Orientador: Marcos Gomes Nogueira / Resumo: A construção de barragens modifica rios em sistemas ecológicos complexos. Esses novos ambientes são expostos a múltiplos usos e integrados a um sistema de geração complexo que, ao mesmo tempo que fornece uma fonte de energia relativamente limpa e renovável, causa grandes mudanças socioambientais e interfere na estrutura e funcionamento ecológico das bacias hidrográficas (Tundisi et al. , 1993; Tundisi e Matsumura-Tundisi, 2003, Nogueira et al., 2006, Agostinho et al., 2007, Nogueira et al., 2012). O rio Paranapanema é um dos principais afluentes do rio Paraná (bacia do Prata), localizado entre as coordenadas 22 ° - 26 ° S e 47 ° - 54 ° W, no limite tropical / subtropical (Sudeste / Sul do Brasil). O rio está sob jurisdição federal porque é a fronteira natural entre os estados do Paraná e São Paulo, com um comprimento de 929 km. O rio é conhecido por sua "boa qualidade da água" e pela apresentação de onze usinas hidrelétricas, que foram construídas ao longo do curso principal do rio. Em 2011, um programa de monitoramento sistemático, físico, químico e biótico (Phytoplancton e coliformes termotolerantes) começou em oito reservatórios do sistema de cascata do rio Paranapanema (Jurumirim, Chavantes, Salto Grande, Canoas II, Canoas I, Capivara, Taquaruçu e Rosana). Esta iniciativa resultou de uma parceria entre a empresa responsável pela geração de energia hidrelétrica e pesquisadores da Universidade Estadual de São Paulo (UNESP). Com o objetivo de explorar profundamente os resu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

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As simulações de escoamentos em torno de geometrias de aplicações industriais (geometrias complexas), como por exemplo configurações de aeronaves com hipersustentadores defletidos, apresentam uma vasta gama de estruturas vorticais (complexidade do escoamento). A importância das interações entre as estruturas é grande para a correta previsão da dinâmica das estruturas vorticais presentes no escoamento, uma vez que estas interações ditam as características do processo de transferência de energia cinética turbulenta. Vale ressaltar que no processo de transferência de energia cinética turbulenta não temos uma única direção e sim a possibilidade de duas direções, que representam o processo de cascata direta ou clássica (a transferência de energia cinética turbulenta se dá das maiores estruturas vorticais para as menores - forward scatter ) e a cascata indireta (a transferência de energia cinética turbulenta que se dá das menores estruturas vorticais para as maiores - backscatter ). O balanço entre estes dois processos, direto e indireto, resulta na dominância do processo direto, ou seja, o processo dominante de transferência de energia se dá das maiores estruturas vorticais para as menores. Entretanto, ambos os processos devem estar presentes na solução numérica, para que esta seja capaz de prever de forma correta a dinâmica (interações entre estruturas vorticais de tamanhos variados) presente no escoamento. Os modelos convencionais utilizados no tratamento da turbulência (ou fechamento da turbulência), sejam do tipo RANS (Reynolds Average Navier Stokes ) ou do tipo LES (Large Eddy Simulation) apresentam limitações teóricas (modelo não é capaz de representar as interações entre todas as escalas presentes no escoamento) e práticas (necessidade de discretização espacial que aumenta significativamente o custo computacional). No caso dos modelos LES a malha nas proximidades de paredes sólidas deveriam ser extremamente refinadas, o que resulta em praticamente resolver todas as escalas, para representar os efeitos da cascata direta (forward scatter ) e da cascata indireta (backscatter ) de energia cinética turbulenta. Isto ocorre em decorrência do caráter dissipativo dos modelos submalha utilizadas nas formulações LES. Por este motivo, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma metodologia para solução do escoamento turbulento que seja capaz de apresentar os processos de cascata direta e cascata indireta sem a necessidade de malhas extremamente refinadas. Para tanto, iremos utilizar as equações Navier-Stokes escritas em função das flutuações (flutuações resolvidas), sendo esta formulação baseada nos trabalhos de Morris et al. [1997], Labourasse e Sagaut [2002] e Batten et al. [2004b]. As equações são obtidas por meio da divisão dos campos em uma média temporal, flutuações resolvidas e flutuações submalha. Sendo a média temporal, obtida previamente por meio de uma solução RANS do escoamento, que no nosso caso é obtida com o modelo RANS SA-QCR2013 proposto por Mani et al. [2013]. As flutuações resolvidas são o resultado da solução numérica das equações obtidas com a discretização espacial dada pela malha utilizada. Por fim as flutuações submalha são introduzidas via modelo de Billson [2004] (modelo de sintetização ou reconstrução da turbulência). Esta formulação foi aplicada para solução do escoamento em um canal formado por paredes paralelas com Re? = 395 e Re? = 1000. Estes números de Reynolds foram escolhidos por existirem resultados obtidos via DNS ou até mesmo resultados experimentais disponíveis na literatura, os resultados são enconstrados em Moser et al. [1999], del Álamo et al. [2004] e Schultz e Flack [2013]. Os resultados obtidos com o modelo proposto mostraram que a cascata inversa (backscatter ) está presente em todas as regiões da camada limite (subcamada laminar, buffer layer e logarítmica) do canal, onde o pico de transferência ocorre, para os números de Reynolds avaliados, na região da buffer layer. Este comportamento foi observado nos resultados gerados por todas as malhas avaliadas, a diferenças entre as malhas está no refinamento na região próxima às paredes sólidas. O refinamento da malha na direção da altura do canal (normal às paredes sólidas) faz com que o balanço entre as taxas de dissipação de energia cinética turbulenta passe a indicar a dominância da cascata direta no processo de transferência de energia. Nas malhas menos refinadas na região próxima à parede temos o domínio da cascata indireta no processo de transferência de energia cinética turbulenta. A introdução das flutuações submalha via modelo de sintetização da turbulência leva a uma tendência de inverter o domínio da cascata inversa (backscatter ) nas malhas menos refinadas. Os resultados obtidos com a metodologia NLDE com flutuações turbulentas submalha introduzidas por meio de modelo de sintetização turbulenta apresentam boa concordância com os respectivos resultados obtidos via DNS e ou experimentais. / Simulations of flows around industrial geometries (complex geometries), such as configurations of aircraft with deployed high-lift surface, present a wide range of vortical structures (flow complexity). The importance of the interactions between the structures is great for the correct prediction of the dynamics of the vortical structures present in the flow since these interactions dictate the characteristics of the turbulent kinetic energy transfer process. It is noteworthy that in the process of transferring turbulent kinetic energy we do not have a single direction but the possibility of two directions, which represent the direct cascade or classical cascade process (the transfer of turbulent kinetic energy occurs from the large eddy to small eddy - the forward scatter) and the reverse cascade (the transfer of turbulent kinetic energy occurs from small eddy to the large eddy - backscatter). The net balance between these two processes, direct and reverse, results in the predominance of the direct process, that is, the dominant process of energy transfer occurs from the largest eddy to the smaller ones. However, both processes must be present in a numerical solution, so that it is able to predict correctly the dynamics (interactions between vortical structures of varying sizes) present in the flow. The conventional models used in turbulence treatment (or turbulence closure), whether of the RANS (Reynolds Average Navier Stokes) type or the LES (Large Eddy Simulation) type have theoretical limitations (model is not able to represent the interactions between the scales present in the flow) and practices (needs spatial discretization that signifcantly increases the computational cost). In the case of LES models, the mesh close to solid walls should be extremely refined, which results in practically resolving all scales to represent the effects of the forward scatter and the backscatter of turbulent kinetic energy. This is due to the dissipative character of the sub-grid models used in the LES formulations. For this reason, the present research effort aims to develop a methodology for solving turbulent flow, that is able to present both energy transfer process, forward scatter and backscatter without the need of extremely refined meshes. For this, we will use the Navier-Stokes equations written in function of the fluctuations (resolved fluctuations), being this formulation based on the works of Morris et al. [1997], Labourasse e Sagaut [2002] and Batten et al. [2004b]. The equations are obtained by dividing the fields into an average time, resolved fluctuations and sub-grid fluctuations. The time-averaged, obtained previously by means of a RANS solution of the flow, which in our case is obtained with the model RANS SA-QCR2013 proposed by Mani et al. [2013]. The resolved fluctuations are the result of the numerical solution of the equations obtained with the spatial discretization given by the mesh used. Finally, the sub-grid turbulence fluctuations are introduced via the model of Billson [2004] (model for synthesizing or reconstructing turbulence). This formulation was applied to solve of the flow in a channel formed by parallel walls at Re? = 395 and Re? = 1000. The reason to choose those Reynolds number is related to the fact that there are results obtained via DNS or even experimental results available in the literature, one can found those results in Moser et al. [1999], del Álamo et al. [2004] and Schultz e Flack [2013]. The results obtained with the proposed model showed that the backscatter is present in all regions of the boundary layer (lamellar layer, buffer layer, and log-layer) of the channel, where the transfer peak occurs, for the evaluated Reynolds numbers, in the region of the buffer layer. This behavior was observed in the results generated by all meshes evaluated, the differences between the meshes are in the refinement in the region near the solid walls. The refinement of the mesh in the direction of the channel height (normal to the solid walls) causes the balance between the rates of dissipation of turbulent kinetic energy to indicate the dominance of the direct cascade in the energy transfer process. In the less refined meshes in the region near the wall, we have the domain of the indirect cascade in the process of transfer of turbulent kinetic energy. The introduction of the sub-grid fluctuations via the turbulence synthesizing model leads to a tendency to invert the reverse cascade domain (backscatter) in the solutions obtained with the coarsest grid. The results obtained with the NLDE turbulence, in which we use a synthetic turbulence model to introduce subgrid turbulent fluctuations, show good agreement with DNS results and or experimental results.

As simulações de escoamentos em torno de geometrias de aplicações industriais (geometrias complexas), como por exemplo configurações de aeronaves com hipersustentadores defletidos, apresentam uma vasta gama de estruturas vorticais (complexidade do escoamento). A importância das interações entre as estruturas é grande para a correta previsão da dinâmica das estruturas vorticais presentes no escoamento, uma vez que estas interações ditam as características do processo de transferência de energia cinética turbulenta. Vale ressaltar que no processo de transferência de energia cinética turbulenta não temos uma única direção e sim a possibilidade de duas direções, que representam o processo de cascata direta ou clássica (a transferência de energia cinética turbulenta se dá das maiores estruturas vorticais para as menores - forward scatter ) e a cascata indireta (a transferência de energia cinética turbulenta que se dá das menores estruturas vorticais para as maiores - backscatter ). O balanço entre estes dois processos, direto e indireto, resulta na dominância do processo direto, ou seja, o processo dominante de transferência de energia se dá das maiores estruturas vorticais para as menores. Entretanto, ambos os processos devem estar presentes na solução numérica, para que esta seja capaz de prever de forma correta a dinâmica (interações entre estruturas vorticais de tamanhos variados) presente no escoamento. Os modelos convencionais utilizados no tratamento da turbulência (ou fechamento da turbulência), sejam do tipo RANS (Reynolds Average Navier Stokes ) ou do tipo LES (Large Eddy Simulation) apresentam limitações teóricas (modelo não é capaz de representar as interações entre todas as escalas presentes no escoamento) e práticas (necessidade de discretização espacial que aumenta significativamente o custo computacional). No caso dos modelos LES a malha nas proximidades de paredes sólidas deveriam ser extremamente refinadas, o que resulta em praticamente resolver todas as escalas, para representar os efeitos da cascata direta (forward scatter ) e da cascata indireta (backscatter ) de energia cinética turbulenta. Isto ocorre em decorrência do caráter dissipativo dos modelos submalha utilizadas nas formulações LES. Por este motivo, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma metodologia para solução do escoamento turbulento que seja capaz de apresentar os processos de cascata direta e cascata indireta sem a necessidade de malhas extremamente refinadas. Para tanto, iremos utilizar as equações Navier-Stokes escritas em função das flutuações (flutuações resolvidas), sendo esta formulação baseada nos trabalhos de Morris et al. [1997], Labourasse e Sagaut [2002] e Batten et al. [2004b]. As equações são obtidas por meio da divisão dos campos em uma média temporal, flutuações resolvidas e flutuações submalha. Sendo a média temporal, obtida previamente por meio de uma solução RANS do escoamento, que no nosso caso é obtida com o modelo RANS SA-QCR2013 proposto por Mani et al. [2013]. As flutuações resolvidas são o resultado da solução numérica das equações obtidas com a discretização espacial dada pela malha utilizada. Por fim as flutuações submalha são introduzidas via modelo de Billson [2004] (modelo de sintetização ou reconstrução da turbulência). Esta formulação foi aplicada para solução do escoamento em um canal formado por paredes paralelas com Re? = 395 e Re? = 1000. Estes números de Reynolds foram escolhidos por existirem resultados obtidos via DNS ou até mesmo resultados experimentais disponíveis na literatura, os resultados são enconstrados em Moser et al. [1999], del Álamo et al. [2004] e Schultz e Flack [2013]. Os resultados obtidos com o modelo proposto mostraram que a cascata inversa (backscatter ) está presente em todas as regiões da camada limite (subcamada laminar, buffer layer e logarítmica) do canal, onde o pico de transferência ocorre, para os números de Reynolds avaliados, na região da buffer layer. Este comportamento foi observado nos resultados gerados por todas as malhas avaliadas, a diferenças entre as malhas está no refinamento na região próxima às paredes sólidas. O refinamento da malha na direção da altura do canal (normal às paredes sólidas) faz com que o balanço entre as taxas de dissipação de energia cinética turbulenta passe a indicar a dominância da cascata direta no processo de transferência de energia. Nas malhas menos refinadas na região próxima à parede temos o domínio da cascata indireta no processo de transferência de energia cinética turbulenta. A introdução das flutuações submalha via modelo de sintetização da turbulência leva a uma tendência de inverter o domínio da cascata inversa (backscatter ) nas malhas menos refinadas. Os resultados obtidos com a metodologia NLDE com flutuações turbulentas submalha introduzidas por meio de modelo de sintetização turbulenta apresentam boa concordância com os respectivos resultados obtidos via DNS e ou experimentais. / Simulations of flows around industrial geometries (complex geometries), such as configurations of aircraft with deployed high-lift surface, present a wide range of vortical structures (flow complexity). The importance of the interactions between the structures is great for the correct prediction of the dynamics of the vortical structures present in the flow since these interactions dictate the characteristics of the turbulent kinetic energy transfer process. It is noteworthy that in the process of transferring turbulent kinetic energy we do not have a single direction but the possibility of two directions, which represent the direct cascade or classical cascade process (the transfer of turbulent kinetic energy occurs from the large eddy to small eddy - the forward scatter) and the reverse cascade (the transfer of turbulent kinetic energy occurs from small eddy to the large eddy - backscatter). The net balance between these two processes, direct and reverse, results in the predominance of the direct process, that is, the dominant process of energy transfer occurs from the largest eddy to the smaller ones. However, both processes must be present in a numerical solution, so that it is able to predict correctly the dynamics (interactions between vortical structures of varying sizes) present in the flow. The conventional models used in turbulence treatment (or turbulence closure), whether of the RANS (Reynolds Average Navier Stokes) type or the LES (Large Eddy Simulation) type have theoretical limitations (model is not able to represent the interactions between the scales present in the flow) and practices (needs spatial discretization that signifcantly increases the computational cost). In the case of LES models, the mesh close to solid walls should be extremely refined, which results in practically resolving all scales to represent the effects of the forward scatter and the backscatter of turbulent kinetic energy. This is due to the dissipative character of the sub-grid models used in the LES formulations. For this reason, the present research effort aims to develop a methodology for solving turbulent flow, that is able to present both energy transfer process, forward scatter and backscatter without the need of extremely refined meshes. For this, we will use the Navier-Stokes equations written in function of the fluctuations (resolved fluctuations), being this formulation based on the works of Morris et al. [1997], Labourasse e Sagaut [2002] and Batten et al. [2004b]. The equations are obtained by dividing the fields into an average time, resolved fluctuations and sub-grid fluctuations. The time-averaged, obtained previously by means of a RANS solution of the flow, which in our case is obtained with the model RANS SA-QCR2013 proposed by Mani et al. [2013]. The resolved fluctuations are the result of the numerical solution of the equations obtained with the spatial discretization given by the mesh used. Finally, the sub-grid turbulence fluctuations are introduced via the model of Billson [2004] (model for synthesizing or reconstructing turbulence). This formulation was applied to solve of the flow in a channel formed by parallel walls at Re? = 395 and Re? = 1000. The reason to choose those Reynolds number is related to the fact that there are results obtained via DNS or even experimental results available in the literature, one can found those results in Moser et al. [1999], del Álamo et al. [2004] and Schultz e Flack [2013]. The results obtained with the proposed model showed that the backscatter is present in all regions of the boundary layer (lamellar layer, buffer layer, and log-layer) of the channel, where the transfer peak occurs, for the evaluated Reynolds numbers, in the region of the buffer layer. This behavior was observed in the results generated by all meshes evaluated, the differences between the meshes are in the refinement in the region near the solid walls. The refinement of the mesh in the direction of the channel height (normal to the solid walls) causes the balance between the rates of dissipation of turbulent kinetic energy to indicate the dominance of the direct cascade in the energy transfer process. In the less refined meshes in the region near the wall, we have the domain of the indirect cascade in the process of transfer of turbulent kinetic energy. The introduction of the sub-grid fluctuations via the turbulence synthesizing model leads to a tendency to invert the reverse cascade domain (backscatter) in the solutions obtained with the coarsest grid. The results obtained with the NLDE turbulence, in which we use a synthetic turbulence model to introduce subgrid turbulent fluctuations, show good agreement with DNS results and or experimental results.

Leptospiras são bactérias espiroquetas altamente móveis dotadas de estratégias que possibilitam grande eficiência nos processos de invasão e disseminação no hospedeiro. Nosso grupo demonstrou previamente que leptospiras patogênicas secretam proteases capazes de clivar e inativar moléculas-chave do sistema complemento humano, o que confere a essas bactérias a capacidade de driblar os mecanismos de defesa do sistema imune inato. Dada a rápida disseminação das leptospiras durante o processo de infecção, aventou-se a hipótese de que essas proteases secretadas pudessem alvejar uma gama maior de moléculas do hospedeiro. No presente estudo, a atividade proteolítica de proteínas secretadas por leptospiras sobre um painel de moléculas da matriz extracelular e do plasma foi avaliada. O sobrenadante de cultura da estirpe virulenta L. interrogans sorovar Kennewicki Fromm degradou fibrinogênio humano, fibronectina plasmática, colágeno Tipo I, e as proteoglicanas decorina, biglicam e lumicam. A atividade proteolítica foi inibida por 1,10-fenantrolina, sugerindo o envolvimento de metaloproteases. Laminina, matrigel, plasminogênio e trombina não foram clivados por proteases presentes nos sobrenadantes. Ainda, os dados indicam que a produção de proteases deve ser um determinante de virulência importante, uma vez que os sobrenadantes de estirpes saprófitas ou patogênicas atenuadas em cultura não apresentaram atividade proteolítica sobre componentes da matriz ou do plasma. A análise dos genomas de leptospiras disponíveis nos levou à identificação de quatro termolisinas, metaloproteases presentes apenas nas espécies patogênicas. Uma delas, codificada pele LIC13322, foi produzida na forma recombinante e apresentou atividade proteolítica sobre fibrinogênio, biglicam e decorina. Em paralelo, foram também realizadas análises comparativas dos exoproteomas das estirpes Fromm e Patoc I. Algumas metaloproteases que podem estar envolvidas na degradação de moléculas do hospedeiro foram identificadas. A capacidade de clivar moléculas do tecido conjuntivo e proteínas da cascata de coagulação pode certamente contribuir para a invasão e a destruição tecidual observadas durante a infecção por Leptospira. / Leptospires are highly motile spirochetes equipped with strategies for efficient invasion and dissemination within the host. Our group previously demonstrated that pathogenic leptospires secrete proteases capable of cleaving and inactivating key molecules of the human complement system, allowing these bacteria to circumvent host´s innate immune defense mechanisms. Given the successful dissemination of leptospires during infection, we wondered if such proteases would target a broader range of host molecules. In the present study, the proteolytic activity of secreted leptospiral proteases against a panel of extracellular matrix and plasma proteins was assessed. The culture supernatant of the virulent L. interrogans serovar Kennewicki strain Fromm degraded human fibrinogen, plasma fibronectin, collagen Type 1, and the proteoglycans decorin, biglycan, and lumican. Proteolytic activity was inhibited by 1,10-phenanthroline, suggesting the participation of metalloproteases. Laminin, matrigel, plasminogen and thrombin were not cleaved by proteases present in the supernatants. Moreover, production of proteases might be an important virulence determinant since culture-attenuated or saprophytic Leptospira did not display proteolytic acticity against ECM or plasma components. A search against Leptospira genomes allowed identification of four thermolysins, which are metalloproteases found exclusively in pathogenic species. One of them, encoded by LIC13322, was produced in the recombinant form and displayed proteolytic activity against fibrinogen, biglycan and decorin. Comparative exoproteomic analyses using Fromm and Patoc I strains were also performed and allowed identification of a few metalloproteases that could be involved in the degradation of host components. The ability to cleave connective tissue molecules and coagulation cascade proteins may certainly contribute to invasion and tissue destruction observed upon infection with Leptospira.

O capítulo 1 descreve o estudo da biorredução do grupo carbonílico de cetoazidas e β-ceto-1,2,3-triazois para a produção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente puros ou enriquecidos. Cinco linhagens de fungos de origem marinha foram avaliadas para a redução da 2-azido-1-feniletanona 1 e duas linhagens, A. sydowii CBMAI 935 e M. racemosus CBMAI 847, foram selecionadas também para a biorredução das 2-azido-1-feniletanonas 2-4 para a produção dos (R)- e (S)-2-azido-1-feniletanois 2a-4a. Os azidoálcoois enantiomericamente enriquecidos obtidos 1a-4a das reações biocatalíticas foram empregados como material de partida para a síntese dos β-hidroxi-1,2,3-triazois 7a-10a enantiomericamente enriquecidos através da click reaction entre a azida terminal e o alcino, fenilacetileno. Uma segunda abordagem para a obtenção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente enriquecidos foi o estudo da biorredução de β-ceto-1,2,3-triazois, que são cetonas contendo dois substituintes volumosos. Uma triagem inicial para a biorredução do β-ceto-1,2,3-triazol 7 foi realizada com seis linhagens de fungos de origem marinha, na qual a linhagem do fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi selecionada para estudos de otimização da reação biocatalítica. Estudos com variação do meio reacional, utilização de co-solvente e efeito do pH mostraram que as condições ótimas de reação foram utilizando-se tampão fosfato (Na2HPO4/KH2PO4, 0,07 M) em pH 5 e metanol 5% (v/v) como co-solvente. O fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi empregado na biorredução dos β-ceto-1,2,3-triazois 8-12 com excelentes resultados de rendimento e seletividade para a produção dos (S)-β-hidroxi-1,2,3-triazois 8a-12a. O Capítulo 2 apresenta a síntese multienzimática da diidropinidina, um alcaloide de origem natural. A nonano-2,6-diona utilizada como material de partida foi obtida através da descarboxilação do dicetoéster, 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila. Estudos para a otimização tanto da síntese do dicetoéster quanto da etapa de descarboxilação foram realizados. Condições ótimas de produção do 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila foram obtidas através da reação da but-3-em-2-ona com o 3-oxo-hexanoato de metila catalisada por CeCl3/NaI. A descarboxilação do dicetoéster foi avaliada através do método de Krapcho empregando-se sais de cloro e água em altas temperaturas, entretanto, a elevada formação de subprodutos estimulou a busca por uma diferente metodologia para a obtenção da nonano-2,6-diona. Foram avaliadas diferentes lipases e esterases para a hidrólise enzimática do dicetoéster seguida por descarboxilação por HCl, na qual a esterase de fígado de porco foi selecionada e promoveu a hidrólise de até 1,6 M de dicetoéster para a produção da nonano-2,6-diona. Diferentes transaminases (TAs) foram estudadas para a aminação redutiva assimétrica da nonano-2,6-diona e duas linhagens foram selecionadas para a produção da (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina, as TAs de Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus, respectivamente empregando-se isopropilamina como amino doador. As (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina foram avaliadas pela redução assimétrica para a síntese da diidropinidina por imina redutases (IREDs) e duas linhagens foram selecionadas, a IRED de Mesorhizobium sp. e Norcardiopsis alba, respectivamente. TAs e IREDs foram acopladas em um sistema one-pot multienzimático utilizando como material de partida a nonano2,6-diona (100 mM) para a obtenção dos isômeros cis da diidropinidina com excelentes excessos diastereoisoméricos. / The Chapter 1 describes the bioreduction of the carbonyl group of ketoazides and β-keto-1,2,3-triazoles to produce enantiomerically pure or enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles. Five marine-derived fungi strains were screened to perform the reduction of 2-azido-1-phenylethanone 1. The strains from A.sydowii CBMAI 935 and M. racemosus CBMAI 847 were selected for the bioreduction of the 2-azido-1-phenylethanones 2-4 to yield the (R)- and (S)-2-azido-1-phenylethanols 2a-4a. The enantiomerically enriched azidoalcohols 1a-4a obtained from biocatalytical reactions were used as starting materials for the synthesis of enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles 7a-10a through the click reaction between the terminal azide and phenylacetylene. A second approach for obtaining enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles was the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles, which are ketones with two bulky substituents. The screening for the bioreduction of the β-keto-1,2,3-triazol 7 was performed with six marine-derived fungi strains and P. citrinum CBMAI 1186 was selected for the optimization studies for the biocatalytic reduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12.Studies about the composition of reaction medium, use of cosolvent and pH effect showed that the optimal conditions was in phosphate buffer (Na2HPO4/KH2PO4, 0.07 M) at pH 5 and methanol 5% (v/v) as cosolvent. P. citrinum CBMAI 1186 was applied to the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12 and good yields and selectivities were obtained for the (S)-β-hydroxy-1,2,3-triazoles 8a-12a. The Chapter 2 describes the multienzymatic synthesis of dihydropinidine, a natural alkaloid. The nonane-2,6-dione used as starting material was obtained through the reduction of the diketoester, methyl butyryl-5-oxohexanoate, and the optimization studies for both diketoester synthesis and decarboxylation reaction were performed. Optimal conditions for the synthesis of methyl butyryl-5-oxohexanoate were obtained by the reaction between but-3-en-2-one and 3-oxohexanoate catalyzed by CeCl3/NaI. The diketoester decarboxylation step was evaluated by the Krapcho method using chlorine and water at high temperatures. However, because of the production of side products by this method, a different procedure for the synthesis of nonane-2,6-dione was studied. Different enzymes (lipases and esterases) were evaluated for the diketoester hydrolysis followed by decarboxylation by HCl. The porcine liver esterase was selected to promote the diketoester hydrolysis up to 1.6 M, yielding nonane-2,6-dione. Different transaminases (TAs) were applied to the asymmetric reductive amination of the nonane-2,6-dione and TAs from Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus were selected for the production of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine, respectively, using isopropylamine as the amine donor. The asymmetric reduction of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine by imine reductases (IREDs) was evaluated and the IREDs from Mesorhizobium sp. and Norcardiopsis alba were selected. TAs and IREDs were coupled in multienzymatic one-pot system using nonane-2,6-dione (100 mM) as starting material for the syntheses of cis isomers of dihydropinidine in excellent diastereoisomeric excess.

O proposito deste trabalho é apresentar uma metodologia para projeto de uma turbina axial para micro aproveitamentos hidráulicos com ênfase no projeto das geometrias do rotor e distribuidor, incluindo os resultados analíticos e numéricos através do método dos painéis. Comparações do projeto analítico com testes de campo são também apresentadas. A metodologia analítica utilizada foi a teoria do escoamento não-viscoso de Wenig que avalia os fatores de interferência para modelar o quanto as características de sustentação e arrasto de uma cascata de perfis são relacionadas com as de um perfil isolado. Foi verificado que a teoria de Wenig fornece uma boa previsão do fator de interferência se o ângulo de ataque for relativamente baixo e a espessura das pás for relativamente pequena quando comparada com a distância entre as pás. A metodologia numérica usando o método de vorticidade superficial proposto por Martensen para uma cascata de perfis e para um perfil isolado foi utilizada para se ter uma comparação com os coeficientes analíticos de sustentação e arrasto. Testes de campo foram realizados em um protótipo de 20 kW de acordo com a norma IEC-60041 e sua comparação com o método analítico e por consequência o método numérico validou o método empregado para confecção das pás do rotor e distribuidor. / The purpose of this work is to present a methodology to design a small axial hydraulic turbine with emphasis on the project of the profiles of the runner and wicket gate, including both analytical and numerical results from a cascade panel method. Comparisons with field test measurements of a prototype are also presented. The analytical methodology used is the Wenigs inviscid flow theory which requires the evaluation of interference factors to model how lift and drag characteristics of the turbine cascade of blades are related to those of a single isolated airfoil. It is found that the Wenigs theory provides a reasonable prediction of the lift interference factor if both the angle of attack is relatively low and the thickness of the blades is relatively small when compared to the distance between the blades. The numerical methodology that relies the Hess and Smiths 2-D panel method for a cascade of blades and for an isolated airfoil was used in order to have a comparison with the analytical lift and drag. Prototype field test measurements of the turbine power output, in agreement with IEC-60041 standards, were carried out to evaluate the results using the analytical and numerical methods.

O gerenciamento dos estoques pesqueiros, um dos instrumentos da biomanipulação, deve ter início com a classificação das espécies existentes e sua diversidade, a estrutura da rede alimentar e as relações reguladoras, como a relação predador-presa. O lago Paranoá (Brasília - DF) é um reservatório urbano que sofre pressões antrópicas devido a seus usos múltiplos. Após a construção enchimento, sucessivas introduções de espécies ictíicas exóticas causaram um desequilíbrio que, associado às pressões descritas acima, geraram uma aceleração no processo de eutrofização deste ambiente. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram: avaliar os impactos ambientais da introdução das espécies predadoras sobre a cadeia trófica e a qualidade da água do reservatório; determinar a eficiência das diferentes espécies de predadores no controle das presas nas áreas marginais da represa, discutindo possíveis estratégias de manejo pesqueiro baseadas na estocagem de peixes predadores. Para tanto foram construídos 10 limnocurrais com lonas impermeáveis numa baía localizada no ETE-Norte (Estação de tratamento de esgotos - Norte). Em seu interior, após a retirada de todos os peixes, foram estocadas por um período de 28 dias, duas espécies de predadores (Cichla ocellaris e Pseudoplatytoma fasciatum) e uma comunidade simplificada de presas (Tilapia rendalli e Oreochromis niloticus), acima da capacidade do suporte do sistema, definida em 4 classes de tamanho. As biomassas de estocagem foram determinadas a partir da aplicação de retenona em uma área com dimensões conhecidas, e extrapoladas para as áreas dos limnocurrais. As variáveis físicas e químicos da água foram acompanhados semanalmente durante o experimento. Não houve diferenças significativas entre os tratamentos, em relação às variáveis limnológicas. Quanto ao controle das presas, o tucunaré mostrou-se um predador eficiente em relação às classes de tamanhos menores ) (2 - 6,9 cm e 7 - 12,9 cm), fato não observado para o tratamento com surubim. De acordo com os resultados obtidos, não foi comprovada a hipótese de cascata trófica devido à complexidade das interações entre os organismos em ambientes tropicais. / The managing of the fish stocks, one of the tools of the biomanipulation, must begin with the classification of the present species and their diversity, of the structure of the food web and of the regulation relations (as the relation predator-prey).The Paranoá Lake (Brasília, DF) is an urban reservoir that suffers human pressures as a result of its multiple uses. After its construction and filling, the successive introduction of many fish exotic species resulted in an unbalance that, associated with the pressures described above, generated an acceleration in the eutrophication process of the ambient. In this way, the objectives of this work were: evaluate the environmental impacts from the introduction of the species predators in food web and quality from the reservoir\'s water; decide the efficiency of the species of predators in the prey\'s control in the marginal areas from dam, discussing possible fishing strategies of management based in the Stocking of fish predators. Them, 10 limnocorrals were built with waterproof canvases in a bay located in ETE-NORTE (sewers handling Station - North). In its interior, after retreat of all fishes, by a period of 28 days, two species of predators were stocked (Cichla ocellaris and Pseudoplatystoma coruscans), and a community simplified of prey (Tilapia rendalli and Oreochromis niloticus), above from the capacity of the system, defined in 4 classes of size. The biomasses of stocking were determined from application of rotenona in an area with known dimensions, and overstepped for the areas of the limnocorrals. The physical-chemists parameters from the water were accompanied weekly during the experiment. It had no significant differences between the handlings, regarding the variables limnological. As regards the control of prey, C. ocellaris showed itself an efficient predator regarding the smallest classes of sizes (2 - 6,9 cm and 7 - 12,9 cm), fact do not observe for the handling with P. coruscans. Agreement with the results obtained, was not verified to hypothesis of trophic cascade due to the complexity of the interactions between the agencies in tropical environments.

Este trabalho consiste na simulação de escoamentos em grades lineares de perfis. São simuladas grades bidimensionais, em regimes subsônicos, transônicos e supersônicos. As equações de Euler e Navier-Stokes são empregadas, respectivamente, para simulações não-viscosas e viscosas sem incluir os efeitos de turbulência. O método de diferenças finitas é utilizado. Malhas computacionais tipo "H" foram geradas baseadas em geradores algébricos e elípticos. O algoritmo computacional utilizado baseia-se no modelo implícito de fatoração aproximada de Beam & Warming. As variáveis dependentes originais do modelo citado são subistituídas por pressão, componentes de velocidade e temperatura, também chamadas variáveis primitivas. Estas variáveis relacionam-se com o vetor de variáveis conservadas através de uma matriz jacobiana. Um modelo de dissipação artificial não-linear é empregado para proporcionar estabilidade numérica. Nas simulações viscosas, a aproximação pelo modelo de camada fina é utilizada. Empregam-se condições de contorno não-reflexivas nas fronteiras computacionais de entrada e saída do escoamento com base em equações características. Condições de contorno periódicas implícitas são utilizadas. Resultados são apresentados para a formação de um banco de dados e para comparações com dados disponíveis na literatura para uma análise do presente algoritmo de cálculo.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-23T13:36:07Z No. of bitstreams: 1 Aline Alves Ferreira da Rocha.pdf: 2122959 bytes, checksum: a1f0445e71d5d5b060c940baa69784da (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T13:36:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline Alves Ferreira da Rocha.pdf: 2122959 bytes, checksum: a1f0445e71d5d5b060c940baa69784da (MD5) Previous issue date: 2014-11-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fish have an important role in the biocenosis reservoirs and are able to share efficiently the resources available in the environment, however, the formation of a reservoir causes large changes in these characteristics. The understanding of the dynamics of fish populations inhabiting reservoirs depends on the knowledge of the changes resulting from alterations in the habitats. In this context, this study aimed to evaluate the influence of reservoir’s cascade in the distribution of food resources, feeding activity and body condition of piscivorous fishes. Selected for this study were species from bimonthly samples taken along the Sobradinho, Itaparica, Moxotó, PA I, II, III, PA IV and Xingó reservoirs, from September 2006 to October 2010. Concomitantly, the water transparency was estimated by the average depth of visual disappearance of the Secchi disk. The specimens of Acestrorhynchus britskii, A. lacustris, Hoplias malabaricus, Pygocentrus piraya, Serrasalmus brandtii and Plagioscion squamosissimus were identified, measured and weighed. The diet of A. britskii and P. squamosissimus was evaluated as the relative proportion by weight of each food item consumed, was also estimated trophic niche breadth, dietary overlap and similarity of the diet in order to compare similarities between the food items in each reservoir. The feeding activity and body condition of all species were taken by ANCOVA, using the Statistica 7.0 software. The reading of the Secchi disk showed an increase in transparency due to the retention of solids along the reservoir cascade. The overall abundance of all piscivores declined from the second reservoir. A. britskii and P. squamosissimus showed low vaues of trophic niche breadth and feeding overlap. A. britskii was characterized as piscivorous and had a total of 16 items consumed, while P. squamosissimus showed a flexibility in t composition of the diet, with intake of 54 items, as indicated by the consumption of fish and invertebrates. The analysis of variance applied to the feeding activity and the length-weight relationship showed significant differences for all species. We can conclude then, cascades of reservoirs contribute to oligotrofication of the river, reflecting in the feeding activity and body condition of fish. / Peixes desempenham um importante papel na biocenose de reservatórios e são capazes de compartilhar eficientemente os recursos disponíveis no meio, embora, a formação de um reservatório acarrete grandes alterações nestas características. A compreensão da dinâmica da ictiofauna que habita reservatórios depende do conhecimento das mudanças decorrentes das alterações nos habitats. Neste contexto, este trabalho teve por objetivos avaliar a influência da cascata de reservatórios na partilha de recursos alimentares, atividade alimentar e condição corporal de espécies carnívoras. As espécies selecionadas para o presente estudo foram provenientes de coletas bimestrais realizadas ao longo dos reservatórios de Sobradinho, Itaparica, Moxotó, PA I, II, III, PA IV e Xingó, no período de setembro/2006 a outubro/2010. Concomitantemente, a transparência da água foi estimada através da profundidade média de desaparecimento visual do disco de Secchi. Os exemplares de Acestrorhynchus britskii, A. lacustris, Hoplias malabaricus, Pygocentrus piraya, Serrasalmus brandtii e Plagioscion squamosissimus foram identificados, medidos e pesados. A dieta de A. britskii e P. squamosissimus foi avaliada quanto à proporção relativa em peso de cada item alimentar consumido, à amplitude de nicho trófico, a sobreposição alimentar e a similaridade da dieta entre as espécies, a fim de comparar semelhanças entre os itens alimentares consumidos em cada reservatório. A atividade alimentar e condição corporal de todas as espécies foram aferidas por ANCOVA, através do software Statistica 7.0. O aumento da transparência evidenciou a retenção de sólidos ao longo da cascata de reservatórios. A abundância geral de todos os carnívoros decaiu a partir do segundo reservatório. A. britskii e P. squamosissimus apresentaram baixos valores de amplitude de nicho trófico e sobreposição alimentar. A. britskii teve a dieta caracterizada como piscívora e um total de 16 itens consumidos, enquanto P. squamosissimus apresentou uma flexibilidade na composição da dieta, com ingestão de 54 itens, evidenciada pelo consumo de peixes e invertebrados. A análise de variância aplicada à atividade alimentar e à relação peso-comprimento revelou diferenças significativas para todas as espécies. Pode-se concluir, então que, cascatas de reservatórios contribuem para a oligotrofização do rio, com reflexos na atividade alimentar e condição corporal de peixes.