Orientador: Marco Aurélio Zezzi Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LopesJunior_CiceroAlves_D.pdf: 12621993 bytes, checksum: d178a6c055fde0c86926a36f0e49390c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A busca para melhor entender a participação de elementos químicos no metabolismo de um organismo exige uma abordagem integrada entre as áreas da ciência devido à elevada envolvida complexidade. Esta Tese compreende o estudo realizado integrando as abordagens iônomicas, metalômicas e proteômicas para avaliar possíveis alterações no metabolismo do girassol (Helianthus annuus L.), mediante o desenvolvimento das plantas sob diferentes condições de irrigação com cádmio. Inicialmente, o estudo revelou que o girassol apresenta elevada resistência à contaminação com cádmio, sendo possível inferir, pela primeira vez, que o nível fitotóxico deste elemento para o organismo estudado é ca. 2,3 mg g-1. Um estudo ionômico desenvolvido empregando a técnica de ICP-MS foi realizado para avaliar a distribuição de vários elementos nas diferentes partes das plantas, buscando obter correlações com os processos biológicos exibidos pelas plantas durante o plantio. O estudo mostrou que os girassóis acumulam cádmio preferencialmente nas raízes, no entanto, ca. 65 ± 7% do total captado é translocado para as partes aéreas, fato que resulta na diminuição do transporte de ferro, cobre, magnésio e manganês para as folhas das plantas, sugerindo que há competição entre os elementos. Assim, pôde-se correlacionar a falta de tais nutrientes à clorose foliar exibida pelas plantas do grupo Cd-superior. O emprego da técnica de 2D-DIGE combinada a técnica de nESI-Q-TOF, também apresenta destaque na pesquisa, complementando os dados obtidos no estudo ionômico, por meio da identificação de proteínas nas folhas dos girassóis. As sementes das plantas Cd-tratadas apresentaram teor de cádmio superior ao recomendado pela FAO e OMS (0,1 mg/kg), sendo consideradas impróprias para o consumo humano. O protocolo de digestão in vitro revelou que as maiores concentrações deste elemento estão nas frações bioacessíveis das sementes. Na avaliação dos extratos protéicos das sementes empregando a hifenação SEC-ICP-MS foi identificado que o cádmio interage com moléculas de massa moleculares variando entre 70 a 0,7 kDa. Por fim, o teste de germinação evidenciou que o nível de cádmio acumulado nas sementes interfere no seu desenvolvimento / Abstract: The search for better understand the involvement of chemical elements in the metabolism of an organism requires an integrated approach between the areas of science due to the high complexity involved. This Thesis comprises study integrating ionomic, metallomic and proteomic approaches to evaluate possible changes in the metabolism of sunflower (Helianthus annuus L.), through the development of plants under different irrigation conditions with cadmium. First, the study showed that the sunflower presents high resistance to cadmium contamination, being possible infer, the first time, that the phytotoxic level of this element to the plant especies is ca. 2.3 mg g-1. An ionomic study carried out using an ICP-MS, it was performed to evaluate the distribution of various elements in different plant parts, seeking to obtain correlations with biological processes exhibited by plants during planting. The study showed that cadmium sunflowers accumulate preferentially in roots, but ca. 65 ± 7% of the total absorbed was translocated to the aerial parts, which it has resulted in decreased transport of iron, copper, magnesium and manganese to the leaves, suggesting that there is competition between the elements. Thus, the lack of such nutrients correlated to leaf chlorosis exhibited by plants of Cd-higher group. The application of the technique of 2D-DIGE combined technique nESI-Q-TOF, also features highlighted in the research, supplementing the data obtained in the ionomic study through the identification of proteins in the leaves of sunflowers. The seeds of Cd-treated plants presented higher levels of cadmium than recommended by FAO and WHO (0.1 mg kg-1), being considered unsuitable for diet human. The protocol of in vitro digestion showed that higher concentrations of this element are on bioacessible fractions of the seed. In the assessment of protein extracts of the seeds using the SEC-ICP-MS coupled, it was identified that cadmium interacts with molecules of molecular mass ranging from 70 to 0.7 kDa. Finally, the germination test reaveled that the level of cadmium accumulated in seeds interfere in its development / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientador: Marco Aurélio Zezzi Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T00:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarceloAnselmoOseasda_D.pdf: 21762318 bytes, checksum: 0f395a27c9b28a3d7414579ff560bd4a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Inúmeros trabalhos envolvendo uma nova área de estudos denominada metalômica destacam a necessidade de melhor compreender a interação entre íons metálicos e proteínas. Esta Tese empregou o girassol (Helianthus annuus L.), uma planta da família das oleaginosas que apresenta uma relevante importância econômica na produção de óleo vegetal, bem como em processos de fitorremediação, em um estudo metalômico para avaliação de possíveis alterações na expressão de proteínas mediante o desenvolvimento das plantas irrigadas com íons selenito ou zinco. Inicialmente, o estudo avaliou quatro diferentes métodos para a adequada para extração e separação de proteínas das folhas de girassol empregando a técnica de eletroforese bidimensional em gel de poliacrilamida (2DPAGE), sendo que o melhor procedimento consistiu na extração empregando tampão na presença de fenol. A posterior caracterização das proteínas, nos spots proteicos, empregando espectrometria de massas também foi conduzida evidenciando, pela primeira vez para o organismo estudado, a expressão de 12 novas proteínas. Um estudo ionômico foi desenvolvido para avaliar a distribuição destes elementos nas diferentes estruturas das plantas, buscando correlação com os processos biológicos que estariam ocorrendo nos girassóis. O estudo revelou uma correlação entre o nível de selênio e enxofre nas plantas sugerindo a incorporação do selênio em aminoácidos utilizados para síntese de proteínas. O emprego da técnica de ablação a laser acoplada ao espectrômetro de massas com plasma acoplado indutivamente (LA-ICP-MS) também apresenta destaque na pesquisa, complementando os dados obtidos no estudo ionômico, por meio da identificação de selênio nos spots proteicos extraídos das folhas dos girassóis e separadas por 2D-PAGE. Desenvolveu-se também desenvolver um método para análise quantitativa direta e simultânea de selênio e enxofre nas folhas das plantas empregando a hifenação LA-ICP-MS, buscando correlação entre os dois elementos / Abstract: Several papers highlight a new research area called metallomic, and points out the necessity to better understand the relationship between metallic ions and proteins. This Thesis has employed the sunflower (Helianthus annuus L.), which is considered an oilseed plant with significant economical importance for the production of vegetal oil, and also used in fitoremediation processes, to carry out a metallomic study focused on the evaluation of possible changes in proteins expression due to the irrigation of the plants with selenite or zinc ions. Initially, the study evaluated four different methods for the adequate extraction and separation of sunflower leaf proteins using the two-dimensional gel electrophoresis (2DPAGE) technique and the best result was obtained using a phenol based extraction procedure. Further protein characterization in protein spots were carried out using mass spectrometry and revealed for the first time for the studied organism, the expression of 12 new proteins. An ionomic study was also developed to investigate the distribution of these elements in the different structures of the plants, looking for the correlation of obtained data with biological processes that could be occurring in the sunflowers. The study showed a correlation between selenium and sulfur levels, suggesting the incorporation of selenium into amino acids used for the synthesis of proteins. The application of laser ablation technique coupled to the inductively coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS) has also been highlighted in this research, complementing the results obtained in the ionomic study through the identification of selenium in sunflower leaves protein spots. In addition, it was evaluated an analytical procedure for the direct and simultaneous quantitative determination of selenium and sulfur in the leaves of the plants using LA-ICP-MS, searching for a correlation between both elements / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências