La tesi doctoral s'emmarca dins de l'àrea de la biologia molecular de plantes, incloent algunes consideracions de tipus fisiològic, i descriu la identificació i caracterització de 5 gens Arabidopsis que codifiquen proteïnes amb similitud estructural amb els transportadors de coure eucariotes de la família Ctr. Els resultats del treball s'han dividit en tres capítols. En el primer d'ells s'analitza a nivell teòric les seqüències dels polipèptids de la família COPT d'Arabidopsis, s'investiga la seua funcionalitat en un sistema d'expressió heteròleg i es caracteritza de forma global el perfil d'expressió dels gens de la família. En aquest apartat es mostra que COPT1 i COPT2 restableixen amb gran eficiència el creixement en medi de selecció d'una soca de llevat deficient en el transport de coure d'alta afinitat i s'estableix que l'expressió dels dos transportadors es reprimeix en resposta a un tractament amb dosis tòxiques de coure. Per un altre costat, COPT3 i COPT5 complementen amb baixa eficiència al mutant de llevat i no responen al tractament amb coure. Les conclusions d'aquest primer apartat permeten proposar un model sobre la localització i funció cel·lular dels transportadors de la família. Els altres dos capítols de la tesi es centren específicament en l'estudi del gen COPT1. En el segon capítol, es descriu l'obtenció de plantes transgèniques que expressen un gen quimèric format per la fusió del promotor de COPT1 al gen GUS. L'anàlisi histoquímic d'aquestes plantes permet dilucidar que el gen COPT1 s'expressa en embrions i plàntules d'Arabidopsis. A més, en plantes adultes, l'expressió de COPT1 es restringeix als àpex radiculars, als tricomes, a les cèl·lules guarda i al pol·len. En l'últim capítol de la tesi s'exposa l'anàlisi fenotípic de plantes transgèniques que sobreexpressen i silencien COPT1, focalitzant l'estudi en els teixits descrits en el capítol anterior. Així, es mostra que la sobreexpressió de COPT1 causa hipersensibilitat al coure i l'activació dels sistemes de segrest cel·lulars, representats per la metal·lotioneïna MT1a. D'altra banda, el silenciament postranscripcional de COPT1 causa una reducció en l'absorció de coure, hipersensibilitat al dèficit de coure, un allargament de l'arrel primari i irregularitats en la formació de la coberta d'exina. Globalment, els resultats de la tesi descriuen per primera vegada l'expressió d'un transportador de coure als arrels d'una planta superior i assenyalen la participació de COPT1 en l'absorció de coure i en altres processos fisiològics i del desenvolupament vegetatiu i reproductiu d'Arabidopsis thaliana. / The work presented in this thesis describes the identification and characterization of 5 genes (COPT1-5) encoding putative Ctr-like Arabidopsis copper transporters. The first chapter encompasses a theoretical comparison of the COPT protein sequences, a functional study in a heterologous system and a preliminary expression and copper-regulation pattern analysis. COPT1 and COPT2 restore with high efficiency the growth of a yeast strain deficient in high affinity copper uptake and both genes are downregulated by exposure of leaves to copper treatment. COPT3 and COPT5 poorly substitute for their yeast counterparts and do not respond to copper treatment. Based on these results, a model for the cellular function of the COPT family members is proposed. The second chapter describes the generation and analysis of transgenic plants expressing a GUS reporter gene under the control of the COPT1 promoter. GUS specific staining is specifically detected in embryos, cotyledons, root tips, tricomes, guard cells and pollen grains. The last chapter describes the generation and phenotypical analysis of Arabidopsis transgenic plants overexpressing and silencing the COPT1 gene. Overexpression of COPT1 causes enhanced copper sensitivity and constitutive activation of the metallothionein gene MT1a. Overexpressing the complementary sequence of COPT1 produces a reduction in copper absorption, enhanced sensitivity to copper deficiency, increased root length and abnormalities in the pollen exine layer. Overall, the results presented here describe for the first time the expression of a copper transporter in the roots of a higher plant and indicate the participation of COPT1 in copper uptake and other physiological and developmental processes of Arabidopsis thaliana

L'origen principal d'aquest treball: els òxids de coure, al seu paper en el món dels superconductors i en particular de les eines que hom fa servir per tal d'intentar dissenyar-ne de nous.

With the aim of exchanging Hg by Ag in the copper-based superconductors with the highest Tc, the synthesis of simple Ag-Cu oxides (not known even in nature) became the first target. That work brought as a result the first known Ag-Cu oxide, Ag2Cu2O3, and also the second, Ag5Pb2-xCuxO6, both synthesized by soft chemistry methods (coprecipitation). In both cases, Ag and Cu show their usual oxidation state in oxides (AgI, CuII).The present work describes the result of latter research, having a new perspective: to try to synthesize new Ag-Cu phases, modifying their oxidation states or introducing other metals, in other to achieve new physical properties. In this sense it represents the logical continuation in the original scheme that arouse from the existence of Cu-Hg superconductors, but it also focus in the chemistry of an up to now unknown family, that of Ag-Cu oxides, in terms of its synthesis, properties, redox behavior, etc. In the way we have found both new synthetic methods, important in terms of applications and novelty, and unexpected results related with charge distribution and atomic structure.Thus, the new oxide Ag2Cu2O4 has been synthesized by electrochemical oxidation of the slurries of everal starting materials, which represents a new synthetic route for solid phases. This oxide shows quite peculiar properties, in terms of charge distribution (having Ag with an oxidation state over +1, with both Cu and O participating in the oxidation) and sensitivity to radiation, which can induce charge distribution. We have also been able to reproduce the synthesis of Ag2Cu2O4 using other methods: oxidation with ozone and by hydrothermal synthesis. The morphology, oxygen content and properties of Ag2Cu2O4 have a clear dependence on the synthetic method utilized.Also, the hydrothermal synthesis has yielded two new quaternary Ag-Cu oxides, Ag2MnCuO4 and Ag2Cu3Cr2Ox which are presently being studied and characterized. / En un intento de reemplazar Hg por Ag en los cupratos superconductores de mayor Tc, se abordó la síntesis de óxidos sencillos de Ag y Cu (inéditos incluso en la naturaleza). Ese trabajo dio como resultado el primer óxido de Ag y Cu conocido, Ag2Cu2O3, y el segundo, Ag5Pb2-xCuxO6, obtenidos por métodos suaves (coprecipitación ácido base). En ambos casos, Ag y Cu presentan su estado de oxidación usual en óxidos (AgI, CuII).El presente trabajo describe los resultados de la investigación posterior con una perspectiva distinta: el intento de obtención de nuevas fases de Ag y Cu, modificando los estados de oxidación de éstos o introduciendo otros metales, con la intención de obtener nuevas propiedades físicas. En ese sentido representa la continuación lógica en el esquema original surgido de la existencia de los óxidos de Cu y Hg superconductores, pero también ahonda en la química de una familia hasta ahora inexistente, la de los óxidos mixtos de Cu y Ag, en cuanto a su síntesis, propiedades, comportamiento redox, etc. En el camino han surgido nuevos métodos de síntesis, importantes en cuanto a su aplicación y novedad, así como resultados no esperados relativos a la distribución de carga o a la estructura atómica.Así, se ha obtenido el nuevo óxido Ag2Cu2O4 por oxidación electroquímica de diversos precursores en forma de suspensión, en lo que representa una nueva ruta cara a la obtención de fases sólidas. Dicho óxido presenta unas propiedades peculiares en cuanto a distribución de carga, teniendo Ag en estado de oxidación superior a +1, con el Cu y el O también participando en la oxidación, y sensibilidad a la radiación, la cual puede inducir a su vez una redistribución de la carga. Se ha conseguido asimismo reproducir la síntesis de dicho óxido por otros métodos: oxidación con ozono gas y síntesis hidrotermal, existiendo una clara dependencia de la morfología cristalina así como del contenido de O y de las propiedades físicas con el método de síntesis utilizado.De igual modo, la síntesis hidrotermal ha permitido la obtención de otros dos nuevos óxidos cuaternarios, Ag2MnCuO4 y Ag2Cu3Cr2Ox, que están siendo actualmente sometidos a estudio y caracterización.

Desde los albores de la civilización, los ríos son una de las vías habituales usadas por el hombre para desprenderse de parte de sus desechos. Por ello, los sistemas fluviales han sido espectadores privilegiados de la evolución industrial y tecnológica del hombre, sufriendo en sus aguas los vertidos de sustancias cada vez más tóxicas para las comunidades naturales. Por este motivo, poseen un gran valor como puntos de control ecotoxicológico.

DOCTORAL:Se ha caracterizado tres muestras de fundiciones de cobre chilenas con diversas técnicas de caracterización, además se han analizado sus comportamientos ante la lixiviación con agua y con diferentes disoluciones lixiviantes ácidas y alcalinas. También se estudió la respuesta de estos polvos en operaciones de separación magnética y granulométrica y la inertización de las fracciones de material con mayor contenido de As.Se ha determinado que los polvos son materiales complejos muy solubles en agua y algo menos en ácido. Se propone dos rutas de procesado de estos materiales, las cuales contemplan etapas de lixiviación, cementación del cobre en las disoluciones y separación granulométrica para inertizar la fracción más fina; el material grueso recircula a la fundición y las disoluciones recirculan a la lixiviación de polvos frescos. / "Characterization of powders of copper foundry and establishment of routes of having processed"TEXT:It has been characterized three samples of Chilean copper foundries with diverse caracterization techniques. It has been analyzed their behaviors before the leaching with water and with different acid and alkaline solutions. The answer of these powders was also studied in operations of magnetic separation and granulometric separation and the inertization of the material fractions with more content of As.It has been determined that the powders are material complex very soluble in water and something less in acid. It intends two routes of having processed of these materials. Which contemplate leaching stages, cementation of the copper in the solutions and granulometric separation for the inertization the finest fraction. The thick material recycles to the foundry and the solutions recycle to the leaching of fresh powders.

En aquest treball s’ha estudiat la quimisorció d’una sèrie d’àtoms (H, N, i O), i molècules (CO i O2) sobre la superfície 100 de coure mitjançant un model de clúster, i utilitzant pseudopotencials no empírics. Es proposa un nou mètode de tractament de l’entorn (embedding) per als models de clúster metàl•lics. El propòsit de la nova metodologia és la de disminuir els artefactes de clúster, en la mesura que sigui possible, que apareixen en les petites agrupacions metàl•liques. Per tal de minimitzar els efectes de contorn s’ha utilitzat un potencial basat en el projector de Phillips-Kleiman, com un terme addicional del potencial de core dels àtoms metàl•lics i s’ha optimitzat amb la finalitat d’aconseguir la electro-neutralitat de tots els àtoms metàl•lics del clúster aïllat, com si formés part d’un bulk infinit. La metodologia presentada condueix a una millora en la caracterització de propietats, en especial l’energia de quimisorció en clústers de grandària relativament petita, amb una millor descripció de la densitat electrònica en l’entorn del centre actiu.

Es calcula que prop d'un 95% de la biomassa bacteriana que es pot trobar en els sistemes de distribució d'aigua potable es troba localitzada adherida a les superfícies internes de les canonades en forma de biopel·lícules, i que només un 5% es troba lliure en la fase aquosa. El creixement dels microorganismes formant biofilms sobre les superfícies altera la composició dels materials. En el cas de les superfícies metàl·liques, les reaccions fisicoquímiques es tradueixen en canvis indesitjables que es veuen agreujades per la biocorrosió o la corrosió influenciada per microorganismes. El coure és un element traça essencial, però ingerit de forma massiva és tòxic. S'han descrit casos d'intoxicacions a causa de problemes de corrosió i cuprosolvència on els microorganismes juguen un paper primordial. Alhora, alguns bacteris formadors del biofilms tenen la capacitat d'acumular el metall, incrementant el risc per la salut pública. Aquest treball posa de manifest com Agrobacterium radiobacter EPS-916 és capaç de captar coure provinent de solucions aquoses de CuSO4.5H2O, a diferents concentracions, així com el seu exopolisacàrid. Mitjançant microscòpia electrònica de transmissió s'ha comprovat que la captació del coure per part del microorganisme és intracel·lular, observant-se cúmuls densos en el citoplasma dels bacteris. A més s'ha aïllat Pseudomonas putida-M16 de les canonades de coure d'ús domèstic i ha demostrat una resistència elevada a la sal de coure, essent també capaç d'acumular-lo. A més les dues soques han estat capaces de captar el metall quan aquest es presenta en forma de superfície cúprica en cupons de coure i superficies de canonades. Per concloure l'estudi les imatges obtingues mitjançant microscòpia de rastreig han demostrat la presència de biopel·lícules tant en les superfícies cúpriques estudiades, així com en la superfície interior d'una secció de canonada de coure després d'un període aproximat de dos anys en contacte amb aigua. / In their natural environments, bacteria don't exist as isolated cells but grow and survive in organized communities commonly referred to as biofilms. Biofilms are differentiaded masses of microbes that form on surfaces and are surrounded by an extracellular matrix (EPS). Generally, biofouling can be defined as the undesired accumulation of deposits of a biological nature on surface. The former was defined as the process resulting from the accumulation of microbial biofilms consisting of: microorganisms, polymeric materials secreted by theses organisms, particulate matter of different origin, and, mainly of water. The accumulation of biofilms on copper plumbing pipes is well established. Biofilms have been implicated in the corrosion of copper plumbing, Known as cuprosolvency, which results in increases in soluble copper concentrations in drinking water supplies.This has significant implications for public health as the consumption of copper in water at levels exceeding 2mg/mL can cause adverse gastrointestinal symptoms in humans. This study investigated the capacity of Agrobacterium radiobacter EPS-916 to uptake copper from aqueous solutions of copper sulfate, and its skill to form biofilms in a copper plumbing. On the other hand our work want to show how biofilm bacteria isolated from domestic copper plumbing contributed to cuprosolvency and by scanning electron microscopy we can see the biofilm formation in copper surfaces.

La malaltia d’Alzheimer es caracteritza per l’acumulació de plaques extracel.lulars amiloides, formades pels anomenats pèptids amiloides (Aβ40). L’homeòstasi del coure (Cu) es veu afectada en l’etiologia de la malaltia d’Alzheimer, encara que el seu rol és un fet controvertit. Per a l’estudi de la influència del Cu(II) en l’agregació del pèptid amiloide, la morfologia i l’estructura secundària dels agregats amiloides formats en presència de Cu(II) s’han utilitzat AFM, TEM, SEM, SAXS, FTIR i espectrometria de fluorescència. A més, els efectes tòxics d’aquests agregats s’han estudiat en cèl.lules neuronals. Els resultats obtinguts mostren que aquests agregats són amorfos i presenten una toxicitat més alta que les fibres. Per a l’estudi dels dendrímers de maltosa com a possibles moduladors de l’agregació i de la toxicitat del pèptide amiloide. S’ha confirmat que aquests dendrimers no són tòxics en cèl.lules neuronals i que són capaços de modular l’agregació i toxicitat del pèptid amiloide. Aquests resultats permeten considerar als dendrimers de maltosa com a possibles eines per a reduir la toxicitat dels pèptids amilodies. / Senile plaques of Alzheimer’s disease patients are composed primarily of the amyloid-β-peptide (Aβ). Recent studies implicate Cu(II) in the aetiology of AD. The role of Cu(II) in ADis currently highly disputed. Influence of Cu(II) on Aβ aggregation and amyloidogenic properties of glycodendrimers were investigated in this thesis. AFM, TEM, SEM, SAXS, FTIR and fluorescence spectroscopy were used to study a morphology and a secondary structure of Aβ-Cu(II) aggregates. The toxic effects of Aβ40-Cu(II) amorphous aggregates was confirmed for neuronal cell lines. It was shown that maltose glycodendrimers can be efficiently used to modulate Alzheimer’s amyloid peptide aggregation and inhibit cell toxicity by facilitating the clustering of amyloid fibrils. These results show that glycodendrimers are promising non-toxic agents in the search for anti-amyloidogenic compounds. It was also suggested that fibril clumping may be anti-amyloid toxicity strategy.

La presencia de productos fitosanitarios en la vendimio procedentes de los tratamientos viticolas para prevenir las plagas y las enfermedades de la viña, puede llegar a provocar retrasos y paradas durante la fermentación alcoholica. La presente tesis doctoral, es un estudio de los efectos del oxicloruro de cobre y la diclofluanida sobre la fermentación alcoholica. Su presencia ocacinó retrasos en la cinética fermentativa así como una elevada mortalidad de la población de células viables, cuando no se guardaban los períodos de seguridad aconsejados. En estas mismas circunstancias, se observaron modificacions de las actividades enzimaticas de dos enzimas claves de la fermentación alcohólica (Hexoquinasa y alcohol deshidrogenasa) modificaciones que no llegaron a justificar los retrasos de la fermentación observados anteriormente. Sin embargo quedaron muy afectados tanto la actividad de la atpasa de protones como la actividad del transportador de baja afinidad de la glucosa, mecanismos bioquimico/celulares que si explicarían los retrasos observados durante la fermentación. En los vinos procedentes de mostos tratados con los pesticidas estudiados, también se observaron alteraciones tanto de los parámetros químicos como de los parámetros que influyen en la composición aromática de los vinos.

This doctoral dissertation is divided in two different parts. The first one deals with copper complexes and their magnetic properties. The second one describes the synthesis and characterization of a new family of ruthenium compounds containing polipyridilic ligands and other species such as chloro, oxo or aquo ligands / El treball recopilat en aquesta tesi es troba dividit en dues seccions. La primera descriu la recerca duta a terme en el camp d’estudis magnètics sobre complexos polinuclears de coure. La segona recull la síntesi i caracterització d’una família de complexos de ruteni contenint el lligand bpea i altres lligands com el clorur, la bipiridina o el lligand aquo