A evolução da planície costeira do Estado de São Paulo foi influenciada por eventos de transgressões e regressões do mar durante o Quaternário e suas características resultam da interação da dinâmica dos processos geológicogeomorfológicos que agiram continuamente durante esses eventos. Os solos de maior ocorrência nesse ambiente, genericamente chamado de restinga, são os Espodossolos, caracterizados pela presença de horizonte espódico (Bh ou Bhm). São poucos os estudos científicos relacionadas à gênese destes solos em regiões tropicais, assim como há poucos estudos detalhados avaliando as características e a composição química da matéria orgânica (MO) presente nestes solos, bem como as suas relações com a transcorrência do tempo e as condições de drenagem. Os municípios paulistas de Cananéia e Bertioga foram selecionados para o desenvolvimento desta pesquisa devido à presença de diferentes unidades sedimentares e de vegetação remanescente. A caracterização dos ácidos húmicos (AH) extraídos dos horizontes dos diferentes perfis de Espodossolos com o emprego de técnicas espectroscópicas como Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 13C, Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Fluorescência, bem como o fracionamento quantitativo das substâncias húmicas (SH), foram realizadas com o objetivo de se conseguir um maior detalhamento da matéria orgânica (MO) presente nesses solos e, a partir daí, relacionar os resultados com a estabilidade do carbono e o tempo de residência médio (TRM) da MO. A principal hipótese testada foi a de que os perfis com a MO com maior TRM teriam os maiores conteúdos de compostos mais recalcitrantes e as condições de drenagem dos perfis poderia interferir nas concentrações e características desses compostos. Neste âmbito, os principais resultados relacionados com os objetivos foram: (a) independente do perfil, os espectros de RMN de 13C dos AH apresentaram uma tendência de diminuição das porcentagens de alquil C e O-alifáticos e aumento de aromáticos, carboxílicos e carbonílicos em profundidade; (b) os perfis mais antigos foram os que apresentaram as maiores concentrações de compostos mais recalcitrantes, principalmente nos horizontes subsuperficiais (Bh e Bhm), essa inferência pode indicar que com a transcorrência do tempo a MO presente tende a sofrer alterações na sua composição e se tornar mais recalcitrante; (c) as condições de drenagem e a presença ou não de horizonte cimentado (Bhm) pode, de certa forma, estabelecer uma diferenciação na distribuição das frações húmicas ao longo dos perfis. / The evolution of the coastal plain of São Paulo State was influenced by transgressions and regressions events of the sea during the Quaternary and their characteristics result from the interaction of the dynamics of geologicalgeomorphological processes that acted continuously during these events. The soils of higher occurrence in this environment, generically called restinga, are Espodossolos, have characterized by the presence of spodic horizon (Bh or Bhm). Few scientific studies related to the genesis of these soils in tropical regions, as there are few detailed studies assessing the characteristics and chemical composition of organic matter (OM) present in these soils and their relations with the transcurrent time and conditions drainage. The municipalities of Cananéia and Bertioga were selected for this research due to the presence of different sedimentary units and the remaining vegetation. The characterization of humic acids (HA) extracted from different horizons of Espodossolos profiles with the use of spectroscopic techniques as Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of 13C spectroscopy, Fourier Transform Infrared (FTIR) and Fluorescence, as well as the quantitative fractionation humic substance (HS) were conducted with the aim of achieving a greater detail of organic matter (OM) present in these soils and, thereafter, to relate the results with the stable carbon and the mean residence time (MRT) of OM. The main hypothesis tested was that the profiles with the OM with higher MRT would have the higher content of recalcitrant compounds and the drainage of the profiles could influence the concentrations and characteristics of these compounds. In this context, the main results related to the aims were: (a) regardless of the profile, the 13C NMR spectra of the HA showed a tendency to decrease the percentage of alkyl C and O-aliphatic and increased aromatic, carboxyl and carbonyl in depth; (b) older profiles showed the highest concentrations of the more recalcitrant compounds, especially in the subsurface horizons (Bh and Bhm), this inference may indicate that with the transcurrent time the OM tends to change in its composition and becomes more recalcitrant; (c) the drainage and the presence or absence of cemented horizon (Bhm) can somehow make a difference in the distribution of humic fractions along the profiles.

O silício (Si) é benéfico ao desenvolvimento das plantas por proporcionar aumento na capacidade de defesa contra o ataque de pragas e de doenças, além de garantir porte ereto das plantas, o que aumenta a capacidade fotossintética dos vegetais. Fontes silicatadas, como silicatos de cálcio e de magnésio, fornecem Si ao solo e podem funcionar como corretivos de acidez. O acúmulo de resíduos vegetais e fertilizantes, mesmo no sistema semeadura direta (SSD), acelera o processo de acidificação do solo em curto prazo, principalmente em sua camada mais superficial. Esse processo é contínuo em solos tropicais úmidos e tem por consequência a baixa disponibilidade de nutrientes e elevados teores tóxicos de Al+3. Assim como no sistema convencional de manejo do solo, o SSD também demanda a aplicação de insumos, especialmente materiais corretivos de acidez. A aplicação de silicato pode interferir na disponibilidade de Si às plantas e nas formas desse elemento na solução do solo. O ácido silícico (H4SiO4) é a espécie de Si predominante em solos ácidos; e o aumento do pH pode causar sua desprotonação, gerando o ânion silicato (H3SiO4-). Estudos ligados ao Si em solos sob SSD são escassos, principalmente em experimentos de longa duração conduzidos sob condições de clima tropical úmido. Desde 2002 está sendo conduzido experimento de campo em um Latossolo Vermelho distroférrico sob SSD que recebeu aplicação superficial de calcário e de silicato de cálcio e de magnésio. Foram determinados os teores disponíveis de macronutrientes e silício, pH, soma de bases, saturação por bases, capacidade de troca catiônica, matéria orgânica, H+Al e Al3+, minerais silicatados e óxidos de Fe e Al, 24 meses após a reaplicação superficial dos corretivos. Foi feita especiação iônica de Al, Ca, Mg e Si em extrato aquoso e realizada a quantificação de Al por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (27Al-NMR). Os principais óxidos encontrados foram a gibbsita, goethita e hematita. Diferentemente do Ca e do Mg, o Al não estava presente, em sua maioria, na forma livre Al3+, mas formando complexos com o carbono orgânico dissolvido. O silício estava quase que totalmente na forma de H4SiO4, sendo que a atividade dessa espécie foi semelhante à sua concentração em solução. A análise quantitativa de 27Al-NMR forneceu somente picos do complexo de alumínio hexa-hidratado ([Al(H2O)6]3+), não havendo espécies de alumínio complexadas com ácidos orgânicos. Amostras com teores moderados a alto de Al (27Al-NMR) se correlacionaram com as concentrações totais de Al provenientes da análise de espectroscopia de emissão atômica (ICP-AES). / Silicon (Si) is an element which is beneficial to plant development in that it provides a line of defense against attack by pests and disease as well, as ensure a plant posture that is more erect that increases their photosynthetic capacity. Silicon sources such as calciummagnesium silicates provide Si to the soil and act as acidity correctives. The accumulation of plant residues and fertilizers, even under a no-till system (NT), accelerates the process of soil acidification in the short term, especially in the uppermost surface layer. This process is continuous in moist tropical soils and results in a low level of nutrients and a high level of Al3+. As is the case under the conventional system of soil management, NT also requires the application of additives, especially acidity corrective materials. The application of silicate can interfere with the availability of Si to plants and the forms in which this element is found in soil solution. Silicic acid (H4SiO4) is the predominant form of Si found in acidic soils; and increases in the pH can cause deprotonation, which generates silicate anions (H3SiO4-). Studies related to Si in soils under NT are scarce, especially long-term experiments carried out under humid tropical conditions. Since 2002, a field experiment has been conducted on a dystroferric Oxisol under NT, where lime and calcium-magnesium silicate were surface applied. The contents of macronutrients and silicon available, as well as pH, basis total and basis saturation, cationic exchange capacity, organic matter, H+Al and Al3+, silicate minerals and Fe and Al oxides, were all determined 24 months after the correctives were applied. The ionic speciation of Al, Ca, Mg and Si took place in aqueous extract as well as the quantification of Al by nuclear magnetic resonance spectroscopy (27Al-NMR). The main oxides found were gibbsite, goethite and hematite. Unlike Ca and Mg, Al was not, for the most part, present in its free form Al3+ but complexed with dissolved organic carbon. Silicon was almost entirely in the form of H4SiO4, and its activity was similar to the concentration of this specie in solution. Quantitative analysis of 27Al-NMR has provided only peaks of Hexaaquaaluminium complex ([Al(H2O) 6]3+), with no species of organic-aluminum complexes. Samples with moderate to high levels of Al (27Al-NMR) were positively correlated with the total concentration of Al derived from the atomic emission spectroscopy analysis (ICP-AES).

Latossolos com horizonte A húmico (LH) são solos com importantes reservas de carbono orgânico (CO) em profundidade. Esses solos são comuns nas regiões Sudeste e Sul do Brasil, com menor ocorrência no Nordeste. Aspectos da gênese e preservação da matéria orgânica (MO) desses solos não foram completamente entendidos ainda. Particularmente interessantes são os processos responsáveis pelo espessamento (hiperdesenvolvimento) e estabilidade do CO do horizonte húmico. A hipótese de que a MO do horizonte húmico tenha importante contribuição de carbono (C) de origem pirogênica é testada. O objetivo deste trabalho foi, portanto, caracterizar quimicamente a MO do horizonte húmico e relacionar os resultados com a gênese e preservação do CO. Oito pedons de diferentes localidades do país (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e Pernambuco) sob vegetação nativa foram empregados no estudo. Descrições morfológicas e análises de caracterização de rotina dos solos foram realizadas. Além disso, ácidos húmicos (AH) foram extraídos do horizonte húmico e analisados por ressonância magnética nuclear de 13C, enquanto que as frações leves (livre e oclusa), huminas e extratos alcalinos da MO dos mesmos pedons foram analisados através da pirólise. Os pedons possuem feições morfológicas conspícuas, como horizonte A hiperdesenvolvido, variando de 120 cm a 220 cm de espessura, e cores escuras em profundidade. Os horizontes húmicos são argilosos a muitos argilosos, fortemente ácidos e álicos. As formas de CO oxidável com dicromato respondem por 2/3 da reserva de carbono total (CT) do solo. Caulinita foi o principal mineral identificado por difratometria de raios X na fração argila desses indivíduos, seguido por gibbsita e, em alguns pedons, vermiculita com hidroxientrecamadas. Correlações entre atributos do solo e diferentes formas de C oxidável revelaram-se significativas apenas para alumínio pobremente cristalino extraído com oxalato de amônio ácido (r2 = 0,69), que se apresenta como um dos mecanismos de estabilização do C. Os AH apresentam estrutura química distinta entre os pedons e também variam com a profundidade, indicando, sobretudo o efeito do tipo de vegetação. Nos pedons estudados há maior concentração relativa de C alquila em superfície e C O-alquilas e C aromático em subsuperfície. A abundância de C O-alquilas sugere que boa parte da MO do horizonte húmico tem um grau de humificação pouco avançado. Os principais produtos da pirólise das frações leves, extratos alcalinos e huminas são carboidratos, compostos alifáticos e aromáticos, mas em proporções diferentes. As amostras da fração leve livre são mais ricas em resíduos frescos derivados de plantas, com presença de ligninas, enquanto que na fração leve oclusa (FLO) preponderam compostos aromáticos e alifáticos. Os extratos são enriquecidos em compostos de nitrogênio e carboidratos. A hipótese de uma MO altamente recalcitrante, formada predominantemente por produtos da decomposição de carvão foi rejeitada, já que produtos similares a esses foram encontrados apenas na FLO, que tem pouca importância no conteúdo de CT do solo. A estabilização da MO desses LH depende de 14 uma combinação de abundante entrada de biomassa e da atuação de mecanismos que retardam a mineralização da MO, como associações organominerais. / Ferralsols with umbric epipedons are soils with important organic carbon (OC) reserves in depth. These soils are common in the Southeast and South regions of Brazil, with fewer occurrences in the Northeast region. Both genesis and organic matter (OM) accumulation aspects of these soils were not completely understood yet. Particularly interesting are the soil processes responsible for thickening (over development) and for OC stability of the umbric horizon. The hypothesis that the OM from umbric epipedon has important pyrogenic carbon (C) contribution is tested. The aim of this work, therefore, was to characterize the chemistry of OM from umbric epipedon and to relate the results with soil genesis and OC preservation. Eigth pedons from different states of Brazil (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina and Pernambuco) under native vegetation were used in the study. Morphological descriptions and routine soil characterization analysis were carried out. Furthermore, humic acids (HA) were extracted from umbric horizon and analyzed by solid state 13C nuclear magnetic resonance, whereas light fractions (free and occluded), humin and alkaline extracts of the OM of the same pedons were analyzed by pyrolysis. The pedons have conspicuous morphological features, such as a developed umbric epipedon, ranging from 120 cm to 220 cm of thickness, and dark colors in depth. The umbric horizons are clayey to heavy clayey, strongly acidic and alic. Dichromate oxidable OC contents account for 2/3 of the total carbon (TC) soil reserve. Kaolinite is the main mineral identified by X ray diffractometry in the clay fraction, followed by gibbsite and vermiculite. Correlations between soil attributes and different forms of oxidable C were significant only for poorly crystalline aluminum forms extracted with oxalate ammonium acid (r2 = 0,69), which could be one of the C stabilization mechanisms. HA shown distinct chemical structures between pedons and also in depth, indicating the effect of the vegetation type. In the studied pedons there are higher relative concentration of alkyl C in surface and O-alkyl C and aromatic C in subsurface. Light fractions, alkaline extracts and humins main pyrolysis products are carbohydrates, aliphatic, and aromatic compounds, but in different proportions. In free light fraction (FLF) fresh residues derived from plants are common, with presence of lignin, whereas in the occluded light fraction (OLF), aromatic and aliphatic compounds predominate. Extracts are enriched in carbohydrates and N compounds. The hypothesis of a highly recalcitrant MO, produced by the fragments of charcoal in partial decomposition has been rejected, since they were found only into OLF, which has little importance in the TC content of soil. The stabilization of organic matter in these Ferralsols depends on a combination of abundant biomass input and the action of mechanisms to retard the mineralization of OM, such as a strong association with clay minerals.

Materiais de Referência (MR) de substâncias químicas têm ampla aplicação, sobretudo na área analítica, servindo de referência para validação de métodos, calibração de instrumentos e controle de qualidade, estabelecendo a comparabilidade de resultados analíticos em escala global e permitindo a transferência da exatidão entre métodos, laboratórios e padrões. Norteado por essas necessidades, o trabalho apresenta uma proposta para certificação de MR baseada nas orientações preconizadas por diretrizes e normas internacionais, principalmente as que seguem o ISO Guia 34, para estabelecer as propriedades certificadas através de técnicas analíticas de Espectrometria de Massas de Alta Resolução, Ressonância Magnética Nuclear, de ¹H e de ¹³C, e de Análise Elementar CHN. A certificação contemplou as caracterizações qualitativa e quantitativa, ensaio de estabilidade e o cálculo da estimativa da incerteza da medição. Como resultado, foi produzido e certificado um lote piloto de MR de β-N-metilamino-alanina (BMAA), uma toxina obtida in-house através de síntese química e purificação, cujos valores de propriedades certificadas foram rastreáveis ao SI e acompanhadas da estimativa da incerteza da medição. / Reference Materials (RM) of chemicals have wide application, particularly in the analyses, providing a reference for validation of methods, instrument calibration and quality control, establishing the comparability of analytical results on a global scale and enabling the transfer of accuracy between methods, laboratories and standards. Guided by these requirements, the paper presents a proposal for certification of MR based on the guidelines recommended by international guidelines and standards, especially those which follow the ISO Guide 34, to establish the certified properties through analytical techniques of mass spectrometry High resolution Nuclear Magnetic Resonance, ¹H and ¹³C, and CHN elemental analysis. The certification included qualitative and quantitative characterization, stability test and the calculation of the estimate of measurement uncertainty. As a result, was produced and certified a pilot batch of RM β-N-methylamino-alanine (BMAA), a toxin obtained in-house via chemical synthesis and purification, whose property values are certified and traceable to the SI accompanied by an estimative of the uncertainty of measurement.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2017-11-16T11:05:06Z No. of bitstreams: 1 MARCILON FONSECA DE LIMA.pdf: 1087364 bytes, checksum: 6e2761fa0ab9a541085cc0bf42f4bc54 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-16T11:05:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCILON FONSECA DE LIMA.pdf: 1087364 bytes, checksum: 6e2761fa0ab9a541085cc0bf42f4bc54 (MD5) Previous issue date: 2017-09-19 / The goal of this study is to diagnose subclinical mastitis in cattle using multivariate classification applying images, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectra and a bovine data survey set (DIB). The interest objects classification in milk images, NMR and DIB are processed with the algorithm of successive projections, linear discriminant analysis, and partial least squares discriminant analysis. The best diagnostic results obtained by image classification was 75% and 78% with NMR. As a result it can be observed that there is the possibility of classification for the diagnosis of mastitis by image and NMR, however, it is interesting to increase the number of samples for increasing the precision of two evaluated diagnosis methods. / O objetivo do trabalho é fazer o diagnóstico de mastite subclínica em gado bovino empregando classificação multivariada usando imagens, espectros de ressonância magnética nuclear (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) e um conjunto de dados de inventário bovino (DIB). A classificação de objetos de interesse nas imagens de leite, NMR e DIB é feita com os algoritmos de projeções sucessivas, análise discriminante linear e análise discriminante por mínimos quadrados parciais. O resultado do diagnóstico obtido por classificação por imagem no melhor caso foi de 75% e com NMR de 78%. Como resultado pode-se observar que há possibilidade de classificação para diagnóstico da mastite por imagem e por NMR, porém é interessante aumentar a quantidade de amostras para um melhor termo.

Atualmente, o núcleo imidazo[1,2-a]piridina vem atraindo considerável interesse pois está presente em uma série de moléculas que apresentam potencial para aplicações farmacêuticas. Entre suas características importantes, cabe ressaltar o isosterismo com o indol, um sistema heterocíclico encontrado em muitos alcaloides. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi investigar o desenvolvimento de metodologias versáteis que permitissem a rápida preparação de imidazo[1,2-a]piridinas funcionalizadas e que possam ser aplicadas na síntese de moléculas bioativas. No Capítulo 1 deste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos nos estudos sobre a reatividade de bases organometálicas, dentre as quais os novos reagentes mistos de magnésio e de lítio, frente às imidazo[1,2-a]pyridinas. De acordo com as condições reacionais estabelecidas, as bases LiHMDS e TMPMgCl.LiCl demonstraram melhores resultados nos estudos de metalação dirigida, proporcionando a preparação regiosseletiva de novos reagentes organometálicos a partir destes substratos. Além disso, após as reações do intermediários organometálicos com eletrófilos, várias imidazo[1,2-a]piridinas substituídas com diferentes grupos funcionais puderam ser isoladas e caracterizadas. Com o objetivo de demonstrar a importância sintética da metodologia de funcionalização de imidazo[1,2-a]piridinas mediada por LiHDMS, investigou-se sua aplicação em uma nova rota de síntese do alpidem, um importante ansiolítico. Finalmente, no Capitulo 2 deste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados de um estudo de Ressonância Magnética Nuclear Dinâmica do 4-formil-aminoantipirina (4-FAA), um dos principais metabólitos da dipirona (metamizol). / Nowadays, the imidazo[1,2-a]pyridine core has attracted considerable interest considering it is present in a series of molecules which have potential for pharmaceutical applications. Among its important properties, it is worth noting the isosterism with indole, a heterocyclic system found in many alkaloids. Thus, the main goal of this work was to investigate the development of versatile methodologies that allow the quickly preparation of functionalized imidazo[1,2-a]pyridines for further applications in the synthesis of bioactive molecules. In Chapter 1 of this work, the results obtained in the studies about the reactivity of organometallic bases against imidazo[1,2-a] pyridines, including new mixed reagents magnesium and lithium, are presented and discussed. According to the established reaction conditions, LiHMDS and TMPMgCl.LiCl bases showed better results in the studies of directed metalation, providing regioselective preparation of new organometallic reagents from these substrates. Moreover, after the reactions of the organometallic intermediate with electrophiles, many imidazo[1,2-a]pyridines substituted with different functional groups were isolated and characterized. In order to demonstrate the synthetic importance of methodology of functionalization imidazo[1,2-a]pyridines mediated by LiHDMS, it application in a new route of synthesis of anxiolytic alpidem was investigated. Finally, in Chapter 2 of this work the results of a study of Nuclear Magnetic Resonance Dynamics of 4-formyl-aminoantipyrine (4-FAA), one of the main metabolites of dipyrone (metamizol), are presented and discussed.

A Morte Súbita dos Cítros (MSC) é uma doença que afeta plantas de laranjeira-doce enxertadas em limão Cravo ou Volkameriano e ainda não tem o agente causal determinado. Para entender quais são as principais mudanças fisiológicas causadas pela MSC, analisou-se as alterações nos metabolitos primários, tanto da casca da copa quanto do cavalo. Fez-se análises dos extratos hexânico e alcoólico com RMN em alta resolução e do extrato hexânico com cromatografia gasosa. Também analisou-se os metabolitos diretamente nas cascas com técnicas de RMN em alta e baixa resolução. Com essas análises foi possível observar que a MSC altera a deposição de triacilglicerídeos e sacarose nas cascas. A MSC também modifica o perfil de ácidos graxos, com o decréscimo dos teores de ácido oléico e linolênico e aumento dos ácidos cáprico, láurico, mirístico, plamítico, esteárico e linoléico, com a evolução da doença. Com esses resultados foi possível entender as principais alterações bioquímicas causadas pela MSC, como também demonstrar que elas podem ser usadas de forma complementar no diagnóstico da doença. Dentre todos os métodos avaliados, as análises das cascas com RMN em baixa resolução, com as técnicas CPMG e de precessão livre em onda contínua (CWFP), foram as mais rápidas (em alguns segundos) e eficientes para discriminar as plantas assintomáticas das sintomáticas. A discriminação das plantas pelos dados de RMN foi realizada com métodos quimiométricos como análise de componentes principais (PCA), análises de agrupamentos hierárquicos (HCA) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). / Citrus Sudden Death (CSD) is a new graft-transmissible disease of sweet orange grafted on Rangpur lime and Citrus volkameriana rootstocks. The causal agent is unknown. To understand the main physiological changes caused by the CSD, we analyzed the variations in the primary metabolites content in the bark of scion and rootstock. The hexanic and hydroalcoholic extracts were analyzed by high resolution NMR. The hexanic extracts were also analyzed by gas chromatography. The metabolites were also analyzed directly in the barks with high and low resolution NMR techniques. With these analyses it was possible to observe that CSD modifies the content of triglycerides and sucrose in the barks. The disease also changes the fatty acids profile, with a decrease in the oleic and linolenic and an increase in the capric, lauric, miristic, palmitic, stearic and linoleic content. With these results it was possible to understand the main biochemical disorders caused for the CSD, as well as to demonstrate that they can be used as complementary information in the disease diagnosis. The analysis of the barks with low resolution NMR techniques CPMG and continuous wave free precession (CWFP), had been the fastest (few seconds) and the most efficient one to discriminate between the symptomless and symptomatic plants. The discrimination of the plants by NMR data had been carried with chemometric methods such as principal component analysis (PCA), hierarchic cluster analysis (HCA) and partial least square regression (PLS).

Tropomiosina (Tm) é uma das proteínas que compõe o filamento fino (actina, Tm, Troponina) do sistema muscular esquelético e desempenha um importante papel na regulação da contração muscular. Tm é um coiled-coil de 284 resíduos que forma longos homopolímeros lineares através da sobreposição de onze resíduos entre os terminais de Tms adjacentes (Interação cabeça-cauda) em condições de baixa força iônica. A presença de vários resíduos carregados (D2, K5, K6, K7, D275, H276 e D280) nas extremidades da Tm sugere que contatos intermoleculares eletrostáticos entre estes aminoácidos podem ter um importante papel na estabilidade dos polímeros. Entretanto, a estrutura do complexo cabeça-cauda demonstra que a maioria dos contatos intermoleculares na interface é de natureza hidrofóbica. A fim de analisarmos a contribuição dos grupos carregados para a estabilidade do complexo cabeça-cauda, construímos fragmentos recombinantes correspondentes à metade amino (ASTm1-142 ) e carboxi (Tm143-284(5OHW269)) terminais da proteína contendo mutações pontuais daqueles resíduos para alanina, e adicionalmente H276 para Glu. Medimos a afinidade entre todas as possíveis combinações destes fragmentos na ausência e presença de íons Mg2+, visto que este cátion está sempre presente em condições fisiológicas e é importante para estabilizar a interação entre Tm e actina. Os efeitos das mutações foram analisados por simulações de docking, desnaturações térmicas e ciclos de duplos mutantes. Os resultados demonstram que os aminoácidos K5, K7 e D280 presentes na interface formam contatos intermoleculares essenciais para a estabilidade do complexo. Enquanto, D2, K6, D275 e H276 não participam na formação de contatos intermoleculares, no entanto, contribuem para a estabilidade da interação cabeça- cauda através de suas interações intramoleculares que atuam na estabilidade das hélices individuais. Os aumentos na estabilidade da metade C-terminal da Tm (Tm143-284(5OHW)) induzidos por Mg2+ foram dependentes das mutações neste trecho da proteína sugerindo a presença de um sítio de ligação para este íon na extremidade carboxi terminal da molécula no trecho que forma a interação cabeça- cauda. Construímos um fragmento menor do C-terminal (Tm259-284(W269)) para acompanharmos mudanças no deslocamento químico induzidas pela ligação do íon usando ressonância magnética nuclear. Os resultados obtidos comprovaram nossa hipótese e nos permitiram definir pela primeira vez que a estrutura da Tm tem um ou mais sítios de ligação Mg2+ em uma região próxima ao resíduo H276 que está localizado entre vários resíduos carregados negativamente que participam da interação cabeça-cauda. Por último, estudamos os efeitos de solventes cosmótropicos (TFE e glicerol) nas estabilidades dos fragmentos da Tm, uma vez que a instabilidade (flexibilidade) da extremidade C-terminal é importante para a formação do complexo cabeça-cauda. Observamos que TFE, porém não glicerol, reduziu a afinidade entre os terminais. Ambos os co-solventes induziram aumentos na estabilidade dos fragmentos, no entanto, apenas TFE induziu um aumento no conteúdo de α-hélice e causou uma redução significativa na cooperatividade de desenovelamento das proteínas. Estes resultados indicam que estes compostos orgânicos estabilizam as estruturas dos fragmentos individuais da Tm de maneiras diferentes e que estas diferenças podem estar relacionadas aos diferentes efeitos observados na formação da interação cabeça-cauda. / Tropomyosin (Tm) is a protein component of the skeletal muscle thin filament (actin, Tm, Troponin) which has an important role in the regulation of muscle contraction. Tm is a dimeric coiled-coil (284 aminoacids) which forms long linear homopolymers through the overlap of eleven residues of adjacent Tm termini (Head- to-tail interaction) in low ionic strength conditions. The presence of several charged amino acids (D2, K5, K6, K7, D275, H276 e D280) in Tm extremities suggests that electrostatic contacts among those residues may have an important role in the stability of the polymers. Nevertheless, the solution structure of the head-to-tail complex demonstrated that most of the contacts in the interface are hydrophobic. In order to study the contribution of these charged residues to the stability of the head- to-tail complex, we built recombinant fragments corresponding to the amino (ASTm1-142) and carboxy (Tm143-284(5OHW269)) termini containing single mutations of those amino acids to alanine, and additionally a substitution of H276 for Glu. We measured the binding affinities among all possible combinations of wild-type and mutant fragments in the absence or presence of Mg2+ ions. This cation is always physiologically present in the muscle and it is known to strengthen the binding of Tm to actin. The effects of the mutations were analyzed by protein-protein docking, thermodynamic cycles and thermal denaturations. The results show that residues K5, K7 and D280 are essential to the stability of the complex. Though D2, K6, D275 and H276 are exposed to the solvent and do not participate in intermolecular contacts in the NMR structure, they may contribute to the complex stability by modulating the stability of the helices at the Tm termini. Mg2+-induced increases in stability of the C- terminal were sensitive to mutations in residues located in the head-to-tail overlap region, suggesting that Mg2+ ions may bind specifically to the carboxy extremity of the protein. We produced a small peptide (Tm259-284(W269)) to follow amide chemical shift perturbations upon Mg2+ binding by nuclear magnetic resonance measurements. The results obtained with this peptide allowed us to define for the first time that the Tm structure has one or more Mg2+ binding sites in a region centered in the vicinity of H276 in which are located several negatively charged residues that participate in the head-to-tail interaction. We also studied the effects of kosmotropic co-solvents (TFE and glycerol) in the stability of Tm fragments, as the instability (flexibility) of the C- terminal region has been pointed as important for the formation of the head-to-tail complex. We observed that TFE, but not glycerol, reduces the affinity between the termini. Both TFE and glycerol increased the stability of the isolated N- and C- terminal fragments; however, only TFE caused an increase in the helical content and a significant reduction in the cooperativity of unfolding of the proteins. Our results show that these two co-solvents stabilize the structures of individual Tm fragments in different manners and that these differences may be related to their different effects on head-to-tail complex formation.

A dependência com a temperatura dos tempos de relaxação nuclear e da forma da linha de ressonância dos núcleos F0, nos antiferromagnetos diluidos Fex Zn1-x F2 e Mnx Zn1-x F2, foram estudados na faixa TN&#8804;T&#8804;300K. Os tempos de relaxação spin, rede (1/T1) dos núcleos F0, os quais não estão acoplados aos spins Fe (ou Mn) através da interação hiperfina transferida, foram medidos e calculados teoricamente em função da concentração x. Os resultados teóricos apresentam uma boa concordância com os dados experimentais para concentrações na faixa 0.1&#8804;x&#8804;0.8. A dependência com a temperatura de 1/T1, para TN<T&#8804;300K foi entendido qualitativamente em ambos sistemas. Os resultados obtidos para 1/T1, em temperaturas próximas de TN foram utilizados para estudar os \"Efeitos de Campo Aleatório\" no comportamento crítico do Mn.65Zn.35 F2 com o campo aplicado paralelamente e perperdicularmente ao eixo fácil (C). Encontrou-se neste caso, que a temperatura de transição TN decresce substancialmente com o aumento da intensidade do campo somente quando H0 || C. Os resultados experimentais obtidos estão de acordo com as teorias do Efeito de Campos Aleatórios em antiferromagnetos anisotrópicos diluídos. A divergência crítica do segundo momento da linha de ressonância não homogeneamente alargada do F0 foi estudada acima de TN. Os resultados experimentais concordam com os cálculos de Heller para o alargamento não homogêneo causado por Efeitos de Campos Aleatórios. Observou-se que a forma da linha se altera na região crítica. Longe de TN ela é Gaussiana e para t&#8804;10-2 ela mostra uma tendência a se tornar Lorentziana. Abaixo de TN a sua meia largura aumenta, seguindo qualitativamente o aumento da magnetização das sub-redes. / The temperature dependence of the nuclear relaxation rates and line shapes of the F0 resonance in the diluted antiferromagnet Fex Zn1-x F2 and Mnx Zn1-x F2 are studied over a large temperature range TN&#8804;T&#8804;300K. The high (room) temperature spinlattice relaxation rates (1/ T1) of the F0 nuclei, which are not transfer hiperfine coupled to the Fe (or Mn) spins, have been measured and calculated as a function of the concentration x. Good agreement with experiment is found for the theoretical results, which have been obtained in the range 0.1&#8804;x&#8804;0.8. The temperature dependence of TN<T&#8804;300K was qualitatively understood \"Random Field Effects\" on the critical behavior of Mn.65Zn.35 F2, for fields applied parallel and perpendicular to the easy (C) axis. It was found that the transition temperature TN depressed substantially with field only for H0 || C. The experimental results are in general accord with the theory for Random Field Effects in desordered, anisotropic antiferromagnets. The critical divergence of the in homogeneously broadened F0 NMR was studied in Fe.6Zn.4F2 above TN. The experimental results agree with Heller\'s calculation of the NMR line broadening by Random Field Effects. With H0 || C the line shape changes from Gaussian towards Lorentzian for t&#8804;10-2 and below TN its line width increase qualitatively following increase in the sublattice magnetization.

O objetivo principal da presente Tese é expor um método de Tomografia de Estado Quântico desenvolvido para ser aplicado em sistemas de núcleos quadrupolares isolados. O espaço de Hilbert de tais sistemas pode ser usado para processar a informação quântica de um sistema equivalente constituído por vários q-bits. O método proposto baseia-se na aplicação de pulsos de radiofrqüência não-seletivos que possuem a propriedade de promover rotações globais do estado quântico do sistema. Utilizando uma descrição analítica dessas rotações foi possível generalizar o método proposto para núcleos quadrupolares com qualquer número quântico de spin. O método também pode ser adaptado para sistemas de núcleos acoplados, embora para esses casos seja necessário utilizar períodos de evolução sob a hamiltoniana de interação livre para determinar alguns dos elementos da correspondente matriz densidade. Como aplicação do método de Tomografia de Estado Quântico, utilizaram-se núcleos de 23Na dissolvidos em um cristal líquido liotrópico para obter os resultados experimentais das implementações do algoritmo de Deutsch e do algoritmo de busca de Grover, além da medida da dinâmica de relaxação de vários estados pseudo-puros. Também foram realizadas simulações do método proposto para o caso de um sistema quadrupolar de spin 7/2 e para três spins 1/2 homonucleares acoplados. / The main purpose of the present thesis is to propose a Quantum State Tomography method developed to be applied in quadrupolar isolated nuclei systems. The Hilbert space of such systems can be used to process the quantum information of an equivalent system formed by many qubits. The proposed method is based on the application of non-selective radiofrequency pulses that produce global rotations of the system quantum state. Using an analytical description of those rotations, it was possible to generalize the proposed method to quadrupolar nuclei with any spin quantum number. The method can also be adapted to coupled nuclear systems, although in such cases it is necessary the use of evolution periods under the free interaction hamiltonian in order to determine some of the density matrix elements. As an application of the method, 23Na nuclei dissolved in a lyotropic liquid crystal were used to obtain the experimental results of the Deutsch and Grover algorithms, together with the measurement of the relaxation dynamics of some pseudo-pure states. Simulations of the proposed method applied to the quadrupolar spin 7/2 nucleus and to three homonuclear coupled spin 1/2 were also obtained.