) utilisés dans la cryoconservation, qui est une technique de préservation des cellules et tissus vivants en les refroidissant à des très basses températures. Le but ultime de la cryoconservation est d'éviter ou de maîtriser la formation de glace et d'atteindre un état vitreux ou amorphe. La vitesse de refroidissement, de chauffage et la concentration des CPAs utilisés sont les paramètres clés qui déterminent la formation de la glace. Par conséquent, l'étude des propriétés thermiques, en particulier près de la transition vitreuse (Tg) des solutions binaires des CPAs avec de l'eau est très importante pour comprendre leur comportement lors du refroidissement. La PPE a été utilisée pour étudier l'effusivité et le temps de relaxation ∝ caractéristique de la transition vitreuse. Le Tg et la fragilité (m) ont été déterminés à partir des données de la PPE en utilisant le modèle d'Havriliak Negami. L'état vitreux présente une très grande viscosité, de l'ordre de 10¹² Pa.s au voisinage du Tg. Le Tg et m peuvent être calculés à partir de l'évolution de la viscosité en fonction de la température ou par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Ainsi, des études à l'aide de ces deux techniques ont été menées et les résultats ont été comparés avec les données de la PPE. / The construction, calibration and application of a new low temperature instrument based on a photothermal technique called photo pyroelectricity (PPE) is described in this manuscript. The samples we studied using the new PPE instrument were glycerol, 1,2 propanediol and their binary mixtures with water. These liquids are well known cryoprotectants (CPAs) used in cryopreservation, which is a technique to preserve the living cells and tissues from biological degradation by cooling to sub zero temperatures. The ultimate goal in cryopreservation is to avoid or control the ice formation and attain a glassy or amorphous state.The rate of cooling and heating and the concentration of the CPAs used are the key parameters that determine the ice formation. Therefore, studying the temperature dependent thermal properties especially near their glass transition temperature (Tg) of the binary solutions of CPAs with water at different concentrations are highly important to understand their behavior while cooling. The PPE technique was used to study the effusity and the ∝ relaxation time near the glass transition phenomenon. The Tg and fragility (m) were determined from the PPE data using the Havriliak Negami model. The glassy state has a characteristic property of very high viscosity, of the order of 10¹² Pa.s at Tg. The Tg and m can be calculated from the temperature evolution of viscosity or from Differential Scanning Calorimetry (DSC) measurements. Therefore, viscosity and DSC studies were conducted on the samples and were compared with PPE data.