El treball consta de 4 capítols diferents, dos dels quals ja han estat publicats en revistes científiques.El primer treball se centra en el paper d'una proteïna estructural del múscul, la cadena pesada de la miosina, en l'ensemblatge de les miofibril.les musculars. L'espècie escollida per l'estudi, el peix zebra, ofereix avantatges importants sobre altres ja que el seu desenvolupament és àmpliament conegut i existeix suficient informació genètica, amb eines moleculars ben dissenyades. Els resultats obtinguts indiquen un paper essencial de la cadena pesada de la miosina tipus 1 especìfica de mùscul vermell, ja que el seu knockdown implica l'alteració dels filaments gruixuts de miosina i prims d'actina del sarcòmer. Pel contrari, les línies M i els discs Z no resulten afectats, confirmant que aquestes estructures són determinades amb anterioritat a l'ensemblatge de l'actina i la miosina.En el segon capítol, s'examina el paper de l'IGF-II durant el procés de miogènesi en truita irisada, d'especial interès ja que les funcions de l'IGF-II en peixos teleostis difereix de la seva funció en mamífers. Per aquest estudi s'ha utilitzat el model de cultiu primari de cèl.lules musculars i s'ha analitzat el rol de l'IGF-II en processos com la proliferació cel.lular, captació de glucosa i activació de les principals vies de senyalització en múscul. Els resultats presentats indiquen que l'IGF-II poseeix efectes tant mitogènics com metabòlics en cèl.lules musculars de truita irisada i que aquests efectes són equivalents als trobats en resposta a l'IGF-I. Ambdós IGFs realitzen aquests efectes a través de les mateixes vies de senyalització intracel.lulars (MAPK i PI3K/Akt).El tercer treball està dedicat a la clonació i caracterizació d'un gen clau en el procés de miogènesi en orada, una espècie d'importància cabdal per l'aqüicultura del Mediterrani. En aquest capítol s'ha aïllat les seqüències del gen i del promotor de la miogenina, i s'han caracteritzat elements funcionals. A la vegada, s'ha determinat la seva expressió tissular i en embrions. S'ha vist que la seqüència de la miogenina d'orada comparteix elements reguladors amb les miogenines d'altres espècies, destacant el domini bHLH important per la dimerització de la molècula. El cDNA de miogenina és present tant en múscul blanc com en múscul vermell, i també en cèl.lules en desenvolupament. En embrions, la seva expressió segueix un patró anterio-posterior a mesura que les somites es van formant. L'anàlisi del promotor va revelar que els llocs d'unió a MEF2 i MEF3 són essencials per la seva especificitat muscular.El quart i darrer capítol intenta correlacionar l'expressió de diferents factors miogènics amb l'IGF-II. Aquesta expressió es va analitzar durant el procés de proliferació i diferenciació de les cèl.lules musculars en cultiu, així com en embrions en desenvolupament, mitjançant tècniques de PCR quantitativa i tècniques alternatives quan fou possible. En els embrions, el trànscrit de miogenina no es va detectar fins el començament de la miogènesi, i la màxima expressió es va trobar 27hpf. El patró d'expressió d'IGF-II suggereix una major importància durant la fase larvària. En cèl.lules musculars en cultiu, MyoD2 s'expressà principalment en la fase proliferativa, mentre que els nivells de miogenina van experimentar un increment durant la diferenciació. L'expressió d'IGF-II fou màxima en estadis primerencs, suggerint una major implicació en el procés de proliferació cel.lular. Els nivells de miostatina es van mantenir baixos durant tot el procés de diferenciació des de cèl.lules satèl.lit fins a miotubs. / The present work consists of four results chapters, two of which have already been published in peer-reviewed scientific journals. The first one deals with the role of a structural protein, myosin heavy chain, in the myofibrille assembly. The species chosen for the study offers important advantages over others as its development is very well characterised, an important volume of genetic resources is available as well as specialized molecular tools for developmental studies. In the second chapter, the role of IGF-II in trout myogenesis is examined. The topic is of special interest since IGF-II functions in teleost deviate from those known in mammals. Trout primary muscle cell cultures is an established experimental tool that ensures controlled experimental conditions for the study of physiological factors. Thus, taking advantage of existing methodology, a multi-faceted study was performed to reveal novel functions of IGF-II in muscle proliferation and differentiation in fish as well as the signal transduction system mediating these functions.The third chapter focuses on the generation on genomic tools and the study of myogenesis in the gilthead sea bream, an important species for Mediterranean aquaculture that reaches large final sizes. Myogenin is a crucial myogenic factor and the chapter follows all the way from the isolation of the promoter of the gene, characterization of functional elements to its expression in primary cell cultures and embryos. The fourth chapter brings together molecular players and physiological factors of myogenesis in sea bream in an attempt to correlate the expression of different myogenic factors and IGF-II levels. The expression of all factors was followed during proliferation and differentiation of muscle cell cultures as well as in developing embryos. Real-time RT-PCR methods were developed and a thorough study on the appropriate housekeeping gene to-be-used was conducted. Results were verified with alternative methods where possible.

We have divided this thesis in four parts:a) PART I: Exact symplectic geometry (introduction of the problems). This part contains the basic tools of symplectic geometry and outlines the four subjects that we have study along the thesis: the determination problem, the interpolation problem, the variational problem and the breakdown problem.b) PART II: On the standard symplectic manifold (analytical part). We recall the necessary tools to work on R(d) x R(d). That is we perform a coordinate treatment of the results. First of all we relate different kinds of generating functions to the primitive function and later we solve formally the determination problem. Then we introduce different variational principles: for fixed points, periodic orbits and orbital segments. Their invariance under certain kind of transformations of phase space is proved, and we interpret physically such results. Finally we give the basic properties of invariant exact Lagrangian graphs obtaining at last that if our graph is minimizing then its orbits are minimizing.c) PART III: On the cotangent bundle (geometrical part). The first three chapters are similar to the three previous ones with the difference that we do an intrinsic treatment of the results by considering any cotangent bundle. The fourth chapter in this part deals with the solution of the interpolation problem given in analytic set up. d) PART IV: Converse KAM theory (numerical part). The last part deals with the applications to converse Kolmogorv-Arnold-Moser (KAM) theory. First of all we give a small list of different examples that we shall study later. Then we generalize converse KAM theory and we related it to the Lipschitz theory by Birkhoff and Herman. Then we perform our variational Greene method and apply it to different examples. Also we study numerically the Aubry-Mather sets in higher dimensions. After this we apply our methods to the rotational standard map that is a symplectic skew product. Then we give some ideas about the geometrical obstructions for existence of invariant tori showing them with a simple example. We also find some known Birkhoff normal forms using our methods. Finally we explain briefly how our theory can be used for arbitrary Lagrangian foliations. / La present memòria es troba dividida en quatre parts ben diferenciades. La primera conté les eines bàsiques de la geometria simplèctica i planteja els quatre problemes que tractarem al llarg de la memòria: el problema de determinació, el problema d'interpolació, el problema variacional i el problema del trencament de tors invariants. La segona part tracta sobre la varietat simpléctica estàndard, i vindria a ser la part analítica. Aquí hem treballat a R(d) x R(d), és a dir hem fet un tractament coordenat dels resultats. Primer relacionem les funcions generatrius amb la funció primitiva i després resolem formalment el problema de determinación. Tot seguit tractem diferents principis variacionals per als punts fixos per a les òrbites periòdiques i per als segments orbitals. La seva invariància respecte a certs tipus de transformacions de l'espai de fase és demostrada donant una interpretació física. Finalment donem les propietats bàsiques dels grafs Lagrangians invariants, especialment aquella que diu que les òrbites sobre un graf minimitzant són minimitzants.La tercera part abraça el tema del fibrat cotangent, la part geométrica de l'obra. Els tres primers capítols segueixen més o menys la línia dels tres precedents amb la diferéncia fonamental que aquí considerem qualsevol fibrat cotangent. Fem llavors un tractament intrínsec. El quart capítol d'aquesta part està dedicat a resoldre el problema d'interpolació en el cas analític.La quarta i darrera part (que vindria a ser la secció numèrica de la tesi), tracta de les aplicacions a la teoria Kolmogorv, Arnold i Moser (KAM) inversa o del trencament dels tors invariants. Primer donem una llista d'exemples que utilitzarem més endavant. Després generalitzem la teoria KAM inversa i la relacionem amb la teoria Lipschitziana de Birkhoff i Herman. Llavors implementem el nostre criteri de Greene variacional i l'apliquem a diferents exemples. També estudiem els equivalents dels conjunts d'Aubry-Mather en dimensió alta (bé = 4). Després apliquem aquesta metodologia a l'aplicació estàndard rotacional (3D), indicant abans la teoria necessària. Llavors donem algunes idees de com generalitzar els criteris obstruccionals a dimensions altes hi ho mostrem amb un petit exemple. Finalment retrobem algunes formes normals de Birkhoff utilitzant la nostra metodologia basada en la funcióprimitiva i expliquem una mica com es podria considerar la nostra teoria tenint en compte foliacions Lagrangianes arbitràries.

Se ha analizado el efecto de la composición de aminoácidos y el origen de la fuente de proteínas en las dietas sobre los niveles plasmáticos de insulina y glucagón en trucha arco iris y dorada. Tanto en trucha arco iris como en dorada, la alimentación con dietas basadas en los perfiles de aminoácidos esenciales de músculo determinaron parámetros de crecimiento de los animales muy próximos a peces que fueron alimentados con dietas diseñadas a partir del perfil de aminoácidos esenciales de la composición corporal. Independientemente de los perfiles de aminoácidos esenciales de las dietas (corporal o músculo), la variación del balance entre aminoácidos esenciales y no esenciales en la dieta (por el incremento del ácido glutámico), no afecto al crecimiento ni en trucha arco iris ni en dorada. En ambas especies, los niveles plasmáticos postprandiales de glucosa e insulina no presentaron variaciones en función del perfil de aminoácidos esenciales de la dieta, sin embargo, las dietas suplementadas con el ácido glutámico tuvieron un efecto estimulador menor en la secreción postprandial de la insulina, y que no alteraron los distintos parámetros de caracterización de los receptores de insulina en el músculo blanco. Los niveles de glucagón son más elevados en dorada que en trucha arco iris. La respuesta postprandial del glucagón a las dietas con diferentes perfiles y contenido de aminoácidos es distinta entre ambas especies. En trucha arco iris, la dieta con el perfil de aminoácidos esencial corporal posee un efecto secretor mayor sobre el glucagón postprandial que las dietas del perfil del músculo. Mientras en dorada, el perfil de aminoácidos esenciales de la dieta produce cambios menores en la secreción del glucagón a las 6 horas del postprandial y con un perfil inverso al de la trucha. En trucha arco iris, la similitud en los parámetros de crecimiento obtenidos con la dieta control y las de sustitución proteína animal por proteína vegetal nos indican que en nuestras condiciones de cultivo, se puede realizar un nivel de sustitución entre 50 y el 75 %. En la dorada, en nuestras condiciones experimentales de cultivo, los parámetros de crecimiento sugieren una adaptación menor que la trucha a la sustitución de proteína animal por proteína vegetal. En dorada, independientemente de la dieta suministrada, el tratamiento intraperitoneal con arginina estimuló la secreción de glucagón en mayor medida que la insulina, con un efecto final hiperglucémico, sin afectar los niveles circulantes de IGF-I. La dosis administrada de glucosa no alteró los niveles plasmáticos de dichas hormonas. En dorada, se ha obtenido un fragmento de ADN de 636 pb, que ha demostrado la existencia de un transportador de glucosa GLUT4 similar al descrito en otros peces, al que se ha denominado como saGLUT, y que se expresa en diversos tejidos principalmente en el músculo esquelético. En el músculo rojo de dorada se ha demostrado que la insulina aumenta los niveles de proteína del saGLUT. Mientras que en el músculo blanco, no se ha podido observar directamente ningún efecto de la insulina sobre el saGLUT. No obstante, la respuesta del saGLUT en el músculo blanco al tratamiento con glucosa y arginina sugiere la existencia de mecanismos de regulación de dicho transportador que necesitan de mayor estudio. / There has been analyzed the effect of the amino acids composition and proteins source in the diets on the plasmatic levels of insulin and glucagon in rainbow trout and gilthead seabream. So much in rainbow trout as in gilthead seabream, the nourishment with diets based on the essential amino acids profiles of muscle determined growth parameters of the animals very near to fish that were feed with diets designed from the essential amino acids profile of the corporal composition. Independently of the essential amino acids profiles of the diets (corporal or muscle), the variation of the balance between essential and not essential amino acids in the diet (for the increase of the glutamic acid), it do not affect the growth in rainbow trout and gilthead seabream. In both species, the plasmatic levels post-feeding of glucose and insulin variations did not present depending on the essential amino acids profile of the diet, nevertheless, the diets enriched with the glutamic acid had an effect minor in the secretion post-feeding of the insulin, and that did not alter the different parameters of characterization of the insulin receptors in the white muscle. The levels of glucagon are more raised in gilthead seabream that rainbow trout. The response post-feeding from the glucagon from the diets with different profiles and amino acids content is different between both species. In rainbow trout, the diet with the essential amino acids corporal profile possesses an effect secretor major on the glucagon post-feeding that the diets of the muscle profile. While in gilthead seabream, the essential amino acids profile of the diet produces minor changes in the glucagon secretion at 6 hours of the post-feeding and with an inverse profile to that of the trout. In rainbow trout, the similarity in the growth parameters obtained with the control diet and those of substitution animal protein for plant protein diets indicate us that in our conditions of culture, can be realized a level of substitution between 50 and 75 %. In the gilthead seabream, in our experimental conditions of culture, the growth parameters suggest a minor adjustment that the trout to the substitution of animal protein for plant protein in the diet. In gilthead seabream, independently of the given diet, the treatment with arginine stimulated the glucagon secretion in major measurement that the insulin, with a final effect hiperglucemic, without affecting the IGF-Is circulating levels. The dose administered of glucose did not alter the plasmatic levels of the above mentioned hormones. In gilthead seabream, DNA fragment of 636 pb has been obtained, that has demonstrated the existence of a glucose transporter GLUT4 similar to described in other fish, to which it has been named like saGLUT, and that expresses in tissues diverse principally in the skeletal muscle. In the red muscle of gilthead seabream there has been demonstrated that the insulin increases the protein levels of the saGLUT. Whereas in the white muscle, no effect of the insulin could have been observed directly on the saGLUT. Nevertheless, the response of the saGLUT in the white muscle to the treatment with glucose and arginine it suggests the existence of regulation mechanisms of the above mentioned carrier that need major study.

El 1987, J.-P. Serre publica la seva conjectura (3.2.4?) sobre representacions de Galois modulars. Com a conseqüència es tindrien, entre d'altres, la conjectura de Shimura-Taniyama-Weil, el darrer teorema de Fermat, ...En aquesta tesi es demostra la conjectura (3.2.4?) per a les representacions associades als punts de p-torsió de les corbes el.líptiques modulars amb reducció additiva potencialment ordinària en p>7.Previament s'establexien uns criteris generals per a la verificació de la conjectura. / En 1987, J.-P. Serre publica su conjetura (3.2.4?) sobre representaciones de Galois modulares. Consecuencia de ella se tendrían: la conjetura de Shimura-Taniyama-Weil, el último teorema de Fermat,...En esta tesis se demuestra la conjetura (3.2.4?) para las representaciones asociadas a los puntos de p-torsión de las curvas elípticas modulares con reducción aditiva potencialmente ordinaria en p>7.Previamente, se establecen unos criterios generales para la verificación de la conjetura.

Els prions són els agents causants de les encefalopaties espongiformes transmissibles: malalties amb un llarg període d'incubació associades a una neurodegeneració progressiva i letal, i la deposició d'una proteïna resistent a la degradació amb proteases coneguda com PrPres. L'aparició d'una nova malaltia humana (la variant de la malaltia de Creutzfeldt-Jakob) i la seva associació amb malalties priòniques animals com l'encefalopatia espongiforme bovina (EEB) ha produït en els últims anys un increment dels esforços i els estudis per al control i l'eradicació d'aquestes i d'altres malalties priòniques ja existents com la tremolor ovina o scrapie del bestiar oví. En aquest treball, s'ha avaluat per primera vegada el paper dels prions com a contaminants ambientals i el risc associat a la seva possible transmissió.En els escorxadors on es processen animals de risc i animals infectats per malalties priòniques existeix un risc associat al material infecciós (teixit cerebral, medul·la, nerviós) que s'aboca a les aigües residuals. Mitjançant la detecció d'adenovirus porcins i bovins per PCR niada en aquestes aigües es va determinar la presència de contaminació d'origen animal específica de bestiar boví i porcí. En les primeres, gràcies al desenvolupament d'un protocol basat en centrifugacions i detecció per western-blot, es va determinar l'existència de nivells inferiors a 2-4 µg de material infecciós en 15 ml d'aigua residual. D'acord amb els estudis d'infectivitat presents en bibliografia, aquestes dades equivalen a una presència inferior a 10-6-10-7 dosis letals 50 per via oral en humans.L'excreció de proteïnes priòniques per via fecal pot representar una entrada directa d'agents infecciosos en el medi. Un cop desenvolupat un mètode detecció basat en elució amb detergents i immunoprecipitació abans de la detecció per western-blot,es va determinar el patró d'excreció de prions en ratolins alimentats amb material infecciós i en ratolins en la fase terminal de la malaltia. En els darrers, els nivells es van mostrar indetectables, mentre que en els segons es van detectar prions 24-48 h post-administració. Aquestes dades indiquen la possibilitat d'una excreció de prions al medi en animals que ingereixen aliments contaminats. Considerant l'elevada resistència dels prions als processos inactivadors, es va determinar la persistència de la molècula de PrPres en el medi i, concretament, en medis vehiculars com l'aigua. Mitjançant un protocol de concentració per ultracentrifugació i detecció per western-blot, es va estimar el temps necessari d'inactivació del 90% i 99% (t90 i t99) de la PrPres associada a l'agent infecciós EEB i scrapie inoculats en aigua de mar, aigua residual urbana i d'escorxadors. Les t99 obtingudes per a EEB foren de 25 a 60 dies, aproximadament del doble en el cas d'scrapie. i 10 cops superiors en el cas de solucions fisiològiques. La pèrdua de l'activitat infectiva està essent valorada actualment mitjançant bioassajos murins. Les dades obtingudes en aquest estudi representen la primera valoració de la presència de proteïnes priòniques en el medi i de les seves possibles vies d'entrada, i suposen el desenvolupament de noves eines per al control del risc associat amb l'exposició als prions en el medi. / "Study of the excretion and stability of prions in the environment"TEXT:Prions are the causative agents of the transmissible spongiform encephalopathies: lethal diseases with long periods of incubation and associated to the deposition of a protease-resistant protein named PrPres. Concerns about the control and eradication of prion diseases increased with the identification of a new human disease (the variant of Creutzfeldt-Jakob disease) and its link with the bovine spongiform encephalopathy (BSE). This work evaluates for the first time the role of prion proteins as environmental contaminants, and the risk associated with its potential transmission.Slaughterhouses processing risky and infected animals may drain wastewaters containing infective tissues (brain, spleen, nervous tissues). By the detection of porcine and bovine adenovirus by nested-PCR protocols in these waters, it was determined the presence of pollution from porcine and bovine origin. After the development of a centrifugation-based western-blot method, the former was shown to contain less than 2-4 µg of infectious tissue per 15 ml of wastewater. According to published infectivity studies, these levels are equivalent to lower concentrations than 10-6-10-7 oral lethal dose 50 for humans. Prion excretion by the oral-fecal route may represent a direct input of infectious agents into the environment. A method based on elution with detergents, immunoprecipitation and western-blot detection was developed. Prion excretion was studied in terminally-sick infected mice and also on mice feed with infectious agents. The former show undetectable levels whereas the latter show prions 24-48 hours post-administration. Data presented could suggest a prion excretion in animals being feed with contaminated aliments.Considering the high resistance of prions to inactivating procedures, it was analyzed the persistence of PrPres molecules in the environment, especially in vehicular media such as water. By a protocol based on ultracentrifugation and western-blot detection, the time needed for the 90 and 99% inactivation (t90 and t99) of PrPres associated to BSE and scrapie agents inoculated in seawater, urban and slaughterhouse sewage. t99 values obtained were from 25 to 60 days for BSE, 2-fold higher for scrapie and 10-fold higher for physiological solutions. The loss of infectivity is currently being analyzed by murine bioassays. Data obtained in this study is the first evaluation of the presence of prion proteins in the environment and their potential routes of entrance, and represents the development of new tools for the control of the risk associated to the exposition to prions in the environment.

Diferents estudis epidemiològics han indicat els derivats mono- i diesterificats del 3-(N-fenilamino)1,2-propandiol (PAP) com a biomarcadors de les partides d'oli de colza que van causar la síndrome de l'oli tòxic (SOT), una intoxicació que va tenir lloc a Espanya al 1981, i que va provocar més de 400 morts i va afectar a més de 20,000 persones. Aquests esters del PAP poden ser hidrolitzats per part de la lipasa pancreàtica humana donant lloc a PAP en un últim estadi. Per aquest motiu, els estudis de metabolisme, tant de primera com de segona fase, s'han centrat en aquesta molècula. Així, incubacions de PAP en presència de microsomes hepàtics han mostrat que el CYP450 és capaç de bioactivar aquest compost donant lloc al corresponent derivat 4'-hidroxilat com a principal metabòlit. Aquest fenol derivat del PAP, però, és força inestable i es pot tornar a oxidar donant lloc a una espècie iminoquinònica altament reactiva, i per tant, de potencial toxicitat. En presència de molècules amb un grup tiol lliure, com són el glutatió o l'N-acetilcisteïna, aquesta iminoquinona derivada del PAP pot formar els corresponents tio-conjugats mitjançant una addició de Michael. En aquest cas, els conjugats es poden tornar a oxidar donant lloc als corresponents derivats iminoquinònics, els quals, en presència de glutatió o N-acetilcisteïna formen bis- i tris-adductes, però en absència d'aquests tiols isomeritzen a la corresponent base de Schiff i posteriorment s'hidrolitzen per donar lloc als corresponents conjugats derivats del 4-aminofenol juntament amb gliceraldehid. Aquest comportament es podria extrapolar a d'altres derivats del 4-aminofenol que continguin un CH2 adjacent al residu anilínic. Aquest seria el cas d'un dels possibles metabòlits de la 3-(N-fenilamino)alanina (PAA), un dels contaminants presents en els lots d'L-triptòfan responsables de la síndrome de l'eosinofília-miàlgia (SEM), una altra intoxicació de característiques similars a la SOT que va tenir lloc l'any 1989 als Estats Units i que va afectar a més de 1500 persones. Així, s'ha demostrat que la PAA en presència de microsomes de fetge humà pot ser metabolitzada pel CYP450 donant lloc al corresponent derivat 4'hidroxilat, el qual es pot re-oxidar fàcilment per formar el corresponent intermedi iminoquinònic i donar lloc posteriorment al 4-aminofenol i a la formilglicina. Aquest fet estableix un nou vincle d'unió entre ambdues síndromes, no només a través de la generació d'un compost comú de coneguda toxicitat (4-aminofenol), sinó també mitjançant la generació d'espècies carboníliques que podrien representar un factor de risc addicional. / Toxic Oil Syndrome (TOS) was a massive food intoxication episode that occurred in 1981 in central and northern Spain, causing more than 400 deaths and affecting more than 20,000 people. TOS was attributed to the ingestion of a rapeseed oil that had been adulterated with aniline and illegally refined for human consumption. Epidemilogical investigations established the mono- and diester derivatives of 3-(N-penylamino)-propane-1,2-diol as biomarkers of the toxic oil. These PAP esters can be hydrolyzed by pancreatic lipase leading finally to PAP. For this reason, metabolism studies have been focused in this molecule. Thus, PAP incubations in presence of liver microsomes have shown the capacity of CYP450 to bioactivate this compound giving rise to the 4'-hydroxylated derivative as the main metabolite. However, this phenol derivative is unstable and can be re-oxidated leading a highly reactive, and potentially toxic, quinoneimine specie. In presence of molecules with a free thiol group, as glutathione or N-acetylcysteine, this quinoneimine derivative can forme the corresponding thio-conjugate. However, these conjugates can be re-oxidated giving rise to the corresponding quinenimine derivatives, which in presence of glutathione or N-acetylcysteine lead to bis- and tris-conjugates, but in absence of thiols can isomerize to the corresponding Schiff base and then be hydrolyzed to lead the corresponding 4-aminophenol conjugates and glyceraldehyde. This behaviour could be extrapolated to other species with a CH2 adjacent to the anilinic residue. This could be the case of one of the possible metabolites of 3-(N-phenylamino)-alanine (PAA), one of the contaminants present in the L-tryptophan batches responsible for Eosinophilia-Myalgia Syndrome (EMS), another similar intoxication that took place in 1989 in US and that affected more than 1500 people. Thus, it has been demonstrated that PAA in presence of human liver microsomes can be metabolized by CYP450 to give rise the corresponding 4'-hydroxy derivative, which can be re-oxidated leading the corresponding quinoneimine intermediate and then 4-aminophenol and formyl glycine. This fact provides support of a linkage between EMS and TOS, not only by the generation of a final common toxic compound (4-aminophenol), but also by the concomitant release of carbonyl especies that could represent an additional risk factor.

The Doctoral dissertation titled “Theoretical Study of Phospholipid Membranes: the Complex Role of Cholesterol and Lipid Unsaturation” covers biological membrane modeling by means of molecular dynamics. The main focus of the dissertation is to study the role of phospholipid unsaturation and cholesterol in animal cell membrane properties. In general, it aims to find the molecular mechanisms underlying naturally occurring phenomena, such as the preference displayed by nature for phospholipids with an unsaturated sn-2 chain where the double bond is placed in its middle. Significant results were obtained regarding the importance of the double bond position in phospholipidic membranes. We report that lipids with a double bond in the middle of their acyl chain present the largest capacity to induce disorder in the membrane. We also found that this effect is enhanced when the unsaturated acyl chain is attached to the sn-2 lipid. Another important result obtained in this work is the explanation of the role of cholesterol as promoter of in-plane ordering due to its collective action over surrounding phospholipids. We report the natural preference of cholesterol to be placed in the second coordination shell in the membrane plane in respect to other cholesterols. In other words cholesterols do not like to be in direct contact with each other. This result strongly supports the umbrella theory. Additionally we found that cholesterols place themselves in respect to the others in a well-defined 3 fold symmetry pattern. The combination of these two features is likely responsible for the condensation effect, as the ordering of the lipid tails could be explained by their sandwiching between cholesterols. These results, never reported before, shed light on the reasons behind the natural lipid selection and the mechanism underlying the well-known ordering effects of cholesterol which are largely controversial. Final part of this Doctoral dissertation focuses on membranes that contain cardiolipins instead of cholesterol like the one present in the mitochondria. / L'objectiu principal d'aquesta tesi és estudiar el paper dels fosfolípids insaturats i del colesterol en les propietats de les membranes cel·lulars animals mitjançant dinàmica molecular clàssica. En general, s'han estudiat els mecanismes moleculars subjacents responsables de la preferència, dictada genèticament, per composicions lipídiques determinades en aquestes membranes. Per exemple, la preferència general pels fosfolípids insaturats amb un doble enllaç al mig de la cadena sn-2. Entre els resultats obtinguts destaquen les evidències trobades que justifiquen la importància de la posició del doble enllaç en els fosfolípids que constitueixen les membranes. S'ha observat que els fosfolípids insaturats amb un doble enllaç al mig de la cua presenten una major capacitat d'induir desordre en la membrana. Aquesta capacitat d'induir desordre es maximitza quan la cadena insaturada és la sn-2, posició genèticament afavorida. Un altre resultat important obtingut en aquest treball és l'explicació del paper del colesterol com a promotor d'ordre en el pla de la membrana a causa de la seva acció col·lectiva sobre els fosfolípids circumdants. Hem constatat la preferència natural del colesterol per col·locar-se en la segona esfera de coordinació en relació amb els altres colesterols adjacents. En altres paraules, al colesterol no li agrada estar en contacte directe amb altres colesterols. Aquest resultat dóna suport a la teoria del paraigües. A més, s'ha trobat que els colesterols s'emplacen entre ells formant un patró dinàmic amb simetria trigonal. Aquest resultat no és gens intuïtiu tenint en compte la naturalesa fluïda del medi i que els colesterols no es troben en contacte directe. La combinació d'aquestes dues característiques justifica el conegut efecte de condensació dels colesterols: colesterols adjacents ordenen les cues fosfolipídiques aixafant-les entre ells. Aquests resultats, fins ara desconeguts, aclareixen algunes de les raons existents darrere de la selecció natural dels lípids i els mecanismes responsables dels coneguts efectes de condensació que indueix el colesterol, que fins ara eren en gran mesura controvertits. Per acabar, aquesta tesi doctoral dedica el seu darrer capítol a l'estudi de membranes que contenen cardiolípids en comptes de colesterol, com és el cas de la membrana mitocondrial.

This thesis presents the results of applying new strategies to understand the mechanism and explore the sensing performance of metal oxide (MOX) nanowire based gas sensors by testing individual nanowire gas sensors, running density functional theory (DFT) calculations, using new materials, applying ex-situ analysis and temperature-pulsed operation mode. These MOX nanowires include SnO2, CuO decorated SnO2, CuO and ZnO, electrically contacted either individually or in bundles. With SnO2-NH3 as a model system, DFT calculations were made to draw the pictures of surface-gas interactions, which were combined with empirical modeling of individual nanowire sensors to determine the sensing mechanism of this system. The surface reaction routine that involves non lattice oxygen was found to responsible for the sensing effect. As an interfering substance to NH3 sensing, H2O was also studied in this approach. At the new material front, CuO decorated SnO2 nanowire showed significantly increased sensitivity toward H2S while keeping other gases, e.g., CO and NH3 low, offering good selectivity to this gas. Ex-situ analysis has shown that sulfurization and desulfurization reactions happened on CuO, confirming the charge transport channel depletion model proposed for this material. The less common p-type CuO was obtained with the facile thermal oxidation method. NH3, H2S and NO2 sensing have all indicated the key role of surface adsorbed oxygen species in its gas sensing. Due to its intrinsic property, the ZnO nanowires assembled onto micro hot plate (μHP) substrates by dielectrophoretic (DEP) alignment showed relative NH3 selectivity from CO. When operated in temperature-pulsed mode, sensitivity enhancement was seen at the low temperature end. Such effect was ascribed to the fast regulation of surface oxygen, H2O and NO2 in the pulsed mode. The current dissertation is organized as follows: Chapter 1 introduces the general background of the MOX gas sensors and the basic idea of computational chemistry. Chapter 2 gives a brief introduction to density functional theory, which is the major theoretical tool in this work. Chapter 3 describes the experimental and theoretical techniques that have been applied. Chapter 4 deals with the NH3/H2O sensing of SnO2 nanowire, DFT calculations and empirical modeling. The sensing mechanism of NH3 by SnO2 and the interfering principle of H2O were unveiled. Chapter 5 reports the H2S sensing of SnO2 and CuO decorated SnO2 nanowires and the study of the corresponding mechanisms. Chapter 6 explores the NH3, H2S and NO2 sensing properties of the individual CuO nanowire. The importance of surface oxygen species in gas sensing was demonstrated. Chapter 7 is about the DEP deposition of ZnO nanowires onto the μHP sensing substrate and the NH3 sensing in isothermal and temperature-pulsed mode. Chapter 8 reviews the present work, highlighting the main achievements and proposes future directions. / Aquesta tesi se centra en l’estudi dels mecanismes de detecció de gasos amb sensors basats en nanofils d’òxids metàl•lics. Amb aquest objectiu, s’han estudiat les respostes de sensors formats per un únic nanofil, s’ha modelitzat la seva resposta mitjançant càlculs DFT (Density Functional Theory) i s’han analitzat nous materials i explorat modes de funcionament no estàndards com és el polsat de temperatura. Als tres primers capítols de la dissertació se’n fa una introducció als dispositius basats amb òxids metàl•lics, es revisen els fonaments teòrics que hi ha darrera de les simulacions DFT i es presenten els mètodes experimentals que s’han fet servir per completar aquest treball doctoral. El quart capítol se n’ocupa de les interaccions del sistema SnO2-NH3 mitjançant la combinació de càlculs teòrics amb DFT i dades experimentals. Es presenta i valida el mecanisme de detecció de l’amoníac amb l’òxid d’estany així com es discuteix les interferències d’aquest contaminant amb la humitat. Al cinquè capítol es presenta la detecció de H2S amb heteroestructures formades per nanofils de SnO2 decorats amb nanopartícules de CuO. La gran sensitivitat a aquest gas que es troba experimentalment, especialment si es compara amb les respostes típiques obtingudes amb nanofils no decorats, s’ha analitzat i modelitzat. El capítol sisè explora la utilització d’òxid de coure, un semiconductor tipus p, com a sensor de gas; i les seves respostes a diferents contaminants es comparen amb les obtingudes amb l’òxid d’estany, el semiconductor tipus n de referència. Ja al capítol setè, es presenta el dipòsit controlat de nanofils de ZnO sobre hotplates mitjançant dielectroforesi (DEP) així com la millora de la sensitivitat quan els dispositius obtinguts són operats en mode de temperatura polsada. Finalment, el capítol vuitè i últim resumeix tots els capítols anteriors destacant els resultats més significatius aconseguits, i s’exploren noves línies de treball per a futures tesis.

Over time, many studies about deer antlers, based on classical morphometry, have been done. The present study propose a new perspective on the study of Iberian red deer antlers (Cervus elaphus hispanicus) from Sierra Morena (Spain), introducing new techniques able to provide more detailed information about them. The objectives addressed in this work have been principally focused on the use of geometric morphometrics methods and photogrammetric systems based on CAD-3D technology. Three-dimensional coordinates of 217 antlers concerning both the full and half antler structure, were adapted to each objective of the study and subjected to several statistics analyses. The exhaustive characterization of the shape changes of different antler parts with age was carried out, as well as the exploration of the existence of an optimal age for the obtention of the best antlers. The antlers of youngest individuals (2 to 3 years old) showed smaller but more elongated near the skull, with straighter and vertically oriented tines; while antlers of fully-grown individuals (6 to 9 years old) were shorter near the skull and more arched distally, with longer and curved tines. The allocation of an own antler categorization, based on measures of homologation protocols, made possible the observation of an antler improvement of individuals aged between 4-9 years, as well as some deterioration from 10 to 13 years. This is important for deer management in the area studied, which also might be applicable to other species. The high variability of antlers in terms of asymmetry was studied through the evaluation of the presence of Fluctuating asymmetry (FA) and Directional asymmetry (DA). Generally, previous studies show FA on antlers. However, the presence of FA and DA was significant in the antlers sampled, being the amount of DA higher than FA. The predominance of DA, rejected the possibility of considering FA as individual quality indicator. In addition, the DA presence involved new insights about the antler asymmetry and its development, pointing to to a more intense use of the right antler side. On the other hand, the annual capacity of antlers to regenerate, where multiple pathways interact, led us to the idea that antlers may act as modular structures. Accordingly, five modularity hypotheses of different biological interest, were proposed taking into account the variation among individuals and the variation suffered at direct developmental pathways. Modularity and integration were found, highlighting the tight relationship between both phenomena in antlers. This last fact, reflected the interaction of multiple pathways along the antler growth, as well as the existence of developmental interactions transmitting the effect of random perturbations throughout the whole structure. Thus, antlers generally act as single integrated modules, performing a common function as head and eyes protection during fights. However, the modularity observed suggested the relative independent behaviour of some antler parts, as the trez tines, during antler development. Finally, a Photogrammetric Interactive Measure Method (PhIMM), based on the combination of digital methods and the use of a parametric CAD system, was proposed to complete the study. This methodology, represents advantages from the data-taking point of view, since the use of digital photographs allows to sample in the field in an economic and fast way. Furthermore, the lack of taking measures in the field is not a problem, since the CAD technology allows to create three-dimensional models of the structures on which we can perform all the measurements desired, including volumes and perimeters. In addition, the information extracted from this models can be directly shown in excel sheets, facilitating the data processing and even the introduction in other programs. / La presente investigación estudia astas de ciervo Ibérico (Cervus elaphus hispanicus) mediante técnicas de morfometría geométrica y fotogrametría. Los cambios de forma de 217 cornamentas fueron caracterizados en función de la edad de los individuos. Especímenes de 2-3 años presentaron cornamentas pequeñas y alargadas, con puntas rectas y orientadas verticalmente. En cambio, las cornamentas de especímenes de 6-9 años, eran más cortas y arqueadas, con puntas largas y curvadas. La categorización propia de las astas, permitió observar una mejora de la calidad de las mismas en individuos de 4 a 9 años, y un deterioro en las de 10 a 13 años. La presencia de asimetría fluctuante (FA) y asimetría direccional (DA), también fue estudiada. Tanto FA como DA fueron significativas, siendo DA más abundante que FA. La predominancia de DA, imposibilitó considerar FA como indicador de calidad individual, y sugirió un uso más intenso de la rama derecha. Que las cornamentas pudieran ser estructuras modulares, llevó a proponer cinco hipótesis de modularidad, teniendo en cuenta tanto la variación entre individuos, como la debida a vías directas del desarrollo. La presencia de modularidad e integración en las cornamentas fue significativa. Ello reflejó tanto la interacción de múltiples vías durante el proceso de crecimiento de las cornamentas, como la existencia de interacciones capaces de transmitir perturbaciones aleatorias a lo largo de toda la estructura. Por lo tanto, las astas actuarían como un único módulo integrado. Sin embargo, la modularidad observada sugirió cierta independencia de partes como los candiles. La implementación de un método fotogramétrico interactivo de medida (PhIMM), basado en la toma de fotografías digitales y la utilización de un sistema CAD paramétrico, fue propuesto para completar el estudio. Dicha metodología, es ventajosa en la recolección de datos, puesto que la tecnología digital permite muestrear rápida y económicamente. Además, la falta del registro de ciertas medidas en el campo no es un problema, ya que la tecnología CAD permite crear modelos tridimensionales de las estructuras de interés, donde es posible realizar todas las medidas deseadas.

En esta memoria se recogen los resultados sobre preparación y caracterización de las propiedades físicas de sistemas magnéticos nanoestructurados. Para la fabricación de las nanoestructuras se han empleado dos estrategias diferentes: la estrategia ascendente (bottom‐up), que se basa en el autoensamblaje de componentes nanométricos elementales, en nuestro caso nanopartículas (NPs), y la estrategia descendente (top‐down), que fundamentalmente consiste en el empleo de las técnicas de litografía y grabado para definir motivos a escala micrométrica o nanométrica. Para ambas estrategias, se seleccionaron materiales magnéticos que, debido a sus propiedades físicas, se consideran muy buenos candidatos para futuras aplicaciones tecnológicas. En concreto, para la estrategia ascendente se sintetizaron coloides con NP’s de Co por su potencial interés en la fabricación de dispositivos de memorias magnéticas de alta densidad, con los cuales podría superarse el límite actual, que se encuentra alrededor de 1 Terabits/in2. Por su parte, para la estrategia descendente se seleccionó la manganita La0.66Sr0.33MnO3 porque gracias a su carácter semimetálico (polarización total de espín) y su elevada temperatura de Curie resulta ser uno de los mejores candidatos para la implementación de dispositivos de espintrónica. En el primer caso se han utilizado las técnicas de “drop casting” y “spin coating” y los resultados obtenidos en ambos casos demuestran que una baja dispersión de tamaño de las NPs (< 15% de dev. std. respecto al valor promedio) es de capital importancia para conseguir el autoensamblaje de las NPs en áreas grandes. Además, se han optimizado las condiciones experimentales (temperatura, velocidad de evaporación, tipo de solvente, mojabilidad del coloide, etc.) que permiten la formación de sistemas nanoestructurados homogéneos y con orden de largo alcance sobre sustratos de interés tecnológico, en particular sobre silicio. Respecto a la estrategia descendente, se demuestra que la técnica de grabado aquí propuesta constituye un avance frente a las técnicas tradicionales de ataque mediante métodos físicos que, si bien están perfectamente contrastadas para su uso en semiconductores, en el caso de los óxidos presentan diversos problemas. Su ventaja radica en que con ella se elimina la posibilidad de crear defectos en el material resultante como, por ejemplo: la implantación iónica o la generación de defectos cristalinos, los cuales deterioran las propiedades físicas del material. También se ha realizado un estudio de los fenómenos de la interfase formada por un óxido complejo como el LSMO y distintos materiales aislantes típicamente usados como barrera en la fabricación de uniones túnel. Para ello se han preparado diferentes bicapas integradas por LSMO y un material aislante: MgO, NdGaO3, SrTiO3 y LaAlO3. El método empleado aquí permite comparar cuantitativamente los resultados de las distintas barreras, sin necesidad de llevar a cabo el proceso completo de fabricación de las uniones túnel, y por tanto, permite conocer de manera experimental cuál de los distintos materiales de barrera proporciona la respuesta óptima. En esta memoria se aborda también el estudio de los fenómenos de electroresistencia en manganitas. Cuando se estudia la electroresistencia en dispositivos nanométricos sometidos a altas densidades de corriente (superiores a 1x105 A/cm2) frecuentemente surge el debate acerca de la importancia del efecto Joule. Con la intención de clarificar el papel del efecto Joule se ha diseñado un sistema que permite tener acceso a la temperatura local de las muestras durante la medición de las curvas características I‐V. Nuestros resultados demuestran que el comportamiento fuertemente no lineal de las curvas I‐V no puede ser atribuida exclusivamente al efecto Joule. Por otra parte, el aumento progresivo e irreversible de la resistencia en todo el rango de temperaturas y la disminución de la TC al inyectar altas densidades corriente, apuntan hacia una progresiva degradación de las muestras debida a la disminución del contenido de oxígeno. Esta hipótesis se confirma por el hecho de que un recocido de las muestras al aire a alta temperatura permite recobrar los valores iniciales de resistencia y TC. Finalmente, se ha realizado una investigación detallada del fenómeno de cambio reversible de resistencia en LSMO. La transición reversible entre los estados de alta y baja resistencia se ha inducido mediante la aplicación de un voltaje de bias a través de la punta conductora del AFM, se ha identificado el mecanismo que da lugar a dicho cambio y se ha determinado cual es el material activo en dicho cambio de resistencia. / This memory compiles the results obtained about the preparation and characterization of the physical properties of nanostrutured magnetic systems. For the fabrication of nanostructures two different strategies have been used: the bottom‐up strategy based on the self‐assembly of elemental nanometric pieces, in our case nanoparticles (NPs) and the topdown strategy, that imply the use of lithographic and etching techniques to define motives at the micro or nanometric scale. Using the first strategy, different samples have been prepared by means of the dropcasting and spin coating techniques. In both cases we have obtained self‐assembled monolayers of highly ordered Co magnetic nanoparticles (NPs) onto Si substrates. The influence of different parameters, such as substrate temperature, evaporation time, the solvent used and the wetting of the colloid, were analyzed. The top‐down procedure was used for fabricating La0.66Sr0.33MnO3 (LSMO)/insulating layer bilayers and La0.66Sr0.33MnO3 microbridges by lithographic and etching techniques. We have fabricated the LSMO/insulating layer bilayers to investigated interfacial effects between LSMO electrodes and different insulating layers, such as MgO, NdGaO3, SrTiO3 and LaAlO3. Our set up allows studying and comparing the electronic effects at the LSMO/insulating layer interface which could be of major interest for the implementation of oxide‐based magnetic tunneling junctions. Finally electroresistance and reversible resistive switching (RS) behavior were also investigated in sputtered LSMO thin films. To ascertain the role of Joule self‐heating effects I‐V characteristic curves were measured in LSMO microbridges with a nanometric Pt thermometer on top in order to gain access to the local variations of temperature. Strongly non‐linear I‐V characteristic curves were observed that cannot be explained by Joule heating effects alone. In addition, the progressive and irreversible augment of resistance, together with the reduction of TC, strongly suggest a progressive degradation of the samples due to oxygen depletion. For the RS studies the LSMO resistance state was locally modified by using a conducting scanning‐probe microscope. Our results indicate that the mechanism of RS in this type of manganites is chiefly an electronic effect. The effect is not only confined to the surface but its spatial extension and even the final resistance state condition can be modulated by the magnitude of potential and the time it is applied. The stability of the different resistance states as a function of temperature and magnetic field was also analyzed.