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Flujos de partículas y biodisponibilidad de la materia orgánica en ecosistemas profundos: el cañón submarino de Blanes

López Fernández, Mª Pilar 29 January 2015 (has links)
Los márgenes continentales representan una zona de fuertes interacciones entre el continente, el océano y la atmósfera. Las condiciones hidrodinámicas de estos márgenes a su vez controlan la dispersión de los sedimentos en la plataforma continental y hacia mar abierto. Dentro de los márgenes continentales, los cañones submarinos representan zonas de intercambio intenso entre el talud continental y la cuenca profunda. El material orgánico particulado transportado por los cañones, representa una fuente de alimento clave para las comunidades bentónicas profundas Dentro de este contexto y asociado principalmente al proyecto de investigación español PROMETEO se ha realizado la presente tesis, sobre el estudio de los flujos anuales de material particulado en la columna de agua dentro del sistema del cañón submarino de Blanes, el cañón submarino y su talud adyacente. El objetivo del presente trabajo es caracterizar la variabilidad temporal y espacial de los flujos de partículas y materia orgánica, así como la biodisponibilidad y el valor nutricional de dicha materia orgánica para las comunidades bentónicas de aguas profundas del margen catalán. El estudio, se centró en un período de muestreo de un año de duración, de Noviembre de 2008 a Noviembre de 2009. La medida directa de los flujos se ha realizado mediante el fondeo de 8 líneas instrumentadas dotadas de trampas de sedimento y correntímetros a lo largo de dos transectos, uno en el eje del cañón de Blanes y otro en su talud adyacente, a las mismas profundidades. La evolución temporal de los flujos de partículas muestra tres períodos distintos determinados por: i) la presencia de tormentas; ii) la convección del mar abierto y el florecimiento primaveral de fitoplancton; y iii) las entradas de aerosoles. Los resultados obtenidos muestran que los flujos de masa fueron más altos en el cañón (un orden de magnitud), en comparación con los del talud. La distribución espacial de los flujos de masa total y sus componentes principales (materia orgánica, carbonatos, ópalo y litogénicos) pone de manifiesto los contrastes entre los dos dominios fisiográficos del área de estudio (cañones vs. talud). La concentración de partículas de OC en el talud fue consistentemente más alta que en el cañón, los flujos de materia orgánica son relativamente altos dentro del cañón a pesar de que la fracción litogénica domina los flujos de masa total (hasta 80%). La materia orgánica recogida por las trampas de sedimentos en la primavera tuvo un valor nutricional más alto que a finales de otoño-invierno debido a la floración del fitoplancton. Durante este período la composición bioquímica del carbono polimérico (BPC) se caracteriza por un aumento en la contribución de lípidos en comparación con la misma observada durante el período de tormenta. De acuerdo con la teoría del aprovechamiento óptimo -optimum foraging theory de MacArtur and Pianka (1966), los resultados de este estudio sugieren que, después de los eventos episódicos de invierno, los detritívoros de aguas profundas tendrían que ingerir más detritus para cumplir con sus requerimientos de alimento lábil que durante la primavera. Llegamos a la conclusión que, si bien los cañones submarinos, como el cañón de Blanes actúan como conductos principales para el transporte de material y que después de eventos episódicos de alta energía, el suministro de alimentos lábil al ecosistema bentónico está conectado a los procesos biológicos que ocurren en la superficie del mar. Nuestros resultados confirman el papel clave ecológico de los cañones submarinos para el funcionamiento de los ecosistemas de aguas profundas, y pone de manifiesto la importancia de los cañones en la vinculación de las tormentas episódicas y la producción primaria que ocurren en la superficie del mar hasta el fondo del mar. / Continental margins represent areas of strong interactions between the continent, the ocean and the atmosphere. In continental margins, submarine canyons represent one of the most intense exchange zones between the upper slopes to the deep sea, because canyons can act as an important channel for the material to the seabed. Within this context and mainly associated to the Spanish research project PROMETEO, this thesis presents the temporal and spatial variability of total mass fluxes and bioavailability of organic matter to the deep-sea benthos in the Blanes canyon system, which includes the submarine canyon and adjacent open slope on the Western Mediterranean Sea. During one year sampling period (November 2008-November 2009), we have investigated the particles fluxes and their contents, the biochemical composition and bioavailability of particulate organic matter into the Blanes canyon system. Direct fluxes measurements were performed by 8 mooring lines equipped with sediment traps and currentmeters along two transect, Blanes canyon and the adjacent slope at the same depth. The temporal evolution of particle fluxes shows three different periods determined by the storms, open ocean convection and phytoplankton bloom and aerosol inputs. The results show that the mass fluxes were higher in the canyon (an order of magnitude). Both habitats showed an increase of total mass fluxes during autumn and winter. The spatial distribution of total mass fluxes and its main components (organic matter, carbonates, opal and lithogenic) shows the contrasts between the two domains (canyon vs. open slope). Concentration of OC particles in the open slope was consistently higher than in the canyon. Lithogenic fraction dominates the total mass flows (up 80%). We show that the organic matter collected by sediment traps in spring had higher nu-tritional value than in late autumn-winter. During this period the biochemical composition of BPC was characterized by increasing lipid contributions compared with those observed during the storm period, characterized by higher protein contents. According to the optimal foraging theory, this results suggest that after winter episodic events deep-sea detritivors would need to ingest more to fullfill their food requi-rements than in spring. We conclude that while submarine canyons, like the Blanes canyon act as major conduits for material exported from the continental shelf after high-energy episodic events, the supply of labile food to deep-sea ecosystem is connected to the biological processes occurring at the sea surface.
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Integración de la tecnología cerámica multicapa

Ramos Pérez, Francisco Manuel 12 January 2015 (has links)
En esta tesis doctoral se estudia la problemática existente en la aplicación de los nanomateriales y la nanotecnología para la preparación de dispositivos basados en tecnología cerámica multicapa. Un punto clave de la tecnología cerámica multicapa, debido a la complejidad de su obtención, es la preparación del sustrato cerámico o sustrato en verde, "green tape". Sobre los sustratos se conforman las diferentes capas que constituyen la estructura monolítica. Los primeros sustratos obtenidos son de materiales "convencionales" o sub-micrométricos sobre los que hemos empleado técnicas de crecimiento de materiales nanoestructurados como nanohilos y nanofilms. El conocimiento adquirido con estos sustratos se aplicado en la preparación de sustratos de nanomateriales, como nanofibras de carbono o nano SiC. Con todo ello, este trabajo pretende demostrar la enorme capacidad de la tecnología cerámica multicapa desarrollada, tanto para trabajar con materiales tan diversos, como son los metales, las cerámicas o los polímeros, como del enorme potencial de campos de aplicación que nos abre. A lo largo de la tesis se ha explicado su caracterización por diferentes técnicas así como el desarrollo de una pauta de validación de la formulación que se ha desarrollado. Dos etapas son básicas en su preparación: la dispersión del sólido en el solvente y la adición sobre la dispersión de diferentes aditivos orgánicos que darán al sustrato en verde las prestaciones mecánicas (flexibilidad, resistencia) y de otras propiedades muy deseables como la homogeneidad, la estabilidad o la laminabilidad. Durante la etapa de dispersión se aplican técnicas de caracterización como el potencial Z de las partículas, ya que permite conocer el entorno de estabilidad de la dispersión, su dependencia con el pH o la cantidad del aditivo dispersante. También se utiliza BET para determinar la superficie específica del sólido y las técnicas de dispersión de luz para el análisis del tamaño de partícula. Estas dos propiedades son muy importantes para predecir la proporción de componentes de la formulación. Estos sustratos han demostrado su compatibilidad con técnicas de crecimiento de nanomateriales para hacer sensores o dispositivos. Técnicas como el crecimiento de nanohilos para CVD, tradicionalmente relacionadas con sustratos de Si, y técnicas de deposición de films, como el sputtering para crecimiento de capas de nanométricas de Molibdeno para celdas fotovoltaicas, desarrolladas habitualmente sobre vidrio flotado, están desarrolladas sobre sustratos cerámicos. Por su parte los sustratos basados en compuestos de nanomateriales han sido preparados tanto para dispositivos calefactores como para materiales graduales para aplicaciones tribológicas. Aparte de la preparación de los sustratos, para la consolidación de los materiales se han utilizado procesos de sinterización convencional, sinterización en fase liquida y sinterización reactiva, en hornos de mufla hasta 1650ºC y en hornos de Spark Plasma Sintering o "SPS". Tanto los materiales como sus propiedades se han caracterizado con técnicas como el Raman, XRD, DSC, TEM o SEM además de la caracterización funcional de los diferentes materiales. Se han preparado dispositivos calefactores basados en las composiciones de nanofibras de carbono donde, aparte de alguna de las técnicas de caracterización antes descritas, se ha utilizado la termografía de infrarrojos. Con todo este trabajo se ha profundizado en el conocimiento de la tecnología cerámica multicapa y se han explorado algunos de sus límites aplicados a los nanomateriales y con las nanotecnologías. / In this thesis we study the existing problems in the application of nanomaterials and nanotechnology for the preparation of multilayer ceramic technology based devices. A key point of the multilayer ceramic technology, due to the complexity of their preparation is the preparation of the ceramic green substrate or "green tape". The different layers that form part of the monolithic structure are made of this substrates. The first substrates are obtained from "conventional" materials or sub-micrometer on which we have employed growth techniques and nanostructured materials such as nanowires or nanofilms. The obtained knowledge from these substrates is applied in the preparation of substrates of nanomaterials, such as carbon nanofibers or nanoSiC. Whit all, this study aims to demonstrate the enormous capability of the developed multilayer ceramic technology, both to work with such diverse materials, just for instance, such as metals, ceramics or polymers, and the huge potential of application fields that opens. The characterization is explained by various techniques and the development of a pattern of validation of the formulation is developed during Thesis. Two stages are essential in the preparation: The dispersion of the solid in the solvent and the addition of the dispersion of various organic additives that give the green substrate in the mechanical properties (flexibility, strength) and other highly desirable properties such as homogeneity, stability or lamination capability. During the dispersion step characterization techniques are applied as the Z potential of the particles, since it shows the environment stability of the dispersion, the pH dependency, or the amount of the dispersant additive. BET is also used to determine the specific surface of the solid and light scattering techniques for particle size analysis. These two properties are very important to predict the ratio of components in the formulation. These substrates have shown their support growth techniques nanomaterials for sensors or devices using techniques such as the growth of nanowires for CVD, traditionally associated with Si substrates, are grown on ceramic substrates or deposition techniques films such as sputtering of the layer growth of nanometric molybdenum for photovoltaics cells usually grown on float glass. Meanwhile based substrates made of nanomaterials have been prepared for both heating devices and tribological applications. Moreover, the preparation of the substrates for the materials consolidation have been used in conventional processes sintering, liquid phase sintering and reaction sintering in box furnaces to 1650 ° C and in spark plasma sintering furnaces ("SPS"). With all of this work, we have got deeply knowledge of the multilayer ceramic technology and we have explored some of the limits applied to nanomaterials and with the nanotechnologies.
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Development of a New Parallel Code for 3-D Joint Refraction and Reflection Travel-Time Tomography of Wide-Angle Seismic Data. Synthetic and Real Data Applications to the Study of Subduction Zones

Meléndez i Catalán, Adrià 19 December 2014 (has links)
Tesi realitzada a l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) / This dissertation is devoted to seismic tomography. I have implemented a new modelling tool for 3-D joint refraction and reflection travel-time tomography of wide-angle seismic data (TOMO3D). The reason behind this central objective is the evidence that the information based on 2-D seismic data does not allow to capture the structural complexity of many 3-D targets, and in particular that of the seismogenic zone in subduction margins. The scientific rationale for this statement, which justifies the central part of my thesis work, is based on the analysis of 2-D models obtained in the convergent margin of Nicaragua, a seismically active area where a textbook example of tsunami earthquake took place in 1992. In this application I modelled two perpendicular wide-angle seismic profiles for the characterisation of the overriding plate and the interplate fault. To do this, I applied TOMO2D, a state-of-the-art joint refraction and reflection 2-D travel-time tomography code. The inversion outcomes are two 2-D velocity models along both profiles, together with the 1-D geometry of the interplate boundary. In combination with other geophysical data measurements, namely coincident multichannel seismic profiles and gravity data, these models provide new constraints on the nature and structure of the margin, and in particular add new insights on the nucleation and propagation of the said earthquake and its tsunamigenic behaviour. Ultimately, this case study evidences the aforementioned limitations of 2-D modelling in the investigation of 3-D geological structures and phenomena. Following from this first application and with the idea of increasing the amount of data used in travel-time tomography, I focused on an a priori paradoxical phenomenon related to water-layer multiple phases, that under certain circumstances, is observed on wide-angle record sections. The interest of this study lies in the fact that this phenomenon can provide additional constraints on travel-time tomography models. First, I propose and corroborate the hypothesis explaining the apparent paradox, and then derive the most favourable geological conditions for the phenomenon to occur. Subsequently, the possibility to model this multiple-like phases is introduced in TOMO3D. The development of TOMO3D, which constitutes the core of my work, is founded on TOMO2D, from which it inherits the numerical methods for solving the forward and inverse problems. Source files have been rewritten, redefining and introducing the necessary variables and functions to handle 3-D data inversion. The tests made with the sequential version of the code emphasise the need of parallelisation for practicality reasons. Indeed, the increasing size of data sets along with the modelling of the additional spatial dimension results in computationally demanding inversions. Hence, I parallelised the forward modelling part of the code, which takes up to 90% of the computing time, with a combination of multiprocessing and message-passing interface extensions. Subsequently, the parallel version of TOMO3D is applied to a complex synthetic case simulating a subduction zone. This first 3-D application serves to evaluate the correctness of the code's programming, and as step-by-step description of the modelling procedure, with particular attention on the layer-stripping strategy used to successively model several reflectors. The outcomes demonstrate the ability of the code and the chosen inversion strategy to accurately recover the velocity distribution and the geometry of the two reflectors. Finally, TOMO3D is applied to a real 3-D wide-angle seismic data set acquired at the Pacific margin of Ecuador and Colombia to extract a 3-D velocity model of the overriding and incoming plates, which is then compared to previous results obtained with an extensively tested and used 3-D refraction travel-time tomography code (FAST). The comparison indicates that TOMO3D is more accurate than FAST but at the same time it is computationally more demanding. However, the parallelisation of TOMO3D allows using high-performance computing facilities, which is not the case of FAST or most of the existing codes. / Aquesta tesi està dedicada a la tomografia sísmica. Concretament, he implementat una eina de modelització 3D per a la tomografia conjunta de temps de trajecte de refraccions i reflexions (TOMO3D). La raó darrere d'aquest objectiu és l'evidència de que la informació basada en dades sísmiques 2D no permet copsar la complexitat de gran part dels cossos geològics, i en particular de la zona sismogènica en marges de subducció. El desenvolupament del TOMO3D es basa en el TOMO2D, un codi d'avantguarda per a la tomografia conjunta de refraccions i reflexions en 2D. Els arxius de codi han estat reescrits, redefinint i introduint les funcions necessàries per dur a terme la inversió 3D. Els testos fets amb la versió seqüencial del codi posen de manifest la necessitat de paral·lelització ja que l'increment de la mida dels conjunts de dades així com la modelització de la dimensió espacial afegida fan que les inversions siguin computacionalment exigents. La versió paral·lelitzada del TOMO3D ha sigut aplicada a un cas sintètic complex que simula una zona de subducció. Aquesta primera aplicació 3D serveix per avaluar la correcció de la programació del codi, i com a descripció pas a pas del procediment de modelització. Els resultats demostren la capacitat del codi per recuperar acuradament la distribució de velocitat i la geometria dels dos reflectors. Finalment, el TOMO3D és aplicat a un conjunt 3D de dades de sísmica de gran angle adquirit al marge pacífic d'Equador i Colòmbia per extreure'n un model 3D de la velocitat de les plaques cavalcant i subduïda, que és comparat amb el resultat obtingut amb un codi 3D de tomografia de temps de trajecte de refraccions (FAST). La comparació indica que el TOMO3D és més acurat que el FAST però al mateix temps és computacionalment més exigent. Tot i així, la paral·lelització del TOMO3D permet utilitzar plataformes de supercomputació, a diferència del que passa amb el FAST i la majoria de codis existents.
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Seismic Characterization of the Central Iberian Zone from the Surface to the Upper Mantle

Akhtar Ehsan, Siddique 05 December 2014 (has links)
Tesi realitzada a l'Institut de Ciències de la Terra “Jaume Almera” (ICTJA-CSIC) / The multi-seismic experiments carried out under the ALCUDIA research initiative include a normal incidence and a wide-angle seismic reflection datasets. These constrain the internal architecture, the detailed crustal and lithospheric structure and, provide the necessary knowledge on physical properties across the Central Iberia Zone. The normal incidence seismic images from south to north: the suture zone of Ossa-Morena Zone (the Central Unit), the undulating Central Iberian domain, the intruded granitic bodies (the Mora Granite, the Toledo Anatectic complex, etc) up to the Toledo Fault, just south of the Tajo Basin. The study area is characterized by undulating topography characterized by a series of synclines and anticlines. The image shows a weakly reflective upper crust, ~13-18 km thick. The sinusoidal topography reflects the folding, the imbricate thrust systems, and listric extensional faults imaged by the normal incidence data. At deeper levels the image reveals arcuate and laminated events suggesting boudinage like structures. These features are disrupted in the south most probably due to the existence of the suture zone. The deep expression of the outcropping suture zone, is slightly displaced to the north with respect to its surface position and, it is imaged as an under-thrusting of a thin slice of lower crust. Towards the northern end of the transect, beneath the Toledo fault, a north dipping band of reflectivity suggest a significant thinning of the lower crust to the north. The Mohorovicic discontinuity is delineated as a sharp decrease in reflectivity at the base of the lower crust, located at ~31-33 km depth (10.5 s two-way travel-time). The wide-angle seismic reflection data acquired in early May 2012, was aimed to provide the distributions of the physical properties (P- and and S-wave velocities, densities, and Poisson’s ratio) of the crust beneath the study area. It was designed to be nearly coincident with the normal incidence profile. The obtained P- and S- wave velocity models reveal significant lateral velocity variations in the upper crust, which are consistent with the observation from the surface outcrops. The lower crust is identified by a sharp increase in velocity at ~13 km and ~20 km beneath the Central Iberian Zone and the Tajo Basin, respectively. The base of the crust is strongly constrained by the high amplitude PmP and SmS arrivals and it is located at ~31 km in the southern end and at ~35.5 km below the northern end of the wide-angle transect. The wide-angle was also used to produce low-fold P- and S-wave wide-angle stacks. This was done to take a closer look to the Moho discontinuity, and to be able to estimate the internal structure and generate synthetic seismograms in which the PmP and SmS would be qualitatively comparable to the phases observed in the shot records. This place key constraints on the structure of the Moho discontinuity beneath the Central Iberian Zone and the Tajo Basin in the Variscan orogen of the central Iberian Massif. The images reveal gradual deepening from ~31 km (10.2 s) in the Central Iberian Zone to ~35.5 km (11.8 s) beneath the Tajo Basin for the Moho discontinuity. The wide-angle seismic data and the results derived from it are compatible with the normal incidence images. / Los experimentos de multi-sísmicas realizados en el marco de la iniciativa del proyecto ALCUDIA incluyen una incidencia normal y sísmica gran angular de los conjuntos de datos de reflexión sísmica. Estos limitan las estructuras internas, la estructura detallada de la corteza y litosfera y, proporcionan el conocimiento necesario de las propiedades físicas a lo largo de la Zona Central Ibérica. Las imágenes sísmicas de incidencia normal se presentan de Sur a Norte: las estructuras de la Zona Ossa-Morena (Unidad Central), el ondulante domino Ibérico Central, los cuerpos intrusivos graníticos (Granitos de Mora, complejo Anatético de Toledo, etc.) hasta la falla de Toledo, justo al Sur de la cuenca del Tajo. La zona de estudio está caracterizada por una topografía ondulada debido a una serie de sinclinales y anticlinales. La imagen muestra una corteza inferior débilmente reflectante, ~13-18 km de espesor. La topografía sinodal refleja los pliegues, los sistemas de cabalgamientos imbricados, y fallas extensionales lístricas observados por los datos de sísmica de incidencia normal. A niveles más profundos las imágenes revelan estructuras arqueadas y laminares que sugieren estructuras como boundinage. Estas características son interrumpidas hacia el Sur, muy probablemente debido a la existencia de la zona de sutura. La expresión más profunda del afloramiento de la zona de sutura, está ligeramente desplazada hacia el Norte con respecto a su localización en superficie y, esta es vista como un cabalgamiento profundo de una fina capa de corteza inferior. Hacia el límite norte del perfil, debajo la falla de Toledo, una banda de reflectividad buzando hacia norte sugiere un adelgazamiento de la corteza inferior hacia el Norte. La discontinuidad de Mohorovicic se delimita como una fuerte disminución de la reflectividad a la base de la corteza inferior, localizada a unos ~31-33 km de profundidad (10.5 s tempo doble). Los datos de gran ángulo de sísmica de reflexión adquiridos a principios de mayo de 2012, tenían como objetivo proporcionar las distribuciones de las propiedades físicas (velocidades P y S, densidades, y el coeficiente de Poisson) de la corteza bajo la zona de estudio. Este perfil fue diseñado para ser casi coincidente con el perfil de incidencia normal. Los modelos de velocidad de P y S obtenidos revelan importantes variaciones laterales de velocidad en la corteza superior, que son coherentes con la observación de los afloramientos en superficie. La corteza inferior se identifica por un fuerte aumento de la velocidad a ~13 km y ~20 km de profundidad en Zona Central Ibérica y en la Cuenca del Tajo, respectivamente. La base de la corteza está fuertemente limitada por grandes amplitud de las llegadas de PmP y SmS y se encuentra a ~31 km en el extremo sur y a ~35,5 km por debajo del extremo norte del perfil de sísmica de gran ángulo. La sísmica de gran ángulo también se utilizó para producir low-fold stacks para las ondas P y las S. Esto se hizo para tomar una mirada más cercana a la discontinuidad de Moho, y para ser capaces de estimar la estructura interna y generar sismogramas sintéticos donde las fases PmP y SmS serían cualitativamente comparables a las fases observadas en los registros sísmicos. Esto dio lugar restricciones clave en la estructura de la discontinuidad de Moho bajo la Zona Central Ibérica y la Cuenca del Tajo en el orógeno Varisco del Macizo Central Ibérico. Las imágenes revelan una profundización gradual de ~31 km (10,2 s) en la Zona Central Ibérica a ~35,5 km (11,8 s) debajo de la cuenca del Tajo para la discontinuidad de Moho. Los datos sísmicos de gran ángulo y los resultados derivados de ellos son compatibles con las imágenes de incidencia normal.
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Contaminación por Arsénico en Acuíferos de Catalunya (España)

Ventura Houle, René 16 January 2015 (has links)
El arsénico (As) es una de las 10 sustancias químicas que la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera más preocupantes para la salud pública y además es uno de los elementos más tóxicos que pueden ser encontrados en el medio ambiente, es carcinogénico, genera alteraciones en el sistema digestivo e inmunológico, entre otras afecciones. Debido a los procesos naturales de interacción en la geoquímica de las aguas subterráneas, estas son proclives a presentar concentraciones de As de forma natural, siendo una de las causas más comunes y que generan más problemas de gestión, aun por encima de los episodios de contaminación antropogénica. En una revisión previa de datos de calidad del agua en las masas de agua de Cataluña, se identificó que existían acuíferos con concentraciones de As fuera de norma, los cuales carecían de estudios profundos de investigación. De dicho análisis se eligieron cuatro emplazamientos: Acuífero del Delta Llobregat; municipios de Gavá y Viladecans, Acuífero del Baix Ter: municipio de Fontanilles Acuífero de la cuenca alta del Ter (Vall de Ribes): municipios de Ribes de Fresser En dichos sitios se llevaron a cabo trabajos de prospección hidrogeoquìmica con el objetivo de caracterizar las implicaciones ambientales de la contaminación por As. Los resultados obtenidos demuestran 3 episodios donde el As superaba los límites de concentración impuestos por la OMS para consumo humano de 10 µgL-1, donde el origen del As dependía de 3 factores: El sustrato del acuífero, el estado de oxidación-reducción y el flujo de agua en el acuífero. Las muestras de agua analizadas demostraron que minerales de óxidos y oxidroxidos de As se disolvían en la zona saturada y que el origen de estos podían ser tanto de origen natural (en el emplazamiento del Baix Ter), de origen antropogénico (en el Delta de Llobregat) y una combinación de ambos procesos (en el Alt Ter). La alteración en los flujos de agua del acuífero, causado por la sequía en Cataluña en los años de 2007 y 2008, arrojaron evidencia de la influencia de este fenómeno climático no solo en el caso particular del As, si no de la eoquímica en general de los acuíferos. Efectos de concentración por reducción de volumen, en el caso del acuífero del Baix Ter y el fenómeno de lavado piezométrico en el Delta de Llobregat, generaron que las concentraciones de As se elevaran como causa de dicho fenómeno climático. Pese a las evidencias recabadas, el As no compromete grandes masas de agua en Cataluña, dichos episodios presentan una incidencia puntual y no hay población afectada. Sin embargo es importante mantener un control sobre los sitios que presentaron concentraciones de As, ya que los efectos de los periodos de sequía y las fluctuaciones en los niveles piezométricos, pueden influir tanto en la dispersión, como en la concentraciones de As. / Arsenic is one of 10 chemicals that the World Health Organization (WHO) considers most concern to public health and is also one of the most toxic elements that can be found in the environment, carcinogenic, generates changes in the digestive and immune systems, among other conditions. Due to the natural processes of interaction in groundwater geochemistry, these are likely to have concentrations of As naturally, one of the most common causes and generating more management problems, even over pollution episodes anthropogenic. In a previous review of water quality data in the water bodies of Catalonia, it was identified that there aquifers with concentrations of As non-standard, which lacked depth research studies. From this analysis four sites were chosen: Delta Llobregat Aquifer; Gava municipalities and Vilamoura, Aquifer Baix Ter: Township Fontanilles Aquifer High River Ter (Vall de Ribes): municipalities of Ribes de Fresser In such sites were conducted hydrogeochemical prospecting work in order to characterize the environmental implications of pollution As. The results show 3 episodes where As concentrations exceeded imposed by WHO for human consumption 10 μgL-1, where the origin of As depends on 3 factors: The substrate of the aquifer, the state of oxidation-reduction and flow water in the aquifer. Water samples analyzed showed that mineral oxides and ohidroxidos of As dissolved in the saturated zone and the origin of these, they could be both naturally occurring (on the site of Baix Ter) of anthropogenic origin (in the Delta of Llobregat and a combination of both (in the Alt Ter). The alteration in the flow of water from the aquifer, caused by drought in Catalonia in the years 2008 and 2009, evidence of the influence boldness of this climatic phenomenon not only in the particular case of As, if not generally geochemistry aquifers. Effects of concentration by volume reduction, in the case of Baix Ter aquifer and piezometric phenomenon wash on Delta de Llobregat, generated concentrations of As were raised as a cause of this climatic phenomenon. Despite the evidence gathered, the Ace undertakes no large bodies of water in Catalonia, these episodes have a timely impact and no affected population. However it is important to maintain control over the sites had concentrations of As, since the effects of periods of drought and fluctuations in groundwater levels may influence both the dispersion and the concentrations of.
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Enforcing secondary and tertiary structure for crystallographic phasing. Developing ARCIMBOLDO and BORGES

Sammito, Massimo Domenico 22 June 2015 (has links)
Tesi realitzada a l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) / ARCIMBOLDO is an ab initio phasing method for macromolecular crystallographic X-ray diffraction data, which combines location of model fragments such as polyalanine α- helices with the program PHASER and density modification and main chain autotracing with the program SHELXE. The method has been named after the Italian painter Giuseppe Arcimboldo (1526-1593), who used to compose portraits out of common objects such as fruits and vegetables. Following the analogy, ARCIMBOLDO composes an unknown structure by assembling small secondary structure elements, which are conserved across families of unrelated tertiary structure. Exploiting this method requires a multi-solution approach due to the difficulty to recognize correct solutions at early stages. Moreover, phasing a structure starting from partial information provided by such a small percentage of the total model (around 10% of the main chain atoms) is challenging and requires evaluation of alternative hypotheses under statistical constraints to avoid combinatorial explosion. ARCIMBOLDO methods have proven successful in many cases of previously unknown structures[3] and also on a pool of test structures[4]. The program can accept any Sohnke space group and all the most frequent ones are represented in the pool of structures solved so far. In both studies data were collected in the most common protein space groups. Data quality is crucial for phasing methods, and particularly sensitive for ARCIMBOLDO, where low resolution (worse than 2.1 Å) and lack of completeness (less than 98%) drastically decrease the chance of success. Location of secondary structure elements is not indicated as phasing method for large structures or complexes (over 400 residues) unless very long helices are present and high resolution data are available. Such cases would require the placement of many fragments in order to assemble 10% of the main chain, which can lead to an unmanageable number of solutions. To approach correctly this different scenario we have implemented dedicated methods in ARCIMBOLDO_BORGES[7] and ARCIMBOLDO_SHREDDER[8]. These programs exploit libraries of folds or large search models and are described later in the text. The current implementation[4], coded in Python, is deployed as a standalone binary, freely available under registration from http://chango.ibmb.csic.es/download. The binary is compatible with common Linux distributions and latest versions of the Mac OSX operating system. Users can find online manuals, tutorials and documentation in our website. As of 30th April 2015, it has been downloaded 664 times and distributed to 121 research groups; furthermore, it has been installed in many European synchrotron facilities such as the Alba Synchrotron in Spain, the Diamond Light Source in United Kingdom and SOLEIL Synchrotron in France. The software is also available through SBGrid Consortium (https://sbgrid.org), a network of institutions across 19 countries, which provides a distributed grid network of computers to run structural biology software. We have recently started a collaboration with the San Diego Supercomputer Center (http://www.sdsc.edu) in California (USA), to develop optimized and dedicated versions of the programs for their platform with the aim of addressing difficult phasing cases. Due to this recent spread in the crystallographic community ARCIMBOLDO has been presented in many international conferences such as the International Union of Crystallography Meeting in Madrid (ES) 2011 and in Montreal (CA) 2014; the European Crystallographic Meeting in Bergen (NO) 2012, Warwick (UK) 2013; and many schools and workshops such as the International School of Crystallography in Erice (IT) 2012 and Macromolecular Crystallography School in Madrid (ES) 2014. This thesis is organised in the standard scientific format comprising five main parts: 1. INTRODUCTION: introducing the theoretical topics directly or indirectly related to the contents of the thesis and also discussing the state of the art of current scientific production related to the objective proposed. 2. OBJECTIVES: listing all general goals and particular aims of the doctoral project conducted. 3. MATERIALS AND METHODS: detailing the hardware and software environment, including third party software and algorithms employed in the project. 4. RESULTS AND DISCUSSION: presenting all the produced algorithms, software, experiments and tests that correspond to the prefixed objectives. 5. CONCLUSION: summarising the whole project and listing its achievements by the end of the doctoral studies. / ARCIMBOLDO es un método de resolución de estructuras macromoleculares cristalográficas ab intio, que combina la localización de pequeños fragmentos modelo tales como hélices alfa con modificación de la densidad electrónica y trazado automático de la cadena polipeptídica. El método ha sido denominado como el pintor italiano Giuseppe Arcimboldo, quien componía retratos con objetos comunes, tales como libros o vegetales. De modo análogo, nuestro método compone hipótesis estructurales colocando pequeños fragmentos de estructura, cuando la subestructura resultante es suficientemente próxima a la real, la modificación de la densidad electrónica muestra su “retrato”. Si por el contrario la hipótesis es incorrecta, el resultado es un mero “bodegón”. El presente trabajo se centra en el desarrollo de este método y su extensión del uso de fragmentos de estructura seundaria a pequeños plegamientos locales y estructuras terciarias derivadas de modelos de baja homología. • El método se ha caracterizado por necesitar computación masiva para tratar la enorme cantidad de hipótesis generadas, pero en el presente trabajo hemos implementado una versión tan optimizada que resuelve estructuras cristalográficas en una estación de trabajo única • Más allá de las hélices alfa de polialanina, se ha extendido el uso a fragmentos cortados de modelos de baja homología, desarrollando un método para determinar y extraer la subestructura de más similaridad contra los datos experimentales, en concreto la función de rotación. Implementación de SHREDDER. • La extensión del método ab initio del uso de estructura secundaria a terciaria requería utilizar librerías de hipótesis de plegamiento que representaran una vasta colección de posibilidades. Se ha desarrollado una herramienta para generar tales librerías, el programa BORGES y un formalismo subyacente basado en vectores característicos. • Desarrollo de un método e implementación de un programa para resolver estructuras empleando las librerías de plegamientos inespecíficos: ARCIMBOLDO_BORGES. Todos estos objetivos se han cumplido satisfactoriamente.
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The transition between thin-to-thick-skinned styles of deformation in the Western Pyrenean Belt

Carola i Molas, Eloi 02 July 2014 (has links)
This PhD Thesis describes the kinematics of the Burgalesa Platform in the Basque-Cantabrian Pyrenees by the integration of i) surface geology; ii) seismic and well data; and iii) vertical axis rotation paleomagnetic studies. The integration of all the data allow to understand the relationship between the Burgalesa Platform and the Ebro and Duero foreland basins during the Pyrenean Orogeny. The principal contribution of the Thesis is to present a new structural model, that fits all the constraints imposed by the stratigraphy, the pre-configuration of the area prior to the contractive deformation and both the deep and the surface data. This model allows to understand the transition between thin-skinned and the thick-skinned tectonics. The combined work between surface geology and well data has allowed to reinterpret the Zamanzas structure located at the northern boundary of the Burgalesa Platform. Previously, this structure had been interpreted as a set of extensional faults. This Thesis pointed out the mismatches and reinterpret the Zamanzas structure as a popup generated during the Pyrenean Orogeny. The combined interpretation of wells and seismic sections allow to partially comprehend the structure of the area during the extensional event as well as the result of the Pyrenean Orogeny occurred later. This study allowed to determine the distribution of the Lower Cretaceous depocenters during the North Atlantic and the Bay of Biscay opening. Moreover, during this stage salt mobilisation triggered by extension generated areas where the Triassic salt layer was thickened as demonstrated by the well data and the outcropping diapirs. This process accentuated the development of the depocenters. The extensional event also generated the onlap sedimentary geometries in the syn-rift sediments. The extensional model proposed is a combined model with the development of cover forced folding with salt migration at the southern boundary. The Triassic salt decoupled the extension between the basement and the cover and contractional structures were developed such as the back-thrust in the Huidobro area that produced the duplication of the Mesozoic. The early stages of the Pyrenean Orogeny resulted in the development of the San Pedro Structure, with north-directed and basement-involved thrusts, later fossilised by the Duero foreland sediments. To the north, the Burgalesa Platform, characterised by south-directed thrusts rooted into the Triassic salts, was southwards displaced until the San Pedro act as a backstop forcing the Burgalesa Platform to extrude laterally towards the southeast overriding the Ebro Foreland Basin. The paleomagnetic study focussed on determine the possible vertical axis rotations along the Pyrenees, denotes that the amount of sites that some areas have is not present in the Burgalesa Platform and vicinities that lack of sites. For that reason, another objective of this Thesis is to provide new paleomagnetic sites for the study area. The study carried out is made up of twenty-six new sites widely distributed and that allow to characterise the vertical axis rotation pattern. The results obtained reveals that i) the magnetisation of the Cenozoic sediments is prior to deformation and that ii) clockwise and counter clockwise rotation occurred in the Burgalesa Platform and adjacent areas. The evolution models previously proposed for the Burgalesa Platform were based either from surface geology of from geophysical data thus fitting some of the constraints. Because any model integrated all the observations and available data, a new model explaining the Burgalesa Platform evolution has been proposed. This model is characterised by presenting thick-skinned deformation at the western sector whereas, thin-skinned at the eastern one when the Triassic salt layer thickens point in which the thrusts are detach the cover from the basement. The results of this Thesis demonstrate that the pre-configuration of the extensional basin and its vicinities have a strong implication in the development and evolution of the Burgalesa Platform during the Pyrenean Orogeny. Finally, during this evolution, clockwise and counter clockwise rotations occurred in the different sectors as shown by the paleomagnetic studies carried out during this Thesis. / Aquesta tesi doctoral descriu la cinemàtica dels Pirineus Basco-Cantàbrics, més concretament de la Plataforma Burgalesa, mitjançant la integració de i) geologia de superfície; ii) interpretació de línies sísmiques i pous; i iii) estudis paleomagnètics de rotacions d'eix vertical. La integració d'aquest conjunt de dades permet comprendre la relació entre la Plataforma Burgalesa i les conques d'avantpaís de l'Ebre i del Duero durant la orogènia Pirenaica. Les principals contribucions de la tesi són: i) Presentar un model estructural, el qual honora tots les restriccions imposades per l'estratigrafia, la preconfiguració de l'àrea prèvia a la deformació contractiva i les dades tant superficials com profundes. Aquest model permet comprendre com és la transició entre la deformació pel·licular present a l'est de la zona d'estudi i la deformació no pel·licular present a l'oest. ii) Reinterpretació de l'estructura de Zamanzas localitzada al nord de la Plataforma Burgalesa mitjançant el treball combinat entre geologia de superfície i les dades aportades per els pous d'exploració. iii) Aportar noves dades de vint-i-sis estacions de paleomagnetisme repartides per a la zona d'estudi i que permeten caracteritzar el patró de rotacions d'eix vertical. El resultat final és el de proposar un nou model per a l'evolució de la Plataforma Burgalesa que honra les restriccions imposades tant per la geologia de superfície com les dades d'exploració profunda disponibles fins a la data. Aquest model està caracteritzat per presentar deformació no pel·licular al sector oest mentre que quan el nivell de desenganxament augmenta de potència els encavalcaments es desenganxen i deformen la cobertora presentant un estil estructural pel·licular. Aquesta tesi ha demostrat que la pre-configuració tant de la conca extensiva pròpiament dita com la del seu voltant, tenen una forta implicació en el desenvolupament i estructuració de la Plataforma Burgalesa durant la Orogènia Pirenaica. És durant aquesta etapa en la qual es produeixen rotacions tant horàries com antihoràries en els diferents sectors mostrejats.
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Electron transport in low-dimensional systems: optoelectronic device simulations

Illera Robles, Sergio 04 June 2015 (has links)
The main topic of this thesis is the theoretical and computational investigation of the opto-electronic properties of large arrays of semiconductor quantum dots embedded in an insulator matrix. For that purpose, an electronic transport model has been formulated and implemented in a code for numerical simulations. The relevance of this research is given by the possibility to simulate from basic design parameters, such as the device geometry and basic material constants, the electrical response of quantum dot based devices which are promising candidates to enhance and further downscaling the actual electronics. Quantum dot properties have not analogous in the standard bulk semiconductor theory. Their electrical and optical properties are dominated by the quantum effects arising from the quantum confinement. This fact creates discrete energy level spectra and makes the electrical response of this kind of system different to the bulk. The developed electrical transport methodology is based on rate equations within the Transfer Hamiltonian approach in the ballistic regime. A set of non-coherent rate equations can be written for a random distribution of interacting quantum dots embedded in a dielectric media and the interaction among the quantum dots and between the quantum dots and the electrodes are introduced by transition rates and capacitive couplings. The effects of the local potential are computed within the self­consistent field regime. The electrical transport model has been developed and expressed in a matrix form in order to make it extendable to larger systems. Transport through several quantum dot configurations has been studied in order to validate the model. Despite its simplicity, well-known effects are satisfactorily reproduced and explained. The results qualitatively agree with more complex theoretical approaches. While the description of the theoretical framework is kept as general as possible, a realistic modelization of: the capacitive couplings, the transmission coefficients, the electron/hole tunneling currents and the density of states of each quantum dot have been taken into account. Creating a new simulation tool that can foster the development of quantum dot based nanosystems aiding in their design. To illustrate the kind of unique insight that these numerical simulations can provide, two specific prototypical devices, an arbitrary array and a transistor device based on quantum dots, have been simulated. To conclude, the previous developed transport model has been complete including illumination effects being able to study an design opto-electronic devices. / El proceso de miniaturización de los dispositivos eléctricos ha permitido la creación de estructuras nanométricas. A esta escala, las propiedades de los materiales difieren de las observadas a escalas macroscópicas. Se han observado fenómenos que solo pueden ser explicados mediante la mecánica quántica, como el confinamiento quántico en varias dimensiones. De esta forma, la miniaturización a escala nanométrica ha abierto las puertas a la creación de dispositivos basados en nanoestructuras cuyas propiedades y respuestas eléctricas no tienen análogo en la electrónica macroscópica. Para poder mostrar todas las posibilidades y potencialidades de este tipo de dispositivos basados en nanoestructuras, es necesaria una descripción teórica que permita explicar a priori el comportamiento de estos. En este contexto, las simulaciones permiten entender y predecir el comportamiento experimental. Desde un punto de vista físico, se puede aprender mucho de las simulaciones si estas están basadas en parámetros físicos fundamentales de los materiales usados y de la geometría del dispositivo. Aunque se han realizado grandes progresos en el campo, aún no es posible una completa descripción de los dispositivos experimentales basada en primeros principios, es decir, mediante simulaciones atomísticas. Por lo tanto, es necesario realizar aproximaciones en los modelos teóricos relajando la precisión de los resultados obtenidos a favor de la posibilidad de simular dispositivos más parecidos a los experimentales. El objetivo de esta tesis es servir de nexo de unión entre las simulaciones teóricas y los dispositivos opto-electrónicos fabricados experimentalmente basados en matrices de quantum dots. Se ha desarrollado un formalismo de transporte eléctrico que permite estudiar la respuesta eléctrica de estos dispositivos bajo la influencia de un potencial externo.
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Finite Element Models of Volcano Deformational Systems Having Structural Complexity

Ronchin, Erika 09 January 2015 (has links)
The main focus of this work is to build 3-D FEM models with structural complexities in order to simulate volcanic systems in a more realistic way. We use Rabaul as an example to show the application of the methods and strategies proposed to an active volcano. Rabaul caldera is a volcanic system whose dynamics still need to be understood to effectively predict the behavior of future eruptions. In comparison to the simplified analytic models used so far, more realistic models, such as Finite Elements Models (FEMs), are needed to more accurately explain recent deformation and understand the magmatic system. By inverting InSAR data collected between 2007 and 2010 (using linear inversions based on FEMs), we investigate the sources of surface displacement and provide insights about the actual shallow magmatic system. FEMs are numerical models that let us include realistic features such as topography and mechanical heterogeneities. We provide strategies to use geophysical and geological information to build complex 3-D parts and assemble them into 3-D models. We then compare the effects of different material properties configurations and of different source shapes on the deformational signal and on the strength source estimates (fluid flux or pressure). Ultimately, we provide a strategy for performing a linear inversion based on an array of FEM sources that allows us to identify a distribution of flux of fluid (or change in pressure) over a volume, without imposing an a-priori source shape and depth. We use Rabaul as an example to show the 3-D model’s validity and applicability to active volcanic areas. The methodology is based on generating a library of forward numerical displacement solutions, where each entry is the displacement generated by injecting a mass of fluid of known density and bulk modulus into a source of the array. The sources are simulated as fluid-filled cavities that can accept a specified flux of magma. As the array of sources is an intrinsic geometric aspect of all forward models and the sources are activated one at a time, the domain only needs to be discretized once. This strategy precludes the need for remeshing for each activated source and greatly reduces computational requirements. By using an array of sources, we are not investigating the geometric and pressure parameters of a simplified, unique source with a regular shape. Instead, we are investigating a distribution of flux of fluids over a volume of potential sources responsible for the pressure changes in the medium as dictated by the data. The results allow us to image the complex shape of the deformation source without having to use any a-priori or simplified sources. This takes source modeling a step towards more realistic source models. The application of the methodology to Rabaul shows a shallow magmatic system under the caldera made of two interconnected lobes located at the two opposite sides of the caldera. These lobes are suggested to be the feeding reservoirs of the ongoing Tavuvur volcano eruption, on the eastern side, and of the past Vulcan volcano eruptions, on the western side. The interconnection and spatial distribution of sources find correspondence in the petrography of the products described in literature and in the dynamics of the single and twin eruptions that characterize the caldera. The good results obtained from the application of the method show that the proposed linear inversion based on the FEM array of sources can be considered suitable for generating models of the magmatic system. It can be easily applied to any volcano, because it accounts for volcano deformation without having to specify the shape of the deformation source prior to inversion. / El objetivo principal de este trabajo es la construcción de modelos de elementos finitos (FEMs) 3-D con complejidades estructurales con el fin de simular sistemas volcánicos de manera más realista. Como ejemplo de aplicación se ha escogido la caldera de Rabaul, un sistema volcánico cuya dinámica no se comprende por completo. Invirtiendo los datos de InSAR recogidos durante los años 2007-2010, investigamos las fuentes de desplazamiento de la superficie y proporcionamos claves de relevancia sobre el sistema magmático superficial real. Incluyendo características realistas, como la topografía y heterogeneidades mecánicas, usamos las informaciones geofísicas y geológicas para construir modelos de FEMs complejos en 3D. En última instancia, proporcionamos una estrategia para llevar a cabo una inversión lineal basada en una matriz de fuentes que nos permite identificar una distribución de flujo de fluido a través de un volumen de posibles fuentes responsables de los cambios de presión en el medio según lo dictado por los datos, sin imponer a priori una forma de fuente específica y su profundidad. Los resultados permiten generar imágenes de la forma compleja de la fuente que da lugar a la deformación, en el espacio y en el tiempo, sin tener que utilizar ninguna fuente con una forma excesivamente simplificada a priori. Esto lleva el modelado de fuentes un paso adelante hacia modelos más realistas. En el caso de Rabaul, la aplicación de la metodología discutida anteriormente, muestra un sistema magmático superficial formado por dos lóbulos interconectados localizados bajo la caldera y en posiciones diametralmente opuestas. La interconexión y la distribución espacial de las fuentes encuentran correspondencia en la petrología de los productos descritos en literatura y en la dinámica de las erupciones que caracterizan la caldera. Los resultados obtenidos mediante la aplicación del método son satisfactorios y demuestran que la inversión lineal basada en la matriz de fuentes de FE propuesta puede ser considerada adecuada para generar modelos de sistemas magmáticos. Se puede aplicar fácilmente a cualquier volcán, ya que tiene en cuenta la deformación del edificio sin tener que especificar la forma de la fuente de deformación antes de la inversión.
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Secondary channel of the RNA polymerase, a target for transcriptional regulation in bacteria

Fernández Coll, Llorenç 11 May 2015 (has links)
Gene expression begins by an enzymatic complex known as RNA polymerase (RNApol). The basic unit (core) of RNApol in bacteria is formed by 5 protein subunits (α2ββ’ω). The three-dimensional structure of the RNApol defines two spaces that play a relevant role during transcription, defined as primary and secondary channel. The holoenzyme needs the binding of a σ subunit to recognise promoter sequences and initiate the transcription process. Transcription is a dynamic process controlled at different steps. Genetic regulation during transcription initiation has been highly studied, and several mechanisms of regulation exist. However, the aim of this project is to study some aspects of the regulation during transcription elongation. It has been described that the alamone ppGpp, as well as several proteins, such as GreA, GreB or DksA, enter within the secondary channel and interact directly with the catalytic centre of the RNApol. The swap between the different factors that bind to the secondary channel of the RNApol may cause changes in the expression pattern. It has been postulated that DksA and ppGpp act as cofactors, however, a previous study performed in our research group, indicated that the phenotype of ppGpp and DksA deficiencies were not always identical, letting us suggest that the occupancy degree of the secondary channel of the RNApol may have significant impact in the expression pattern in E. coli. The data obtained clearly indicate that upregulation of some genes, such as fliC, that occurs in absence of DksA, was the result of the vacancy of the secondary channel generated in a dksA strain rather than being the result of DksA having a direct repressor effect. We suggested that in the absence of DksA, the interactions of other proteins, such as GreA, are promoted and responsible of the upregulation observed. In this project, functional, structural and phylogenetical studies of the protein GreA were performed to determine which amino acids are important for i) the functionality of GreA, ii) the ability to bind to the secondary channel of the RNApol or iii) the capacity to compete with other factors, such as DksA. We have determined that greA overexpression produces a negative effect of the bacterial growth. Moreover, this negative effect is enhanced in absence of DksA, highlighting the hypothesis of a competition between factors that bind into the secondary channel. The effect of this competition between GreA and DksA was also determined studying the expression of the fliC gene. Our data showed that both, GreA and DksAare required for fliC expression but act at different levels in the regulatory cascade of flagella expression regulation. GreA may control fliC expression during transcription elongation whereas DksA may act during transcription initiation. Changes in the amount of GreA, could affect the competition between factors that bind to the secondary channel of the RNApol. Therefore, we have determined the expression pattern of greA. Transcriptional studies showed a crosstalk between the different factors that bind into the secondary channel of the RNApol exists. Finally, transcriptomic studies were performed to determine the effect of ppGpp and DksA on the expression pattern of Salmonella enterica serovar Typhimurium. The results obtained indicate : i) the effect of the possible competence between the factors that interact into the secondary channel of the RNApol and ii) the effect of ppGpp and DksA on the expression of several virulence factors as well as different mobile elements present in Salmonella. / El control de l’expressió gènica en bacteris recau principalment sobre un complex enzimàtic anomenat ARN polimerasa (ARNpol). A procariotes, la seva unitat bàsica (core) està formada per 5 subunitats proteiques (a2bb’w). S’han determinat dos canals entre les diferents subunitats de l’ARNpol: el canal primari, on es desenvolupa la transcripció, i el canal secundari, que comunica el medi exterior amb el centre catalític de l’ARNpol. Tot i així, aquest holoenzim necessita la unió d’una subunitat σ per ser capaç de reconèixer una seqüència promotora i iniciar la transcripció. S’han descrit diferents factors, tant proteics com no proteics, que poden interaccionar amb el canal secundari de l’ARNpol i causar alteracions a l’expressió gènica. En aquesta tesi ens hem centrat en la possible competència entre els diferents factors que poden interaccionar amb el canal secundari de l’ARNpol. Estudis anterior duts a terme en el nostre grup d’investigació, ens van permetre postular una possible competència entre els diferents factors que interaccionen amb el canal secundari de l’ARNpol, més concretament entre les proteïnes GreA i DksA. Aquesta competència provocaria alteracions en el patró d’expressió gènica d’Escherichia coli. En aquest treball s’han dut a terme estudis funcionals, estructurals i filogenètics de la proteïna GreA que ens han permès determinar quins aminoàcids, i com a conseqüència quins dominis, podrien ser importants per la funcionalitat de la proteïna, la seva capacitat d’unir-se a l’ARNpol i la seva capacitat de competir amb altres factors. A més, hem estudiat quin efecte té la competència entre els diferents factors que interaccionen amb el canal secundari sobre l’expressió d’un gen diana. Canvis en els nivells de la proteïna GreA, poden afectar la competència pel canal secundari de l’ARNpol Per això hem determinat el patró d’expressió del gen greA, així com l’existència d’una regulació creuada entre les diferents proteïnes que interaccionen amb el canal secundari. Finalment, hem dut a terme un estudi transcriptòmic en Salmonella enterica serovar Typhimurium, amb l’objectiu de determinar quin és l’efecte d’aquesta competència en l’expressió de factors de virulència.

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