Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, 2011. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-09-16T20:03:04Z No. of bitstreams: 1 2011_EricaAlvarengaBarleto.pdf: 5210424 bytes, checksum: 22c59c06ec268787f3911d623c59d810 (MD5) / Approved for entry into archive by Repositorio Gerência(repositorio@bce.unb.br) on 2011-10-27T20:57:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_EricaAlvarengaBarleto.pdf: 5210424 bytes, checksum: 22c59c06ec268787f3911d623c59d810 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-10-27T20:57:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_EricaAlvarengaBarleto.pdf: 5210424 bytes, checksum: 22c59c06ec268787f3911d623c59d810 (MD5) / Neste estudo foram avaliadas as respostas fotossintéticas e nutricionais de duas populações, uma de São Paulo e outra do Distrito Federal, da palmeira Acrocomia aculeata submetidas à irrigação, fertilização e sazonalidade climática. Para isso foram desenvolvidos dois experimentos no Centro de Pesquisa Agropecuária dos Cerrados – Embrapa Cerrados (Planaltina – DF). O primeiro experimento compreendeu parcelas irrigadas e não irrigadas enquanto o segundo, parcelas adubadas e não adubadas. No primeiro, o efeito da irrigação foi positivo para os valores de potencial hídrico da madrugada (Ψmad), transpiração foliar (E) sob saturação de luz, condutância estomática (gs), assimilação de CO2 (ACO2) e E das curvas diárias da estação seca. As concentrações foliares mais altas de Ca e Mg foram encontradas na estação chuvosa; de K e Al na seca; e de B na população de São Paulo (SP). No segundo experimento, a adubação aumentou a produção de folhas e a razão clorofilas/carotenos; os teores de Zn foram maiores para a população de SP; e não houve variações significativas entre as estações dos teores de Mg, Al, B, Fe e Ψmed. Em ambos os experimentos, os valores de gs, ACO2, E sob luz de saturação,curvas diárias, Ψmad, pigmentos fotossintéticos e concentrações foliares de N, S e Cu foram maiores na estação chuvosa. A eficiência intrínseca do uso da água, a eficiência do uso de nitrogênio e a concentração de Zn foram maiores na seca. Os valores de área foliar específica, N, Ca e S foram mais altos para a população de SP e não houve variação significativa da eficiência fotossintética. Conclui-se que no primeiro experimento o suprimento de água utilizado no tratamento de irrigação não foi suficiente para remover os efeitos do déficit hídrico durante o período de seca. No segundo, a adubação não influenciou o metabolismo fotossintético, mas induziu o aumento da produtividade de folhas. Em ambos, houve uma forte influencia da sazonalidade das chuvas e da origem das populações nos principais parâmetros avaliados. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study evaluated photosynthetic and nutritional responses from two populations (one from São Paulo and the other from Distrito Federal) of the palm Acrocomia aculeata submitted to irrigation, fertilization and climate seasonality. For this purpose two experiments were carried in the Agricultural Research Center of the Cerrado - Embrapa Cerrados (Planaltina - DF). The first experiment consisted of irrigated and non irrigated plots, while the second, consisted of fertilized and unfertilized plots. In the first experiment, the effect of irrigation was positive for values of predawn water potential (Ψpd), leaf transpiration (E) under light saturation, stomatal conductance (gs), CO2 assimilation (ACO2) and E daily curves and midday of the dry season. The highest leaf concentrations of Ca and Mg were found in the rainy season; of K and Al in dry season; and of B in the population of São Paulo (SP). In the second experiment, fertilization increased leaf production and the ratio chlorophylls /carotenoids; the level of Zn were higher for the population of SP; and there were not significant variations between seasons for values of Mg, Al, Fe,B and Ψmd. In both experiments, the values of gs, ACO2, E under light saturation, the daily curves, Ψpd, photosynthetic pigments and leaf concentrations of N, S and Cu were higher in the rainy season. The intrinsic efficiency of water use, the efficiency of nitrogen use and Zn were higher in the drought. The values of specific leaf area, N, Ca and S were higher for the population of SP and there was not significant variation in photosynthetic efficiency. It can be concluded that in the first experiment the water supply provided for the irrigation treatment was not sufficient to remove the effects of water deficit during the dry period. In the second, fertilization did not influence the photosynthetic metabolism, but induced an increase in productivity of leaves. In both there was a strong influence of seasonal rains and the origin of the populations in key parameters.

Estômatos são poros responsáveis pela troca gasosa entre a folha e o meio externo. A partir da década de 80, experimentos revelaram um complexo padrão espaço temporal na abertura e fechamento dos estômatos. As experiências apontam para uma possível coordenação entre estômatos em algumas áreas da folha chamada de patches. Esse fenômeno é conhecido na literatura como patchy stomatal conductance. Frequentemente a coordenação dinâmica dos estômatos está associada à oscilações temporais na condutãncia estomática (média especial da abertura dos estômatos). Em 1997 Haefner, Buckley e Mott (HBM) publicaram uma análise numérica de um modelo dinâmico para explorar o comportamento complexo dos estômatos. O modelo é baseado em algumas características conhecidas dos estômatos e assume transporte hídrico em uma rede definida por uma geometria simples e bastante restritiva. De acordo com os autores, o modelo reproduz qualitativamente os dados experimentais. Recentemente, Ferraz e Prado mostraram que esse modelo não é capaz de reproduzir os resultados experimentais. Usando ingredientes do modelo sugerido por HBM, Ferraz e Prado sugeriram uma geometria realística de distribuição reservatórios hídricos. Embora essa configuração reproduza os patches, eles permanecem estáticos e nenhuma oscilação é observada. Sem explorar detalhes significativos, Ferraz e Prado afirmaram que a histerese na abertura estomatal poderia explicar vários aspectos dos resultados experimentais. No presente estudo comprovamos, através de uma abordagem computacional baseada em transdutores histeréticos, que a hipótese de histerese na abertura dos estômatos de fato reproduz qualitativamente os dados experimentais. Em nossa abordagem a histerese na abertura dos estômatos é emulada através de operadores chamados de histerons. A robustez da hipótese é testada usando diferentes tipos de histerons. Analisamos a correlação entre os estômatos na rede que simula a superfície da folha. Observamos que a correlação entre estômatos depende da geometria da veia. Uma análise detalhada dos parâmetros envolvidos revela uma dependência entre o período de oscilação na condutância estomática e o déficit de vapor d\'água entre a folha e o meio ambiente. Esta característica subjacente ao modelo pode inspirar novas experiências para testar a hipótese da histerese na abertura dos estômatos. / Stomata are pores on the surface of leaves responsible for controlling the exchange of gas between the plant and the environment. Experiments revealed a complex spatial-temporal pattern in the opening and closing mechanism of stomata. The main feature of the phenomenon is that stomata appear to be synchronized into clusters, known as patches. The dynamical coordination of stomata often involves oscillations in stomatal conductance. In 1997 Haefner, Buckley, and Mott (HBM) published a numerical analysis of a dynamic model to explore the complex behavior of stomata. The model is based on some known features of the stomata, and assumes that water diffuses within the leaves according to a simple geometric arrangement. According to the authors, the model reproduces qualitatively the experimental data. Recently, Ferraz and Prado showed that the computational approach of HBM is not able to reproduce the experimental results. Inspired by this model, Ferraz and Prado introduced a new geometric features that leads to static patches of stomata; however no oscillation was observed and the patches remained static. The authors suggested that hysteresis in stomatal aperture could explain several experimental aspects. We now report a further investigation of the changes suggested by Ferraz and Prado in the original model of HBM. The theoretical approach confirmed that hysteresis in the aperture mechanism of pores reproduces a variety of behaviors of stomatal conductance described in experiments. We explore the hysteresis feature through the formalism of hysteretic transducer. The robustness of the hysteretic assumption is tested by different kinds of hysteresis operators. We analyzed the correlation among stomata in the lattice. We observed that the correlation depends on the geometry of the veins. Finally, the analysis of the model reveals a dependence between the period of oscillation in the stomatal conductance time series and water vapor pressure deficits Δω - an external parameter. Further experiments might explore this underlying feature of the model.

Filmes de Langmuir de fosfolipídios e ácidos graxos foram caracterizados através de medidas de pressão e potencial de superfície e condutância lateral. O objetivo principal foi o de se fazer um estudo crítico de artigos apresentados na literatura, os quais trazem interpretações errôneas para resultados do potencial de superfície, sugerem a heterogeneidade dos filmes, ou a inexistência do aumento da condutância devido a compressão de um filme de Langmuir. Comprovamos, inicialmente, a homogeneidade macroscópica dos filmes de ácidos graxos e fosfolipídios, medindo-se o potencial com a prova de Kelvin em três posições diferentes. Nenhuma alteração significativa foi registrada. O potencial e a pressão de superfície são nulos para grandes áreas por molécula, sendo que o potencial só se torna não nulo após um aumento abrupto, que ocorre a uma certa área critica. Estes resultados, juntamente com a ausência de histerese nas medidas de pressão e potencial de superfície nos ciclos de compressão-expansão, denotam a inexistência de agregados de dimensões macroscópicas. Eles contradizem, entretanto, a asserção de alguns pesquisadores na ultima conferencia de filmes Langmuir-Blodgett, de que a presença de domínios microscópicos nos filmes de Langmuir deveria afetar os resultados do potencial de superfície. Podemos concluir, portanto, que quaisquer irreprodutibilidades do potencial de superfície para grandes áreas por molécula devem ser atribuídas a impurezas do sistema de medidas, principalmente da subfase. As medidas de condutância foram realizadas diretamente, medindo-se a corrente entre dois eletrodos de platina parcialmente imersos na subfase. Para grandes áreas por molécula, a condutância medida é devido a condutividade de volume da água ultrapura, mas quando o filme e comprimido para áreas menores do que uma certa área critica (a mesma na qual e observado o aumento abrupto do potencial), a condutância sobe ate a pressão de superfície começar a subir, atingindo valores da ordem de 10-8s acima da condutância da subfase. Foram realizadas medidas para um fosfolipídio e um fosfato. Com isso, corroboramos os resultados de condutância, da mesma ordem de grandeza, obtidos em Bangor, no Reino Unido, ao mesmo tempo que são refutadas as observações feitas por grupos de pesquisa dos Estados Unidos e da Rússia. As possíveis causas para a não observação da condutância por esses últimos grupos podem ser o efeito do menisco - queda da área imersa dos eletrodos quando do aumento da pressão de superfície - que mascara o aumento da condutância, ou artefatos experimentais, tais como impurezas na subfase / Langmuir films from phospholipids and fatty acids were characterized using surface pressure, surface potential and lateral conductance measurements. The main aim of this project was to undertake a critical study of articles published in the literature which present erroneous interpretations for surface potential results, suggest non-homogeneity of Langmuir films, or rule out the possible increase in conductance upon the compression of a monolayer. First, we demonstrate that phospholipids and fatty acid mono layers are homogeneous at the macroscopic level, by measuring their surface potential with the Kelvin probe on three different positions. No significant difference was observed. The surface potential and surface pressure is zero for large areas per molecule, and the surface potential only becomes non-zero when an abrupt increase takes place at a given critical area. Together with the absence of hysteresis in the surface pressure and surface potential measurements in the compression-expansion cycles, these results indicate the absence of aggregates (or islands) of macroscopic dimensions. They contradict, however, the opinion of some authors at the last Conference on Langmuir-Blodgett Films, who took the view that the presence of micro domains on Langmuir monolayers should affect the surface potential measurements. We can conclude, therefore, that any non-reproducibility of surface potentials at large areas per molecule must be attributed to impurities in the system, especially in the sub-phase. The lateral conductance measurements were performed by measuring the current between two platinum electrodes, which were partially immersed into the sub-phase. For large areas per molecule, the conductance is due to the bulk conductivity of ultra pure water, but when the monolayer was compressed below a given critical area (the same in which a sharp increase in surface potential was observed), the conductance increases until the surface pressure starts to rise, reaching values of the order of 10-8s above the water conductance. Measurements were taken for one phospholipids and one phosphate. This corroborates the results published by the Bangor Group (UK), at the same time that observations made by an American Group and a Russian Group is contradicted. The possible causes for these groups being unable to observe the increase in conductance can be the meniscus effect caused by the decrease of the electrodes immersed area when the pressure rises - which overrun the conductance increase, and/or experimental artifacts, possibly caused by impurities in the sub-phase

Plant domestication led to a loss of genetic variation in many crops, due to the excessive emphasis in the selection of edible organs (root, leaf, stem or fruit) and the low selection pressure for other traits in the cultivated environment. This \'genetic erosion\' led to loss of alleles associated with resistance to environmental stresses, such as drought and salinity, which can in turn culminate in productivity losses. In tomato (Solanum lycopersicum L.), it is possible to tap into a reservoir of valuable genetic variation in its wild relatives. Identification of genetic variants associated with tomato domestication, and with stress resistance mechanisms which may have been lost during domestication, could be used to aid in breeding programs. In the present work, which was divided into two chapters, we carried out crosses between the wild species S. pennellii and the miniature tomato cultivar Micro-Tom (MT) and created two introgression lines (ILs), one with reduced organ size and another with increased drought tolerance. In the first chapter, we report the characterization and mapping of the IL denominated as Tiny organs and reduced yield (Toy). Toy harbors a S. pennellii genome segment on chromosome 7 and presents a considerable reduction in both vegetative (leaves) and reproductive (fruit) organs. We discuss how this could be a relevant trait underpinning tomato domestication. In the second chapter, we describe the drought tolerance mechanism of the IL Water Economy Locus in Lycopersicon (Well). Well harbors a S. pennellii genome segment on chromosome 1 and shows lower hydraulic conductance, possibly related to decreased xylem vessel size. The results shown suggest that this lower hydraulic conductance promotes a disturbance in the soil-plant-atmosphere hydraulic continuum leading to changes in stomatal behavior, which, in turn, are probably related to the delayed wilting of Well under conditions of water deficit. / A domesticação das plantas levou a uma perda de variação genética em muitas culturas, devido à ênfase excessiva na seleção de órgãos comestíveis (raiz, folha, caule ou fruto) e a baixa pressão de seleção para outras características no ambiente cultivado. Essa \"erosão genética\" levou à perda de alelos associados à resistência de diversos estresses ambientais, como seca e salinidade, os quais, por sua vez, podem conduzir a perdas significativas na produtividade das plantas. Entretanto, no tomate (Solanum lycopersicum L.), é possível acessar um banco valioso de variação genética nas espécies selvagens relacionadas. Assim, a identificação de variantes genéticas associadas ao processo de domesticação do tomateiro e a mecanismos de resistência a estresses ambientais, os quais podem ter sido perdidos durante a domesticação, pode auxiliar em programas de melhoramento do tomateiro e de outras culturas de interesse comercial. Diante disso, no presente trabalho, o qual foi dividido em dois capítulos, realizamos cruzamentos entre a espécie selvagem, S. pennellii, e a cultivar miniatura de tomateiro Micro-Tom (MT) para criamos duas linhas de introgressão (ILs), uma com tamanho de órgão reduzido e outra com maior tolerância à seca. No primeiro capítulo, relatamos a caracterização e mapeamento da IL denominada como Tiny organs and reduced yield (Toy). O genótipo Toy carrega um segmento do genoma de S. pennellii no cromossomo 7 e apresenta uma considerável redução em órgãos vegetativos (folhas) e reprodutivos (frutos). Os resultados obtidos conduziram a uma discussão de como esse genótipo pode ser relevante para a domesticação do tomateiro, devido ao seu impacto no tamanho de diversos orgão. Por outro lado, no segundo capítulo, descrevemos o mecanismo de tolerância à seca da IL Water Economy Locus em Lycopersicon (Well). Plantas Well carregam um segmento do genoma de S. pennellii no cromossomo 1 e exibem uma menor condutância hidráulica, possivelmente relacionada ao tamanho reduzido do vaso xilemático. A menor condutância hidráulica do genótipo Well conduz a perturbações no contínuo solo/planta/atmosfera levando a mudança no comportamento estomático, que, por sua vez, provavelmente está relacionado a maior resistência ao murchamento apresentada por esse material em condições de déficit hídrico.

O aumento para demanda na produção de alimentos associado a possíveis alterações climáticas globais tem promovido um interesse renovado em pesquisas envolvendo o metabolismo fotossintético. Acredita-se que com o melhoramento fotossintético a produtividade das culturas aumente. Para se alcançar este objetivo, além do uso de práticas biotecnológicas, ainda são necessários estudos abordando as limitações intrisecas do processo fotossintético que possam contribuir com a identificação de alvos para a engenharia genética. Neste contexto, esta tese aborda perguntas especificas sobre a regulação da fotossíntese C4 pela nutrição nitrogenada, o deficit hídrico e a interação destes dois fatores. No primeiro capítulo experimental foi desenvolvido um estudo envolvendo os efeitos da nutrição nitrogenada na difusão interna de CO2. Foi observado que o conteúdo de nitrogênio (N) foliar é determinante para a condutância interna de CO2 (? 18O-gm). Um menor conteúdo de N induz reduções iniciais em ? 18O-gm devido menor atividade das enzimas carboxilativas. Conforme o conteúdo de N reduz em folhas mais velhas alterações na antomia passaram a contribuir com a regulação de ? 18O-gm. No segundo capítulo, foi explorada a variação genotipica de cana-de-açúcar quanto a parâmetros relacionados a fotossíntese e o nitrogênio foliar, envolvendo a eficiência de uso de nitrogênio fotossintética (PNUE) e índices de herdabilidade. A variabilidade dos materiais genéticos foi explicada principalmente pelos parâmetros de trocas gasosas que contribuíram com o agrupamento dos materiais em três grupos. A partir deste agrupamento é possível verificar as diferenças entre os materiais em reposta a nutrição nitrogenada. Além disto, parâmetros de trocas gasosas como a taxa de assimilação de CO2 e condutância estomática junto com PNUE apresentaram altos índices de herdabilidade no sentido restrito. Por fim, o terceiro capítulo investigou a regulação do metabolismo de assimilação de CO2 em resposta ao deficit hídrico em folhas de cana-de-açúcar e como o metabolismo de nitrogênio está envolvido neste processo. Diferentes fatores envolvidos na regulação negativa da fotossíntese foram identicados. Interesantemente, alterações nos componentes nitrogenados só contribuíram com a inibição metabólica na fase de estresse severo. Adicionalmente foi observado que a superação da inibição metabólica durante a reidratação é mais rápida quando a cultivar apresenta decréscimos mais lentos no metabolismo de N no período de seca, associado a menores danos na capacidade fotossintética. / Increased demand for food production and the possibility of global climate change has promoted renewed interest in photosynthesis research. It is expected that with the photosynthetic improving the crop productivity increase. For this, besides of the use of biotechnological practices, further studies are needed about intrinsic limitations of the photosynthetic process that can contribute to the identification of targets for genetic engineering. In this context, this thesis discusses specific questions about photosynthesis regulation C4 by nitrogen nutrition, water deficit and the interaction of these two factors. In the chapter I, it was developed a study of the effects of nitrogen nutrition in the internal diffusion of CO2. It was observed that the leaf nitrogen (N) is essential for the internal CO2 conductance (Δ 18O-gm). A lower leaf N induces initial reductions in Δ18O-gm by lower activity of the carboxylation enzymes. With N leaf reduction in older leaves anatomy changes began to contribute to the regulation of Δ18 O-gm. In the chapter II, the genotypic variation of sugarcane to photosynthetic parameters and leaf nitrogen was explored, involving the photosynthetic nitrogen use efficiency (PNUE) and heritability analysis. The variability of the genetic material is explained mainly by gas exchange parameters that contributed to the grouping of materials into three groups. From this, it is possible examine the differences between the materials in response to nitrogen nutrition. Furthermore, gas exchange parameters such as CO2 assimilation rate and stomatal conductance along with PNUE showed high heritability in the narrow sense. Finally, the chapter III investigated the regulation of CO2 assimilation metabolism in response to water deficit sugarcane leaves and how nitrogen metabolism is involved in this process. Different factors involved in the negative regulation of photosynthesis were identified. Interestingly, changes in nitrogen components only contributed to metabolic inhibition in severe stress. Additionally it noted that overcoming metabolic inhibition during rehydration is faster when the cultivar presents slower decreases in N metabolism during water deficit, associated with less damage to the photosynthetic capacity.

O transporte de água nas plantas é um processo complexo e que envolve a passagem por membranas celulares. Nelas existem aquaporinas, proteínas integrais de membrana, que facilitam o fluxo passivo de água e pequenos solutos. Um fator importante que influencia o transporte de água nas plantas é a condutância hidráulica radicular (LPr), que pode contribuir com até 50% de toda a resistência ao fluxo de água na planta. Várias metodologias são propostas para estimar a LPr, porém os dados obtidos são altamente variáveis, ainda que para a mesma espécie vegetal. Diante do exposto, pretende-se desenvolver e propor uma nova metodologia, o sistema hidráulico de sucção para estimativa da LPr e avaliar a contribuição das aquaporinas no transporte de água radicular em plântulas de milho. O sistema hidráulico de sucção foi construído no Laboratório de Estudos de Plantas sob Estresse (LEPSE/USP) em parceria com Laboritoire d\'Ecophysiologie des Plants sous Stress Environnementaux de Montpellier, França. Os experimentos foram conduzidos no LEPSE, onde as plântulas cresceram em hidroponia na casa de vegetação. Para avaliação da atividade de aquaporinas foi utilizado o tratamento com peróxido de hidrogênio, que em concentrações milimolares inibe os canais de água. As medidas de condutância foram realizadas sempre na mesma hora do dia, uma vez que a própria LPr e as aquaporinas apresentam ritmo circadiano. Houve redução de 53% da condutância no tratamento com peróxido em relação ao controle e correlação significativa entre a LPr e o pH, de modo que o aumento do pH provocou queda de LPr, provavelmente causada por alterações na abundância e/ou atividade de aquaporinas nas raízes de milho. Esses resultados permitem afirmar que o método de sucção foi eficaz na estimativa da condutância hidráulica, podendo ser adotado como técnica alternativa na estimativa da LPr em plantas. / The water transport in plants is a complex process which involves passage through cell membranes. In them there are aquaporins, integral membrane proteins, that facilitate passive flux of water and small solutes. An important factor influencing the water transport in plants is root hydraulic conductance (LPr), which can contribute up to 50% of the water flow resistance in the plant. Various methods are proposed for estimating LPr, but the data are highly variable, even for the same plant species. Therefore, we intend to develop and propose a new methodology, the hydraulic suction system to estimate LPr and evaluate the contribution of aquaporins in root water transport in maize seedlings. The hydraulic suction system was built at the Laboratório de Estudos de Plantas sob Estresse (LEPSE / USP) in partnership with Laboritoire d\'Ecophysiologie Plants des sous Stress Environnementaux Montpellier, France. The experiments were conducted in LEPSE where the seedlings grew in the hydroponics greenhouse. To evaluate the activity of aquaporins was used treatment with hydrogen peroxide, which in millimolar concentrations inhibits water channels. The conductance measurements were performed at the same time of day, since the LPr itself and aquaporins presents the circadian rhythm. There was a 53% reduction in conductance peroxide treatment compared to control and significant correlation between LPr and pH, so that the pH increase caused a drop LPr probably caused by alterations in the abundance and/or activity of aquaporins in maize roots. These results indicate that the suction method was efficient in estimated hydraulic conductance, may be adopted as an alternative technique to estimate the LPr in plants.

Um sistema diferencial foi desenvolvido para resolver as principais dificuldades na medida do aumento da condução protônica na interface filme de Langmuir-água, a saber: a) pequeno aumento da condução devido ao filme comparado com a condução da água; b) diminuição da área imersa dos eletrodos para tensões superficiais diferentes da tensão da água; c) obtenção de uma subfase isenta de impurezas. Com o novo sistema mediu-se a condutância de filmes de Langmuir tradicionais (moléculas anfipáticas com cadeias de hidrocarbonos longas), de filmes mistos de fosfolipídio-fármacos e de um polímero condutor. Realizaram-se, também, medidas de pressão de superfície e potencial de superfície. Os resultados da condutância lateral e do potencial de superfície obtidos com os filmes tradicionais indicam que a área crítica (área em que a condutância do filme aparece e o potencial de superfície aumenta abruptamente) é área em que se forma uma rede de pontes de hidrogênio. Cálculos de área crítica realizados para os ácidos graxos, utilizando um modelo unidimensional para a transferência de prótons, reproduzem os resultados experimentais. Resultados obtidos com o polímero condutor mostram que é possível medir a contribuição eletrônica para a condutância com o novo sistema diferencial. Um estudo de filmes mistos de fosfolípídios-anestésicos locais (tetracaína e dibucaína) foi realizado utilizando a técnica de coespalhamento. Está técnica tem a vantagem, sobre as de adsorção de Langmuir usada tradicionalmente, de se ter certeza de que todas as mudanças nas propriedades do filme sejam causadas pelos compostos adicionados na monocamada. Ambos os anestésicos expandiram a matriz de fosfolípidios. Os resultados mostraram que a tetracaína possui ligações hidrofóbicas mais fortes que a dibucaína, fazendo com que a tetracaína penetrasse mais profundamente na matriz de fosfolipídio / A different system has been developed for overcoming the main difficulties associated with the measurement of an enhanced protonic conductance at the Langmuir film/water interface. These difficulties are: a) small increase in conductance due to the film as compared to the bulk water conductance; b) decrease in the electrode immersed area for surface tensions lower than that of the subphase water; c) obtaining an impurity-free subphase. With the new system the lateral conductance of traditional Langmuir films (possessing amphiphilic molecules with long hydrocarbon tails), of mixed films madeup of phospholipid and pharmaceutical drugs and of a conducting polymer. Measurements were also performed of monolayer surface pressure and surface potential. The conductance and surface potential results obtained with the traditional compounds have indicated that the critical area (at which the conductance appears and the surface potential increase abruptly) is the area for which a H-bonded network is formed. The critical area for fatty acids was calculated , employing a unidimensional proton transfer model, which is consistent with the measured value. Results obtained using the differential system with a conducting polymer also show that it is a possible to detect an electronic contribution to the lateral conductance. A study of mixed films from phospholipid and local anesthetics (tetracaine and dibucaine) was conducted using the co-spreading technique. This method offers the advantage, compared to the traditionally employed Langmuir adsorption method, of making sure that all changes in the film properties are caused by incorporation of the drugs added to the phospholipid monolayer. Both anesthetics caused the phospholipid matrix to expand. The results showed that tetracaine has stronger hydrophobic interaction than dibucaine, and therefore tetracaine penetrates deeper into the phospholipid matrix

O objetivo deste estudo foi avaliar, in vitro, quantitativamente e qualitativamente, a estabilidade de um híbrido experimental em duas concentrações diferentes (concentrado e diluído) aplicado sobre a simulação de uma dentina sensível. Dentes molares humanos foram selecionados e tiveram suas coroas seccionadas abaixo do sulco oclusal de forma a obter espécimes de discos de dentina que foram planificados e polidos até atingirem a espessura de 1,0 milímetro. Os espécimes foram divididos em 4 grupos (n=9) de acordo com os tratamentos de superfície propostos: saliva artificial (SAL), adesivo dentinário autocondicionante (AD), híbrido experimental concentrado (TC) e híbrido experimental diluído na proporção de 1:3 (TD). Dois métodos foram empregados para avaliar a estabilidade: condutância hidráulica (permeabilidade dentinária) e microscopia eletrônica de varredura. Foi realizada a leitura da permeabilidade dentinária em 6 tempos experimentais: Mínima (sem tratamento), Máxima (com túbulos abertos), Tratamento (após aplicação dos respectivos tratamentos), Erosão (após 5 minutos de imersão em ácido cítrico 0,05M pH 3,8), Escovação (após escovação de 3900 ciclos) e Erosão Pós (repetição da erosão após o processo de escovação). A microscopia eletrônica de varredura foi realizada em espécimes de dentina com área central de aplicação dos tratamentos e tecido natural nas laterais para evidenciar as características da película aplicada. As leituras foram feitas após a aplicação dos tratamentos, após a erosão, após a escovação e após a erosão pós escovação, para todos os 4 tratamentos propostos. O teste de análise de variância (ANOVA) de Medidas Repetidas com 2 fatores de variação foi aplicado juntamente com o teste de comparações múltiplas pareadas (Tukey). Para permeabilidade dentinária todos os tratamentos reduziram a condutância hidráulica (Lp) em relação à Máxima. TC e TD apresentaram os menores valores (24% e 15%) respectivamente. O TD continuou apresentando valores semelhantes estatisticamente após a Erosão (36%), sendo estatisticamente semelhante ao TC (55%).. No tempo Escovação o TD apresentou Lp estatisticamente semelhante aos tempos Tratamento e Erosão. Todos os grupos apresentaram-se estatisticamente semelhantes entre os tratamentos nos tempos Escovação e Erosão Pós. A análise das MEVs evidencia túbulos dentinários com conteúdo no seu interior nos grupos TC e TD, mantendo-se durante todos os tempos experimentais. O AD apresentou uma película evidente, que começou a se destacar e exibir falhas a partir do tempo Erosão. Conclui-se que o TD apresentou o melhor comportamento sendo capaz de diminuir a permeabilidade dentinária, formando uma película fina, transparente, imperceptível, capaz de vedar (totalmente ou parcialmente) e penetrar dentro dos túbulos dentinários, resistindo aos desafios erosivos e abrasivos. / The aim of this study was to evaluate, in vitro, quantitatively and qualitatively, the stability of an experimental hybrid with two different concentrations (concentrated and diluted) applied at a simulation of a sensitive dentin. Human molar teeth were selected and their crowns were sectioned below the occlusal groove in order to obtain specimens of dentine disks that were ground flat and polished to achieve a thickness of 1.0 millimeter. The specimens were divided into 4 groups (n = 9) in accordance with proposed surface treatments: Artificial saliva (SAL) dentinal self-etching adhesive (AD), concentrated experimental hybrid (TC) and experimental hybrid diluted in the ratio 1: 3 (TD). Two methods were used to assess the stability: hydraulic conductance (dentin permeability) and scanning electron microscopy. The dentin permeability in 6 experimental times was carried out: Minimum (no treatment), Maximum (with open tubules), treatment (after application of their treatments), erosion (after 5 minutes of immersion in citric acid 0.05M pH 3, 8), brushing (brushing after 3900 cycles) and Post erosion (erosion was repeated after brushing). The scanning electron microscopy was performed on dentin specimens with a central area of application of treatments and natural tissues on the sides to show the film characteristics applied. Readings were made after application of treatments, after erosion, after brushing and after erosion after brushing, for all 4 treatments proposed. The analysis of variance (ANOVA) for repeated measures with two variation factors was applied with the multiple comparisons paired test (Tukey). For dentin all treatments reduced hydraulic conductance (Lp) in relation to Maximum. TC and TD showed the lowest values (24% and 15%) respectively. The TD continued to show statistically similar values after erosion (36%), being statistically similar to TC (55%). In brushing time the TD Lp was statistically similar to Treatment and erosion times. All groups were statistically similar between treatments in brushing and Post Erosion times. The analysis of SEM shows dentinal tubules with content inside on the TC and TD groups, remaining during all experimental period. AD presented a clear film, which began to stand out and show failure from erosion time. It follows that the TD had better behavior being able to decrease permeability of dentin by forming a thin film transparent, imperceptible, capable of sealing (fully or partially) and penetrate within the dentine tubules, resisting the erosive and abrasive challenges.

Orientador: Marcos Roberto da Silva Tavares / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2013

A Fibrose cística é uma doença autossômica recessiva que tipicamente se manifesta por doença pulmonar obstrutiva crônica, insuficiência exócrina do pâncreas e elevada concentração de eletrólitos no suor. É causada por mutações no gene Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator (CFTR). A disfunção da CFTR causa obstrução principalmente das vias aéreas e dos ductos pancreáticos. O curso e a gravidade da manifestação pulmonar não estão sempre diretamente relacionados ao genótipo especifico da CFTR, sugerindo uma forte ação de genes modificadores ou de variantes intragênicas, que podem influenciar na gravidade do fenótipo associado. Objetivo: Este estudo propôs caracterizar clínica e geneticamente uma amostra de pacientes com fibrose cística no Hospital Universitário João de Barros Barreto (Pará, Brasil) e estabelecer uma possível associação da variante p.M470V com a gravidade da doença respiratória. Metodologia: Um questionário clínico e epidemiológico foi aplicado para coleta de dados dos pacientes em dois momentos distintos. O DNA foi extraído e realizado seqüenciamento direto dos éxons: 11, 12, 18, 19, 21 e 22 utilizando sequenciador automático ABI Prism – 3130 (Applied Biosystems). Resultados: Foram coletados dados clínicos de 135 pacientes, porém o estudo genético só foi possível em 125 destes. A média de idade dos pacientes estudados foi de 15,44 ± 11,8 anos (mediana: 13 anos) e ao diagnóstico foi de 10,00 ± 9,6 anos (mediana: 7 anos), onde 56,3% eram do sexo masculino e 82,2% pardos. Ao diagnóstico 94,8% dos pacientes eram sintomáticos: respiratórios (92,6%), digestivos (34,9%) e 32,6% desnutridos. Pseudomonas aeruginosa (37,4%) e Staphylococcus aureus (49,63%) foram os microorganismos mais frequentes do trato respiratório. O éxon 11 foi o que apresentou uma maior prevalência de alterações patogênicas e não patogênicas. A frequência alélica da mutação p.F508del foi 14,8% e da p.M470V foi 56,4%. O estudo não demonstrou associação de p.M470V isoladamente com gravidade de doença respiratória, porém a mutação p.F508del mostrou associação com pior evolução radiológica e infecção por P aeruginosa. Conclusão: O estudo revelou um diagnóstico tardio nesta amostra, e não esclareceu o papel da variante p.M470V na evolução da doença respiratória da FC. / Cystic fibrosis is an autosomal recessive disease that typically manifests as chronic obstructive pulmonary disease, exocrine pancreatic insufficiency, and a high concentration of electrolytes in sweat caused by mutations in the gene Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator (CFTR). The dysfunction of CFTR causes obstruction, especially of the airways and pancreatic ducts. The course and severity of pulmonary manifestations are not always directly related to the specific CFTR genotype, suggesting a strong action of modifying genes and of intragenic variants, which may influence the severity of the associated phenotype. Objective: This study aimed to clinically and genetically characterize a sample of patients with cystic fibrosis in the Hospital Universitário João de Barros Barreto (Pará, Brazil) and establish a possible association of the variant p.M470V with the severity of respiratory disease. Methods: A clinical and epidemiological questionnaire was applied to collect data from patients two different times. DNA was extracted and direct sequencing of exons 11 , 12 , 18 , 19 , 21 and 22 was performed using an automated sequencer ABI Prism - 3130 (Applied Biosystems). Results: Clinical data of 135 patients were collected; however, the genetic study was only possible in 125 of these. The mean age of patients was 15.44 ± 11.8 years (median: 13 years) and, at diagnosis, was 10.00 ± 9.6 years (median: 7 years), where 56.3% were male, the majority brown (82.2%). At diagnosis 94.8% of patients were symptomatic: respiratory (92.6%) , digestive (34.9%) ,and 32.6% malnourished. Pseudomonas aeruginosa (37.4%) and Staphylococcus aureus (49.63%) were the most frequent microorganisms of the respiratory tract. Exon 11 accounted for the majority of the variants found. The allelic frequency of p.508del mutation was 14.8% and of p.M470V was 56.4%. The study showed no association of p.M470V with severity of respiratory disease, but the p.F508del mutation was associated with worsening radiological evolution and P aeruginosa infection. Conclusion: The study revealed a delayed diagnosis in this sample, and did not clarify the role of p.M470V in respiratory disease.