PAULO, T. F. SAMs de Moléculas Sulfuradas: Estudo Termodinâmico e Cinético de Adsorção e Aplicação em Reações de Transferência de Elétrons de Metaloproteinas. 2011. 145 f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2014-11-28T20:27:24Z No. of bitstreams: 1 2011_tese_tfpaulo.pdf: 4290650 bytes, checksum: 1da8fc74403953d546dbf330e21660e2 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-12-22T15:38:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_tese_tfpaulo.pdf: 4290650 bytes, checksum: 1da8fc74403953d546dbf330e21660e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-22T15:38:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_tese_tfpaulo.pdf: 4290650 bytes, checksum: 1da8fc74403953d546dbf330e21660e2 (MD5) Previous issue date: 2011 / Electrochemical techniques, quartz crystal microbalance (QCM) and surface plásmons resonance (SPR) were used to study the formation of self-assembled monolayers (SAMs) of 1,4-ditiano (1,4-dt), 4-mercaptopyridine (pyS), 5-(4-piridinyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiol (Hpyt), thionicotinamide (TNA) and thioisonicotinamide (iTNA) as a result of the immersion of gold substrates into the respective solutions. STM (Scanning Tunneling Microscopy) images indicate the sulfur atom as the adsorption site of these molecules and a hexagonal conformation on surface. For the iTNA molecule, the images were not conclusive. In addition, the images indicated the existence of defects even after longer immersion times (24 h). Thermodynamic and kinetic aspects of the adsorption process were evaluated by reductive desorption in alkaline media and QCM. The reductive desorption potentials, Edr, were observed at −0.9, −0.8, and −0.5 V vs. Ag/AgCl for the desorption of iTNA, TNA and Hpyt, respectively. In comparison to 1,4-dt (−0.8 V) and pyS (−0.5 V) species, the Edr value of Hpyt indicates a sigma interaction whereas those of iTNA and TNA indicate an additional pi contribution. The values of the concentration of adsorbed material, gama, and fractional coverage (teta ~ 0.9), determined, respectively, by reductive desorption and impedance are consistent with the STM images. In comparison to the desorption data, the higher values of gama calculated by QCM were assigned to the presence of water molecules since a linear relation was observed between the dipole moment and the mass change calculated by QCM. The desorption curves acquired for the pyS SAM indicated the decomposition of the monolayer thus not allowing the determination of the thermodynamic and kinetic parameters of adsorption. In comparison with the results obtained for the electrode modified after immersion in Na2S solution, it was suggested that this process is associated to the cleavage of the C─S bond which results in the formation of an adlayer composed of atomic and/or oligomeric sulfur species. The adsorption isotherms for Hpyt, TNA and iTNA fitted the Langmuir model of adsorption allowing the determination of the free energy of adsorption, ΔGads, as −35.9, −38.5 and −34,9 kJ/mol, respectively. These values are indicative of strong interaction being typical of chemisorption. For the Frumkin model, the best correlation was found when the interaction parameter, g, was established as −0.45, −0.20 and −0.10 for Hpyt, TNA and iTNA, respectively, indicating repulsive interactions between the adjacent molecules. Cyclic voltammetry was used to determinate the pKa of the SAMs of Hpyt (4.2), TNA (5.0 and 8.5) and iTNA (4.5 and 7.9) by using [Fe(CN)6]3− as a probe molecule. For this study, some changes were suggested since in the method proposed in the literature the existence of more than one protonation site was not considered thus not allowing the determination of more than one pKa value as was observed for TNA and iTNA molecules. Electron transfer reactions (TE) of cytochrome c (cyt c) and myoglobin (Mb) metalloproteins were studied by using the SAMs of Hpyt, TNA, iTNA, pyS and 1,4-dt. For the SAMs formed with TNA and iTNA, the positive shift of 0.2V on the half-wave potential of cyt c in relation to that of the native protein, was assigned to the positive charge density on surface in consequence of the protonation of NH2 groups (pKa~8.0) since these measurements were carried out in physiological medium. QCM and SPR data indicated the formation of a monolayer of cyt c on the studied SAMs. This monolayer, although not being electroactive, allows the study of the TE reaction of the cyt c molecules in solution suggesting that this process involves the orbitals of the modifier molecules. For the Mb metalloprotein, a SAM of L-cysteine amino acid was used since none of the studied sulfur molecules was able to access the TE reaction. The redox process was observed at 0.086 V suggesting the native form of Mb. QCM and SPR data indicated, also, the formation of a monolayer of Mb on the cys SAM (Au/cys/Mb). Values of –49.67 kJ mol−1 and −0.15 for ΔGads and g, respectively, were calculated for the formation of the monolayer of Mb on the cys SAM. The electrode Au/cys/Mb presented catalytic activity toward the oxidation reaction of ascorbic acid presenting a decrease of 400 mV in the overpotential and a kinetic controlled with a rate constant, kf, of 2.0 x 104 L mol-1 s-1. / O emprego das técnicas de eletroquímica, microbalança de cristal quartzo (QCM – Quartz Crystal Microbalance) e ressonância de plásmons de superfície (SPR – Surface Plasmon Resonance) mostram que as espécies 1,4-ditiano (1,4-dt), 4-mercaptopiridina (pyS), 5-(4-piridil)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (Hpyt), tionicotinamida (TNA) e isotionicotinamida (iTNA) experimentam adsorção espontânea formando SAMs (Self-Assembled Monolayers) como resultado da imersão de substratos de ouro em solução contendo estas espécies. As imagens obtidas por microscopia de varredura por tunelamento (STM – Scanning Tunneling Microscopy) indicam um arranjo próximo do hexagonal com exceção da iTNA cujas imagens não foram conclusivas. Adicionalmente, as imagens indicam a existência de defeitos nas SAMs mesmo após longos períodos de imersão (24 h). Os estudos termodinâmicos e cinéticos dos processos de adsorção foram realizados por desorção redutiva em meio alcalino e QCM. Os valores dos potenciais de desorção redutiva, Edr, foram observados em −0,9, −0,8 e −0,5 V vs. Ag/AgCl/Cl- para a desorção de iTNA, TNA e Hpyt, respectivamente. Comparativamente às espécies 1,4-dt (−0,8 V) e pyS (−0,5 V), o valor de Edr da SAM de Hpyt indica uma interação sigma ao passo que aqueles observados para iTNA e TNA sugerem uma contribuição pi adicional. Os valores de quantidade de material adsorvido (gama) e da taxa de recobrimento da superfície (teta), calculados por desorção redutiva e impedância eletroquímica, respectivamente, foram consistentes com as imagens de STM. Comparativamente aos resultados de desorção, os maiores valores de gama determinados por QCM foram atribuídos à presença de moléculas de água co-adsorvidas visto que foi observada uma relação linear entre o excesso de massa e o momento de dipolo das espécies modificadoras. As curvas de desorção obtidas para pyS indicam a decomposição da monocamada não possibilitando, portanto, a determinação dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos de adsorção. A correlação com os resultados obtidos após imersão do eletrodo de ouro em solução de Na2S sugere que este processo está associado à quebra da ligação C─S com formação de uma camada de enxofre atômico e/ou oligomérico. As isotermas de adsorção obtidas para os processos de formação das SAMs de Hpyt, TNA e iTNA, adequaram-se ao modelo de Langmuir permitindo a determinação da variação da energia livre de adsorção, ΔGads, como −35,9, −38,5 e −34,9 kJ mol−1, respectivamente. Estes valores são indicativos de interação forte sendo característicos de processos de quimissorção. Para o modelo de Frumkin, os dados apresentaram melhores correlações quando o parâmetro de interação (g) foi fixado em −0,45, −0,30 e −0,10, respectivamente, para as SAMs de Hpyt, TNA e iTNA indicando interações repulsivas entre as moléculas adjacentes. Os valores de pKa das SAMs de Hpyt (4,2), TNA (5,0 e 8,5) e iTNA (4,5 e 7,9) foi determinado por voltametria utilizando-se o íon complexo [Fe(CN)6]3−. Neste estudo, foram sugeridas modificações, uma vez que o método proposto na literatura dificulta a determinação de mais de um valor de pKa como observado para as moléculas de TNA e iTNA. As reações de transferência de elétrons (TE) das metaloproteínas citocromo c (cyt c) e mioglobina (Mb) foram estudadas utilizando-se as SAMs de Hpyt, TNA, iTNA, pyS e 1,4-dt. Para as SAMs de TNA e iTNA, o deslocamento positivo de 0,2V no valor do potencial de meia-onda do cyt c (pH~7,0) em relação a forma nativa, foi atribuído à densidade de carga positiva resultante da protonação do grupo NH2 (pKa ~ 8,0). Resultados de QCM e SPR indicaram que há a formação de uma monocamada de cyt c sobre as SAMs estudadas. Esta monocamada, embora não sendo redox ativa, permite o estudo da reação de TE das moléculas de cyt c em solução sugerindo que este processo pode envolver os orbitais das moléculas modificadoras. Para a metaloproteína Mb, utilizou-se uma SAM formada pelo aminoácido L-cisteína (cys), uma vez que nenhuma das SAMs estudadas acessou a reação de TE. O processo redox foi observado em 0,086 V o que sugere a forma nativa. Os dados de QCM e SPR indicaram, também, a formação de uma monocamada sobre a SAM de cys (Au/cys/Mb). Valores de –49,67 kJ mol−1 e −0,15 para ΔGads e g, respectivamente, foram calculados para a formação da monocamada de Mb sobre a SAM de cys. O eletrodo Au/cys/Mb apresentou atividade catalítica em relação a reação de oxidação do ácido ascórbico com uma diminuição de 400 mV no sobrepotencial e uma reação cineticamente controlada com uma constante de velocidade, kf, de ~2,0 x 10^4 L mol-1 s-1.

SOUZA, Ticyano Pereira de. Estudo do efeito do veneno da cobra Crotalus basiliscus na reação de transferência de elétrons da mioglobina. 2016. 68 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2017-05-10T23:07:04Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_tpsouza.pdf: 2510854 bytes, checksum: f05409758b4589cd3f1f1ed6119f6ca0 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-05-19T20:01:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_tpsouza.pdf: 2510854 bytes, checksum: f05409758b4589cd3f1f1ed6119f6ca0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-19T20:01:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_tpsouza.pdf: 2510854 bytes, checksum: f05409758b4589cd3f1f1ed6119f6ca0 (MD5) Previous issue date: 2016 / The effect of the venom of the Crotalus basiliscus snake on the electron transfer (ET) reaction of the myoglobin (Mb) protein was studied using a gold electrode modified with cysteine (Au/Cys) followed by the immobilization of the protein (Au/Cys/Mb). For that, the following techniques were used: cyclic voltammetry, surface plasmon resonance (SPR), absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible regions (UV-Vis), circular dicroism (CD), and gel electrophoresis. The electrode reaction assigned to the FeII/III redox pair of Mb was observed at 0.09V vs Ag/AgCl being consistent with the native form of the protein. Upon immersion of the Au/Cys/Mb electrode in solution containing the venom of the Crotalus basiliscus snake, it was observed a decrease in the faradaic current. The deleterious effect of the venom on the electrode reaction of Mb was corroborated by the observation of the loss of the catalytic activity of the Au/Cys/Mb electrode towards the oxidation reaction of the ascorbic acid (AA). The successive mass increments observed by SPR upon the injections of cysteine (0.172 µg cm-2), myoglobin (0.410 µg cm-2) and venom (0.151 µg cm-2) indicated that the adsorbed molecules of cysteine and myoglobin were not desorbed from the gold surface upon exposure to the solution of the venom of the Crotalus basiliscus snake. Rather, the mass increase indicated the molecules of the venom were immobilized on the the Au/Cys/Mb electrode. Such proposition was reinforced by the electrophoresis results which showed a decrease in the mobility of Mb after mixing to the solution containing the snake venom. The electronic UV-Vis spectra did not show meaningful changes in the Soret band of Mb; a band sensitive to the level of protein denaturation. Likewise, the CD spectra obtained in the far-UV, near-UV and Soret regions did not present spectral profile changes indicating that the physical integrity of the protein was maintained after the exposure to the snake venom, i.e. the protein was not denaturated. / O efeito do veneno da cobra Crotalus basiliscus sobre a reação de transferência de elétrons (TE) da proteína mioglobina (Mb) foi estudado utilizando-se um eletrodo de ouro modificado com cisteína (Au/Cys) seguido da imobilização da proteína (Au/Cys/Mb). Para tanto, foram utilizadas as técnicas de voltametria cíclica, ressonância de plásmons de superfície (SPR-Surface Plasmon Resonance), espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), espectroscopia de dicroísmo circular (CD-Circular Dichroism) e eletroforese em gel desnaturante. A reação de eletrodo atribuída ao par redox FeII/III da Mb foi observada em 0,09V vs Ag/AgCl sendo consistente com a forma nativa da proteína. Após imersão do eletrodo Au/Cys/Mb em solução contendo o veneno da cobra Crotalus basiliscus, observou-se a diminuição da corrente. O efeito nocivo do veneno sobre a reação de eletrodo da Mb foi corroborado com a observação da perda de atividade catalítica do eletrodo Au/Cys/Mb frente a reação de oxidação do ácido ascórbico (AA). Os aumentos sucessivos de massa observados por SPR quando das injeções de cisteína (0,172 µg cm-2), mioglobina (0,410 µg cm-2) e veneno (0,151 µg cm-2) indicaram que as moléculas adsorvidas de cisteína e mioglobina não experimentam desorção após exposição ao veneno da cobra Crotalus basiliscus. Ao contrário, o aumento de massa indicou que moléculas do veneno foram imobilizadas sobre o eletrodo Au/Cys/Mb. Tal proposição foi reforçada pelos resultados de eletroforese que apresentaram uma diminuição na mobilidade da Mb no gel após a mistura com a solução contendo veneno da cobra Crotalus basiliscus. Os espectros eletrônicos UV-Vis não apresentaram mudança significativa na banda Soret da Mb; banda esta sensível ao grau de desnaturação da proteína. Da mesma forma, os espectros de Dicroísmo Circular obtidos nas regiões do UV-distante, UV-próximo e Soret não apresentaram mudanças no perfil espectral da proteína, indicando que a integridade física da Mb é mantida após exposição ao veneno, ou seja, a proteína não foi desnaturada.

O pigmento da carne fresca, oximioglobina, e a sua forma oxidada, metmioglobina, podem ser ambos oxidados pela riboflavina quando expostos à radiação luminosa, afetando sua estabilidade redox da carne do ponto de vista nutricional e sensorial. A reação da MbFe(II)O2 e da MbFe(III) com o estado tripleto da riboflavina, 3Rib, envolve uma eficiente transferência de elétrons entre o anel isoaloxazina da riboflavina e a cadeia polipeptídica da proteína, o que leva à formação de cross-link e/ou fragmentação, como demostrado por SDS-PAGE e Western-blot. A constante global de velocidade para a oxidação da MbFe(II)O2 pela 3Rib é (3,0 ± 0,5 ) 109 L·mol-1·s-1 e de (3,1 ± 0,4) 109 L·mol-1·s-1 para a oxidação da MbFe(III) pelo estado tripleto da riboflavina. Cálculos termodinâmicos demonstram ainda que há formação de um complexo exotérmico com estequiometria 1:1 favorecido a temperaturas mais baixas com Ka = (1.2 ± 0.2) 104 mol·L-1 a 25 °C e ΔHo = -112 ± 22 kJ·mol-1 e ΔSo = -296 ± 75 J·mol-1·K-1. Conclui-se que para carne, a riboflavina é um fotossensibilizador para oxidação de proteína e não para a descoloração. / The fresh meat pigment oxymyoglobin, MbFe(II)O2, and its oxidized form metmyoglobin, MbFe(III), are both oxidized by riboflavin as photosensitizer. The reaction of MbFe(II)O2 and MbFe(III) with triplet-state riboflavin, 3Rib, involves the pigment protein, which is oxidatively cleaved or dimerized as shown by SDS-PAGE and Western-blotting, while the heme iron center is not oxidized. The over-all rate constant for oxidation of MbFe(II)O2 by 3Rib is (3.0 ± 0.5) 109 L·mol-1·s-1 and (3.1 ± 0.4) 109 L·mol-1·s-1 for MbFe(III) in aqueous 0.20 mol·L-1 NaCl phosphate buffer of pH 7.4 at 25 °C as determined by transient absorption laser flash photolysis. The high rates are rationalized by ground state hydrophobic interactions as detected as static quenching of fluorescence from singlet-excited state riboflavin by myoglobins using single photon counting time resolved fluorescence spectroscopy and a Stern-Volmer approach. Binding of riboflavin to MbFe(III) has Ka = (1.2 ± 0.2) 104 mol·L-1 at 25 °C with ΔHo = -112 ± 22 kJ·mol-1 and ΔSo = -296 ± 75 J·mol-1·K-1. For meat, riboflavin is concluded to be a photosensitizer for protein oxidation but not for discoloration.

Orientador: Julio Wilson Dos-Santos / Banca: Camila Buonani da Silva / Banca: João Paulo Borin / Resumo: O futebol é um esporte com ações de alta intensidade, implicando em aumento de dano tecidual, que pode ser mensurado pela análise de marcadores bioquímicos, como a creatina quinase (CK), lactato desidrogenase (LDH) e mioglobina (Mb). Os testes físicos mais utilizados para determinar a aptidão física dos jogadores são: teste aeróbio intermitente de Yo-yo, velocidade de 10 e 30 metros, corridas repetidas anaeróbias (RSA, 6 x 20-20 m) e impulsão vertical squat e contra movimento (IVSQUAT e IVCMV). Entretanto, a relação entre o nível de aptidão física do jogador, seu desgaste durante a partida com a intensidade na qual ele joga e com as ações técnicas é pouco estudada. Diante disso, o presente estudo tem como objetivo: verificar se os jogadores que apresentam melhor desempenho nos testes físicos também têm maior participação com a bola e jogam em maior intensidade; verificar quais indicadores de dano muscular no jogo se relacionam com a aptidão física, as ações técnicas e a intensidade do jogo de futebol; bem como, verificar a relação entre CK, LDH e Mb com a intensidade do jogo. O presente estudo contou com 11 jogadores de futebol de uma equipe participante do Campeonato Paulista da primeira divisão. Os jogadores passaram por avaliação antropométrica e avaliação das capacidades físicas (Yo-yo, RSA, 10 e 30 metros e IV). A FC do jogo foi monitorada durante duas partidas oficiais para determinar a carga do jogo, pelo impulso de treinamento (TRIMP). Duas horas antes do início e apó... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soccer is a sport with high intensity actions, involving an increase in tissue damage, which can be measured by the analysis of biochemical markers such as creatine kinase (CK), lactate dehydrogenase (LDH) and myoglobin (Mb). The physical tests most used to determine the physical fitness of the players are: Yo-yo intermittent aerobic test, 10 and 30 meters speed, repeated anaerobic races (RSA, 6 x 20-20 m) and vertical squat and counter-movement (IVSQUATand IVCMV). However, therelationship between the level of physical fitness of the player, his wear during the match with the intensity in which he plays and the technical actionsis little studied. Therefore, the present study has as objective: to verify if the players that present better performance in the physical tests also have higherparticipation with the ball and play in higherintensity; to verifywhich indicators of muscle damage in matches relate to physical fitness, technical actions and intensity of the soccermatch; as well as,toverifythe relationship amongCK, LDH and Mb with the intensity of the match. The present study had 11 soccer players from a team participating in the First Division Paulista Championship. The players underwent anthropometric evaluation and assessment of physical abilities (Yo-yo, RSA, 10 and 30 meters and IV). The HFof the game was monitored during two official matches to determine the loading of the game by the training impulse (TRIMP). Two hours before and after the game blood samples (5 mL) w... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O pigmento da carne fresca, oximioglobina, e a sua forma oxidada, metmioglobina, podem ser ambos oxidados pela riboflavina quando expostos à radiação luminosa, afetando sua estabilidade redox da carne do ponto de vista nutricional e sensorial. A reação da MbFe(II)O2 e da MbFe(III) com o estado tripleto da riboflavina, 3Rib, envolve uma eficiente transferência de elétrons entre o anel isoaloxazina da riboflavina e a cadeia polipeptídica da proteína, o que leva à formação de cross-link e/ou fragmentação, como demostrado por SDS-PAGE e Western-blot. A constante global de velocidade para a oxidação da MbFe(II)O2 pela 3Rib é (3,0 ± 0,5 ) 109 L·mol-1·s-1 e de (3,1 ± 0,4) 109 L·mol-1·s-1 para a oxidação da MbFe(III) pelo estado tripleto da riboflavina. Cálculos termodinâmicos demonstram ainda que há formação de um complexo exotérmico com estequiometria 1:1 favorecido a temperaturas mais baixas com Ka = (1.2 ± 0.2) 104 mol·L-1 a 25 °C e ΔHo = -112 ± 22 kJ·mol-1 e ΔSo = -296 ± 75 J·mol-1·K-1. Conclui-se que para carne, a riboflavina é um fotossensibilizador para oxidação de proteína e não para a descoloração. / The fresh meat pigment oxymyoglobin, MbFe(II)O2, and its oxidized form metmyoglobin, MbFe(III), are both oxidized by riboflavin as photosensitizer. The reaction of MbFe(II)O2 and MbFe(III) with triplet-state riboflavin, 3Rib, involves the pigment protein, which is oxidatively cleaved or dimerized as shown by SDS-PAGE and Western-blotting, while the heme iron center is not oxidized. The over-all rate constant for oxidation of MbFe(II)O2 by 3Rib is (3.0 ± 0.5) 109 L·mol-1·s-1 and (3.1 ± 0.4) 109 L·mol-1·s-1 for MbFe(III) in aqueous 0.20 mol·L-1 NaCl phosphate buffer of pH 7.4 at 25 °C as determined by transient absorption laser flash photolysis. The high rates are rationalized by ground state hydrophobic interactions as detected as static quenching of fluorescence from singlet-excited state riboflavin by myoglobins using single photon counting time resolved fluorescence spectroscopy and a Stern-Volmer approach. Binding of riboflavin to MbFe(III) has Ka = (1.2 ± 0.2) 104 mol·L-1 at 25 °C with ΔHo = -112 ± 22 kJ·mol-1 and ΔSo = -296 ± 75 J·mol-1·K-1. For meat, riboflavin is concluded to be a photosensitizer for protein oxidation but not for discoloration.

A termodinâmica de proteínas está intimamente relacionada com mudanças entre as diferentes formas de energia e também com o estudo das transformações de energia que acompanham fenômenos físico-químicos. As interações entre o reagente e a superfície eletródica são importantes para a determinação da cinética de transferência eletrônica. Neste trabalho, avaliou-se a modificação de um substrato de ouro com PMMA-b-PDMAEMA e ligação com gluteraldeído, seguido por imobilização de mioglobina de sangue equino como modelo de interação. Nos experimentos eletroquímicos, a interação foi obtida por gotejamento da proteína na superfície do ouro, seguindo da adição do copolímero e agente bifuncional gluteraldeído (Glu). Uma segunda etapa deste trabalho consistiu da análise termodinâmica do sinal voltamétrico de mioglobina imobilizada, por varredura térmica em cela termoquímica não-isotérmica. A interação entre Mb/PMMA-b-PDMAEMA/GLU foi investigada por voltametria cíclica, por meio da mensuração de parâmetros, tais como: constante de estabilidade, cinética de transferência de carga, determinação da atividade eletrocatalítica de H2O2 efeito da temperatura. O efeito do pH também foi avaliado por voltametria, bem como a estabilidade e reprodutibilidade do biosensor. A voltametria cíclica da interação do complexo Mb/PMMA-b-PDMAEMA/GLU exibiu um processo de reação quase-reversível na superfície do eletrodo de ouro modificado controlado por voltametria de camada delgada com potencial de oxidação e de redução, com valores de 0,248 V e 0,034 V, respectivamente. O potencial padrão (E0) foi de 0,180V. O coeficiente de transferência de carga assumiu um valor de α de aproximadamente 0,40± 0,01. Os valores de Ks obtidos sugerem que a cinética é lenta, entretanto variou com a velocidade, reforçando a quase-reversibilidade da reação. O efeito do pH revelou valores que confirmam que o processo de transferência eletrônica ocorreu na proporção de 2 elétrons para um próton. Complementarmente, houve variação de Ks com pH, reforçando a existência de prótons H+ durante a eletro-transferência. A constante Michaelis-Menten (Km) aparente calculada foi de 115μM, representando uma alta atividade catalítica para o H2O2. A média da concentração da área de superfície calculada foi de 9,8 x 10 -¹¹ ±1,13 x 10 -¹¹ mol/cm2, não se observando variações significativas com o aumento da velocidade. Os valores encontrados de ΔS0 e ΔH0 foram respectivamente 351,3±0,0002 J mol-¹K-¹ e -76831,9 ± 0,8 KJ/mol. A média da área eletroativa obtida foi de 1,146 cm² ± 0,1371 cm². Em suma, os resultados obtidos podem ser úteis para a compreensão de proteínas imobilizadas, abrindo perspectivas para estudo mais aprofundado para determinação de parâmetros eletrocinéticos sob variação de temperatura. / Myoglobin was immobilized in the reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) copolympoly (methylmethacrylate)-block-poly[(2-dimethylamino)ethyl methacrylate]- PMMA-block-PDMAEMA polymer. Cyclic voltammograms gave direct and slow quasi-reversible heterogeneous electron transfer kinetics between Mb-PMMA-block- PDMAEMA modiffed electrode and the redox center of the protein. The values for heterogeneous electron transfer constant (Ks) and transfer coeffcient (nα) were determined to be 0.055 ± 0,01 and 0.81± 0.08, respectively. The pH dependence of the formal potential of Mb suggested that protonation accompanies a two electron transfer to Mb. The reduction potential determined as a function of temperature (20-55 Cº) revealed a value of reacton center entropy of ΔS0 of 351.3±0.0002 J mol-¹K-¹ and enthalpy change ΔH0 of -76831.9 ± 0.8 KJ/mol, suggesting solvent effects and charge ionization atmosphere involved in the reaction. The immobilized protein also exhibit an electrocatalytical response to reduction of hydrogen peroxide, with an apparent Km of 114.7 ± 58.7 μM. The overall results substantiates the design and use of RAFT polymers towards to the development of third generation biosensors.

Cristais de mioglobina tipo A foram dopados por processo de difusão com o marcador 2, 2, 6, 6 - tetrametil-l-oxil (TEMPO). Observa-se a existência de uma espécie de marcador isotrópica e outra anisotrópica, que exibe uma simetria axial com A// = 23,4 G, A&#8869 = 20, 6 G e g = 2,0056. São estimados os tempos de correlação rotacional &#964// = 7,2.10-9s e &#964&#8869 = 4,8.10-9s. Uma análise do grau de hidrofobicidade dos resíduos, situados na parte interna da molécula, sugere como um possível sitio de localização para o TEMPO o bolso formado na região da tirosina 103 - hélice H e 151 - terminal 3HC. Este bolso tem tamanho suficiente para abrigar o radical e posição coerente com a heme, o que não acontece com outros sítios. Observa-se uma mudança conformacional da proteína, induzida pela temperatura na região 20-30&#176. Esta pode ser atribuída a um movimento da hélice H. Este resultado somado ao de outros autores indica uma mudança conformacional de grande extensão na molécula. / Type A myoglobin single crystals were doped with the 2, 2, 6, 6 -tetramethyl - 1 - oxyl (TEMPO) spin label by a diffusion process. We observed one isotropic spin label type, and another anisotropic type which shows an axial symmetry with A// = 23,4 G, A&#8869 = 20, 6 G and g = 2,0056. The rotational correlation times are estimated to be a &#964// = 7,2.10-9s and &#964&#8869 = 4,8.10-9s. A quantitative analysis on the hydrophobic nature of the residues situated inside the molecule suggests, as a possible site for the TEMPO, the pocket formed in the region of tyrosine 103-helix H and tyrpsine 151 - terminal 3HC. This pocket is of sufficient size to contain the radical and is positioned in such fashion as to be a compatible with the heme group, this not holding for other sites. A temperature induced conformational change in the protein is observed in the region 20-30&#176, which may be ascribed to a shift of the H helix. This fact, together with the finds of other authors, seems to indicate a generalized temperature induced conformational alteration in the molecule.

O uso de antioxidantes sintéticos para promover a conservação de alimentos tem sido alvo de questionamentos devido a possíveis efeitos tóxicos que estes podem causar. Desse modo, a utilização de substâncias naturais com poder antioxidante mostra-se uma alternativa bastante interessante. Além de conter compostos antioxidantes, muitas plantas também apresentam atividade antimicrobiana, o que tem sido alvo de interesse nas últimas décadas. A cor da carne bovina in natura é um de seus principais atributos, pois a maioria dos consumidores associa esta característica à qualidade do produto no ato da compra. A mioglobina, pigmento responsável pela cor vermelha da carne bovina, uma vez oxidada adquire coloração amarronzada e causa a rejeição da carne. Sua oxidação está ligada também ao processo de oxidação de lipídeos, que igualmente compromete a estabilidade deste produto durante a refrigeração. Desse modo, esta tese teve como objetivo caracterizar extratos aquosos de folhas de pitanga (Eugenia uniflora L.) e alecrim (Rosmarinus officinalis) e de sementes de guaraná (Paullinia cupana Kunth), e avaliar sua aplicação na estabilidade da carne bovina moída refrigerada. Foram realizados 3 experimentos: 1) Caracterização dos materiais vegetais (composição centesimal, teor de clorofila e carotenoides totais) e extratos aquosos (cor, pH, teor de sólidos solúveis, atividade antioxidante pelos métodos do captura do radical DPPH• e o do radical ABTS•+ e capacidade redutora); 2) Estudo da estabilidade da carne bovina moída com extratos vegetais por meio de análises de cor, pH, atividade de água, oxidação lipídica (TBARS), oxidação da mioglobina e análises microbiológicas; e 3) Análise sensorial de cor e odor da carne bovina moída com extratos. Conclui-se que: os extratos vegetais de plantas nativas brasileiras, guaraná e pitanga, apresentaram melhor capacidade antioxidante; os extratos de pitanga promoveram a inibição do crescimento das bactérias testadas; o extrato de pitanga promoveu melhor estabilidade na oxidação de lipídios, além de ter apresentado ação antimicrobiana para bactérias psicrotróficas na carne; a adição de extratos aquosos de pitanga e alecrim à carne bovina moída in natura refrigerada não interferiu na preferência dos atributos de cor e odor, e ainda, que o atributo odor parece estar associado a preferências pessoais. / The use of synthetic antioxidants to promote conservation of foods has been questioned due to possible toxic effects that such substances may cause, thereby the use of natural antioxidant sources seems to be a good alternative. Besides containing antioxidant compounds, many plants also have antimicrobial activity, which has been the subject of interest in recent decades. Color is one of the main attributes of fresh beef, since most consumers associate this characteristic to the quality of the product at the moment of purchase. Myoglobin, the pigment responsible for the red color of beef, once oxidized gets brownish and cause rejection of the product. This protein oxidation is also linked to the lipid oxidation process, which also impairs the stability of the product during cold storage. Thus, this thesis aimed at characterizing aqueous extracts Pitanga (Eugenia uniflora L.) and Rosemary (Rosmarinus officinalis) leaves, and Guarana (Paullinia cupana Kunth) seeds, evaluating their use on the stability of ground refrigerated beef. The experiments were carried out in three steps, namely: 1) Characterization of plant materials (chemical composition, chlorophyll content and carotenoids) and aqueous extracts (color, pH, soluble solids content, antioxidant activity by the methods of radical DPPH• and ABTS•+ scavenging and reducing capacity); 2) Study of the stability of ground beef with plant extracts through color analysis, pH, water activity, lipid oxidation (TBARS), myoglobin oxidation and microbiological analysis; and 3) Sensory analysis of color and odor of ground beef with extracts. As conclusion, the plant extracts of Brazilian native plants, Guarana and Pitanga, showed better antioxidant capacity; Pitanga extracts promoted growth inhibition of the tested bacteria; Pitanga extract provided better stability in the oxidation of lipids, and has presented antimicrobial activity for psychotropic bacteria in the ground beef; the addition of aqueous extracts of Pitanga and Rosemary to fresh ground beef during cold storage for 6 days did not affect the preference of color and odor attributes; odor attribute of beef seems to be associated with personal preferences.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O emprego das tÃcnicas de eletroquÃmica, microbalanÃa de cristal quartzo (QCM â Quartz Crystal Microbalance) e ressonÃncia de plÃsmons de superfÃcie (SPR â Surface Plasmon Resonance) mostram que as espÃcies 1,4-ditiano (1,4-dt), 4-mercaptopiridina (pyS), 5-(4-piridil)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (Hpyt), tionicotinamida (TNA) e isotionicotinamida (iTNA) experimentam adsorÃÃo espontÃnea formando SAMs (Self-Assembled Monolayers) como resultado da imersÃo de substratos de ouro em soluÃÃo contendo estas espÃcies. As imagens obtidas por microscopia de varredura por tunelamento (STM â Scanning Tunneling Microscopy) indicam um arranjo prÃximo do hexagonal com exceÃÃo da iTNA cujas imagens nÃo foram conclusivas. Adicionalmente, as imagens indicam a existÃncia de defeitos nas SAMs mesmo apÃs longos perÃodos de imersÃo (24 h). Os estudos termodinÃmicos e cinÃticos dos processos de adsorÃÃo foram realizados por desorÃÃo redutiva em meio alcalino e QCM. Os valores dos potenciais de desorÃÃo redutiva, Edr, foram observados em −0,9, −0,8 e −0,5 V vs. Ag/AgCl/Cl- para a desorÃÃo de iTNA, TNA e Hpyt, respectivamente. Comparativamente Ãs espÃcies 1,4-dt (−0,8 V) e pyS (−0,5 V), o valor de Edr da SAM de Hpyt indica uma interaÃÃo sigma ao passo que aqueles observados para iTNA e TNA sugerem uma contribuiÃÃo pi adicional. Os valores de quantidade de material adsorvido (gama) e da taxa de recobrimento da superfÃcie (teta), calculados por desorÃÃo redutiva e impedÃncia eletroquÃmica, respectivamente, foram consistentes com as imagens de STM. Comparativamente aos resultados de desorÃÃo, os maiores valores de gama determinados por QCM foram atribuÃdos à presenÃa de molÃculas de Ãgua co-adsorvidas visto que foi observada uma relaÃÃo linear entre o excesso de massa e o momento de dipolo das espÃcies modificadoras. As curvas de desorÃÃo obtidas para pyS indicam a decomposiÃÃo da monocamada nÃo possibilitando, portanto, a determinaÃÃo dos parÃmetros termodinÃmicos e cinÃticos de adsorÃÃo. A correlaÃÃo com os resultados obtidos apÃs imersÃo do eletrodo de ouro em soluÃÃo de Na2S sugere que este processo està associado à quebra da ligaÃÃo C─S com formaÃÃo de uma camada de enxofre atÃmico e/ou oligomÃrico. As isotermas de adsorÃÃo obtidas para os processos de formaÃÃo das SAMs de Hpyt, TNA e iTNA, adequaram-se ao modelo de Langmuir permitindo a determinaÃÃo da variaÃÃo da energia livre de adsorÃÃo, ΔGads, como −35,9, −38,5 e −34,9 kJ mol−1, respectivamente. Estes valores sÃo indicativos de interaÃÃo forte sendo caracterÃsticos de processos de quimissorÃÃo. Para o modelo de Frumkin, os dados apresentaram melhores correlaÃÃes quando o parÃmetro de interaÃÃo (g) foi fixado em −0,45, −0,30 e −0,10, respectivamente, para as SAMs de Hpyt, TNA e iTNA indicando interaÃÃes repulsivas entre as molÃculas adjacentes. Os valores de pKa das SAMs de Hpyt (4,2), TNA (5,0 e 8,5) e iTNA (4,5 e 7,9) foi determinado por voltametria utilizando-se o Ãon complexo [Fe(CN)6]3−. Neste estudo, foram sugeridas modificaÃÃes, uma vez que o mÃtodo proposto na literatura dificulta a determinaÃÃo de mais de um valor de pKa como observado para as molÃculas de TNA e iTNA. As reaÃÃes de transferÃncia de elÃtrons (TE) das metaloproteÃnas citocromo c (cyt c) e mioglobina (Mb) foram estudadas utilizando-se as SAMs de Hpyt, TNA, iTNA, pyS e 1,4-dt. Para as SAMs de TNA e iTNA, o deslocamento positivo de 0,2V no valor do potencial de meia-onda do cyt c (pH~7,0) em relaÃÃo a forma nativa, foi atribuÃdo à densidade de carga positiva resultante da protonaÃÃo do grupo NH2 (pKa ~ 8,0). Resultados de QCM e SPR indicaram que hà a formaÃÃo de uma monocamada de cyt c sobre as SAMs estudadas. Esta monocamada, embora nÃo sendo redox ativa, permite o estudo da reaÃÃo de TE das molÃculas de cyt c em soluÃÃo sugerindo que este processo pode envolver os orbitais das molÃculas modificadoras. Para a metaloproteÃna Mb, utilizou-se uma SAM formada pelo aminoÃcido L-cisteÃna (cys), uma vez que nenhuma das SAMs estudadas acessou a reaÃÃo de TE. O processo redox foi observado em 0,086 V o que sugere a forma nativa. Os dados de QCM e SPR indicaram, tambÃm, a formaÃÃo de uma monocamada sobre a SAM de cys (Au/cys/Mb). Valores de â49,67 kJ mol−1 e −0,15 para ΔGads e g, respectivamente, foram calculados para a formaÃÃo da monocamada de Mb sobre a SAM de cys. O eletrodo Au/cys/Mb apresentou atividade catalÃtica em relaÃÃo a reaÃÃo de oxidaÃÃo do Ãcido ascÃrbico com uma diminuiÃÃo de 400 mV no sobrepotencial e uma reaÃÃo cineticamente controlada com uma constante de velocidade, kf, de ~2,0 x 10^4 L mol-1 s-1. / Electrochemical techniques, quartz crystal microbalance (QCM) and surface plÃsmons resonance (SPR) were used to study the formation of self-assembled monolayers (SAMs) of 1,4-ditiano (1,4-dt), 4-mercaptopyridine (pyS), 5-(4-piridinyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiol (Hpyt), thionicotinamide (TNA) and thioisonicotinamide (iTNA) as a result of the immersion of gold substrates into the respective solutions. STM (Scanning Tunneling Microscopy) images indicate the sulfur atom as the adsorption site of these molecules and a hexagonal conformation on surface. For the iTNA molecule, the images were not conclusive. In addition, the images indicated the existence of defects even after longer immersion times (24 h). Thermodynamic and kinetic aspects of the adsorption process were evaluated by reductive desorption in alkaline media and QCM. The reductive desorption potentials, Edr, were observed at −0.9, −0.8, and −0.5 V vs. Ag/AgCl for the desorption of iTNA, TNA and Hpyt, respectively. In comparison to 1,4-dt (−0.8 V) and pyS (−0.5 V) species, the Edr value of Hpyt indicates a sigma interaction whereas those of iTNA and TNA indicate an additional pi contribution. The values of the concentration of adsorbed material, gama, and fractional coverage (teta ~ 0.9), determined, respectively, by reductive desorption and impedance are consistent with the STM images. In comparison to the desorption data, the higher values of gama calculated by QCM were assigned to the presence of water molecules since a linear relation was observed between the dipole moment and the mass change calculated by QCM. The desorption curves acquired for the pyS SAM indicated the decomposition of the monolayer thus not allowing the determination of the thermodynamic and kinetic parameters of adsorption. In comparison with the results obtained for the electrode modified after immersion in Na2S solution, it was suggested that this process is associated to the cleavage of the C─S bond which results in the formation of an adlayer composed of atomic and/or oligomeric sulfur species. The adsorption isotherms for Hpyt, TNA and iTNA fitted the Langmuir model of adsorption allowing the determination of the free energy of adsorption, ΔGads, as −35.9, −38.5 and −34,9 kJ/mol, respectively. These values are indicative of strong interaction being typical of chemisorption. For the Frumkin model, the best correlation was found when the interaction parameter, g, was established as −0.45, −0.20 and −0.10 for Hpyt, TNA and iTNA, respectively, indicating repulsive interactions between the adjacent molecules. Cyclic voltammetry was used to determinate the pKa of the SAMs of Hpyt (4.2), TNA (5.0 and 8.5) and iTNA (4.5 and 7.9) by using [Fe(CN)6]3− as a probe molecule. For this study, some changes were suggested since in the method proposed in the literature the existence of more than one protonation site was not considered thus not allowing the determination of more than one pKa value as was observed for TNA and iTNA molecules. Electron transfer reactions (TE) of cytochrome c (cyt c) and myoglobin (Mb) metalloproteins were studied by using the SAMs of Hpyt, TNA, iTNA, pyS and 1,4-dt. For the SAMs formed with TNA and iTNA, the positive shift of 0.2V on the half-wave potential of cyt c in relation to that of the native protein, was assigned to the positive charge density on surface in consequence of the protonation of NH2 groups (pKa~8.0) since these measurements were carried out in physiological medium. QCM and SPR data indicated the formation of a monolayer of cyt c on the studied SAMs. This monolayer, although not being electroactive, allows the study of the TE reaction of the cyt c molecules in solution suggesting that this process involves the orbitals of the modifier molecules. For the Mb metalloprotein, a SAM of L-cysteine amino acid was used since none of the studied sulfur molecules was able to access the TE reaction. The redox process was observed at 0.086 V suggesting the native form of Mb. QCM and SPR data indicated, also, the formation of a monolayer of Mb on the cys SAM (Au/cys/Mb). Values of â49.67 kJ mol−1 and −0.15 for ΔGads and g, respectively, were calculated for the formation of the monolayer of Mb on the cys SAM. The electrode Au/cys/Mb presented catalytic activity toward the oxidation reaction of ascorbic acid presenting a decrease of 400 mV in the overpotential and a kinetic controlled with a rate constant, kf, of 2.0 x 104 L mol-1 s-1.

O uso de antioxidantes sintéticos para promover a conservação de alimentos tem sido alvo de questionamentos devido a possíveis efeitos tóxicos que estes podem causar. Desse modo, a utilização de substâncias naturais com poder antioxidante mostra-se uma alternativa bastante interessante. Além de conter compostos antioxidantes, muitas plantas também apresentam atividade antimicrobiana, o que tem sido alvo de interesse nas últimas décadas. A cor da carne bovina in natura é um de seus principais atributos, pois a maioria dos consumidores associa esta característica à qualidade do produto no ato da compra. A mioglobina, pigmento responsável pela cor vermelha da carne bovina, uma vez oxidada adquire coloração amarronzada e causa a rejeição da carne. Sua oxidação está ligada também ao processo de oxidação de lipídeos, que igualmente compromete a estabilidade deste produto durante a refrigeração. Desse modo, esta tese teve como objetivo caracterizar extratos aquosos de folhas de pitanga (Eugenia uniflora L.) e alecrim (Rosmarinus officinalis) e de sementes de guaraná (Paullinia cupana Kunth), e avaliar sua aplicação na estabilidade da carne bovina moída refrigerada. Foram realizados 3 experimentos: 1) Caracterização dos materiais vegetais (composição centesimal, teor de clorofila e carotenoides totais) e extratos aquosos (cor, pH, teor de sólidos solúveis, atividade antioxidante pelos métodos do captura do radical DPPH• e o do radical ABTS•+ e capacidade redutora); 2) Estudo da estabilidade da carne bovina moída com extratos vegetais por meio de análises de cor, pH, atividade de água, oxidação lipídica (TBARS), oxidação da mioglobina e análises microbiológicas; e 3) Análise sensorial de cor e odor da carne bovina moída com extratos. Conclui-se que: os extratos vegetais de plantas nativas brasileiras, guaraná e pitanga, apresentaram melhor capacidade antioxidante; os extratos de pitanga promoveram a inibição do crescimento das bactérias testadas; o extrato de pitanga promoveu melhor estabilidade na oxidação de lipídios, além de ter apresentado ação antimicrobiana para bactérias psicrotróficas na carne; a adição de extratos aquosos de pitanga e alecrim à carne bovina moída in natura refrigerada não interferiu na preferência dos atributos de cor e odor, e ainda, que o atributo odor parece estar associado a preferências pessoais. / The use of synthetic antioxidants to promote conservation of foods has been questioned due to possible toxic effects that such substances may cause, thereby the use of natural antioxidant sources seems to be a good alternative. Besides containing antioxidant compounds, many plants also have antimicrobial activity, which has been the subject of interest in recent decades. Color is one of the main attributes of fresh beef, since most consumers associate this characteristic to the quality of the product at the moment of purchase. Myoglobin, the pigment responsible for the red color of beef, once oxidized gets brownish and cause rejection of the product. This protein oxidation is also linked to the lipid oxidation process, which also impairs the stability of the product during cold storage. Thus, this thesis aimed at characterizing aqueous extracts Pitanga (Eugenia uniflora L.) and Rosemary (Rosmarinus officinalis) leaves, and Guarana (Paullinia cupana Kunth) seeds, evaluating their use on the stability of ground refrigerated beef. The experiments were carried out in three steps, namely: 1) Characterization of plant materials (chemical composition, chlorophyll content and carotenoids) and aqueous extracts (color, pH, soluble solids content, antioxidant activity by the methods of radical DPPH• and ABTS•+ scavenging and reducing capacity); 2) Study of the stability of ground beef with plant extracts through color analysis, pH, water activity, lipid oxidation (TBARS), myoglobin oxidation and microbiological analysis; and 3) Sensory analysis of color and odor of ground beef with extracts. As conclusion, the plant extracts of Brazilian native plants, Guarana and Pitanga, showed better antioxidant capacity; Pitanga extracts promoted growth inhibition of the tested bacteria; Pitanga extract provided better stability in the oxidation of lipids, and has presented antimicrobial activity for psychotropic bacteria in the ground beef; the addition of aqueous extracts of Pitanga and Rosemary to fresh ground beef during cold storage for 6 days did not affect the preference of color and odor attributes; odor attribute of beef seems to be associated with personal preferences.