Geólogo / La geometría o rugosidad de las superficies de las estructuras geológicas es uno de los parámetros más relevantes en la determinación de su resistencia al corte o trabazón frente a los movimientos de cizalle. Por lo mismo, la influencia de esta característica en la calidad geotécnica del macizo rocoso es de primera importancia. Un macizo rocoso con estructuras geológicas con altos índices de rugosidad lo haría más competente y trabado que uno que contenga estructuras geológicas con bajos índices. A pesar de lo anterior, la medición de este parámetro es compleja. En el yacimiento El Teniente, a la fecha, la forma de medición y estimación de la rugosidad en labores de la mina subterránea conlleva tres problemas fundamentales: 1) La medición de la rugosidad se realiza a escala de probetas (hasta 0.3m), habiendo sido demostrado que esta cambia con el tamaño de la observación. 2) Las mediciones solo se hacen en 2D, siendo la rugosidad una propiedad 3D. 3) El historial de medición se basa determinaciones cualitativas pudiendo cambiar de observador a observador. En este trabajo se utiliza el coeficiente de rugosidad JRC (Joint Roughness Coefficient) que permite cuantificar la rugosidad de una manera objetiva, en una escala que varía entre 0 y 20, a través de la medición de la amplitud máxima que definen las asperezas para el largo de perfil observado. Para el estudio se utilizaron modelos 3D de los frentes mineros con resolución de 3 mm, generados a partir de un sistema de fotogrametría digital, basada en los principios de estereogrametría, implementada por la Superintendencia de Geología de la División El Teniente. Sobre la base de esta técnica fue posible obtener mediciones de la rugosidad de las superficies de las estructuras geológicas en trazas mayores a 0,3m. Además de estudiar sus características geométricas en 3D. El análisis de resultados revela que al utilizar esta técnica, se amplió la ventana de muestreo de rugosidades desde 0,3m hasta 4m. Los valores JRC para las estructuras geológicas de la mina El Teniente, para la escala descrita, van desde un mínimo de 4 a un máximo de 20, con el 60% de los datos sobre JRC 10.Por otra parte, los datos demuestran que la ley de escalamiento propuesta por Barton y Bandis (1982) se ajusta. Los datos sobre el JRC en múltiples direcciones demuestra que las estructuras geológicas presentan una rugosidad anisótropa. La razón de espesor/amplitud observada en las vetillas resultó ser menor a 1, se infiere con esto que la resistencia al cizalle de estas estructuras estará gobernada fundamentalmente por la rugosidad de estas.

Memoria para optar al título de Geólogo / Los fenómenos de remoción en masa de gran magnitud son procesos geomorfológicos capaces de generar impactos significativos en la evolución de los valles cordilleranos, como es el caso de la Cordillera de los Andes. En particular las avalanchas de roca son capaces de generar grandes desastres debido a su gran movilidad y volumen. Pero, a diferencia de remociones en masa de menor volumen, el peligro asociado no radica solamente en la caída de este, sino que también en la capacidad que tienen de generar represamientos naturales de ríos, generando un riesgo potencial considerable para la población e infraestructura aguas abajo. El objetivo general de este trabajo es comprender el impacto de este tipo de remociones en masa en el valle del río Pangal y evaluar la peligrosidad asociada a estos. Para ello se realiza un análisis cualitativo del peligro, en base a la cantidad de avalanchas de rocas que afecta una zona particular y la capacidad de generar represamiento de estos posibles eventos. Para hacer este análisis se identifican fuentes potenciales de estos fenómenos y se realizan estimaciones de volúmenes, longitudes y espesores para tener una idea del comportamiento que tendrían en caso de ocurrir y, en base a esto, la capacidad que tienen de generar un represamiento natural. Se reconoció la geomorfología local del valle que corresponde a abanicos aluviales, terrazas fluviales, depósitos aluviales antiguos y recientes con distintas morfologías, depósitos fluviales recientes, depósitos coluviales y deslizamientos de roca. Estos varían su distribución dependiendo de la zona del valle en que se encuentren: en zonas asociadas a un valle fluvial predominan las morfologías de terrazas fluviales, abanicos aluviales de menor tamaño y deslizamientos de rocas. Por otro lado, en zonas asociadas a un valle glacial predominan las morfologías de abanicos aluviales de gran tamaño, depósitos aluviales de variadas formas y tamaños y depósitos recientes asociados al río. Se identificaron 18 fuentes potenciales de avalanchas de rocas en zonas con presencia de alteración hidrotermal en rocas volcánicas de la Formación Farellones. Para cada fuente se estimó el volumen de avalancha de rocas que podría generarse, el volumen de deposición, su longitud y su espesor, usando como referencia los depósitos de avalanchas de roca presentes en el valle. En base a esto, fue posible dilucidar que volumen estimado podría generar represamiento natural y cuanto volumen de agua podría acumularse en cada caso. En conclusión, existen 2 zonas importantes definidas con peligro alto, que corresponden a la zona de la bocatoma de la central hidroeléctrica Pangal y la zona donde confluyen los ríos Blanco y Paredones. Junto con el análisis se estimó el volumen de agua que podría generar cada represamiento, alcanzando una magnitud del orden de 10⁷ m³ de agua acumulada para el caso de mayor volumen.

Memoria para optar al título de Geólogo / Chile centro-sur ha sufrido un déficit en los balances hídricos regionales y los recursos hídricos han empezado a impactar el suministro de agua potable en algunos sectores. El presente estudio abarca la variación de los recursos hidrogeológicos de la cuenca semiárida de Nilahue (1390 km2), ubicada en la cordillera de la costa de la región de O´Higgins donde, las precipitaciones promedian 647mm/año con un potencial de evapotranspiración de 1310 mm/año durante el periodo 1986-2016. Usando los datos hidrológicos mensuales disponibles provistos por la DGA (Dirección General de Aguas) y CR2 (Centro del Clima y la Resiliencia) de precipitaciones, caudales de escorrentía superficial y potencial de evapotranspiración este estudio calcula las recargas difusas en el acuífero tanto a escalas mensuales como anuales a través de un balance hidrológico de la cuenca en el periodo 1986-2016. A una escala anual, las recargas son muy variables y van desde los 0 mm/año (1990 y 1998) a 705 mm/año en 2002, promediando 277±224 mm/año durante el periodo de estudio ocurriendo para años con precipitaciones mayores a 360 mm/año acorde la siguiente relación Recarga=0.96*Pp-343,5(R2:0,9). Para ambas escalas temporales se observa una clara relación temporal entre las recargas y la escorrentía superficial, validando el modelo hidrogeológico. Durante la megasequía de 2010-2016 en Chile sur y central las precipitaciones experimentaron una disminución de un 28% en la cuenca de Nilahue, llevando a una drástica baja en (i) la frecuencia de eventos de recarga en el acuífero y (ii) en las recargas anuales (141±57 mm/año). Pronósticos climáticos indican eventos de megasequías más frecuentes en Chile centro y sur para el periodo 2010-2050. Así, el presente estudio destaca una alarmante baja en las tasas de recarga difusa futura, que, junto con un incremento de la demanda de agua, llevarán a un agotamiento de los recursos hídricos.

Doctor of Philosophy / Biochemistry / Michael R. Kanost / Insect innate immune responses include prophenoloxidase activation and antimicrobial peptide production. These responses involve extracellular serine proteinase cascades that are regulated by serpins. This work involved the study of serine proteinase 16 (HP16) and serpin-3 from hemolymph of the tobacco hornworm, Manduca sexta. HP16 has an amino-terminal domain with no similarity to any characterized protein and a carboxyl-terminal S1 family serine proteinase domain. HP16 levels in plasma were highest during the wandering, prepupal, and pupal stages. HP16 mRNA levels in fat body were highest at the wandering stage. Injection of bacteria into fifth instar larvae stimulated HP16 expression. To further characterize and investigate the biological function of HP16, recombinant proteins for proHP16, two HP16 mutants, the amino-terminal domain (NT16), and three NT16 mutants were purified. Recombinant HP16 was cleaved at the predicted activation site during expression, and its amino-terminal and catalytic domains remained connected by a disulfide bond. ProHP16 in plasma was apparently activated in the presence of the microbial elicitor, zymosan. Recombinant HP16 formed a complex with serpin-1Z, indicating that it was catalytically active, but no other natural or artificial substrates were identified. Analysis of NT16 and NT16 mutants led to the discovery that multiple disulfide bond arrangements were formed in the recombinant amino-terminal domain of HP16. This work furthered the understanding of HP16 and laid a foundation for subsequent experiments involving the proteolytic activity, regulation, and biological function of HP16. Active serine proteinases in insect hemolymph are often regulated by serpins. Immunoaffinity chromatography was used to identify plasma proteinases that are inhibited by serpin-3. Four serpin-3-proteinase complexes purified from plasma were identified by immunoblot analysis as serpin-3 complexes with HP8, PAP-1, PAP-2, and PAP-3. MALDI-TOF/TOF or ESI-MS/MS analysis after separation by 1D- or 2D-PAGE confirmed serpin-3 complex formation with HP8, PAP-1, and PAP-3. ProHP8 in plasma was activated by exposure to the β-1,3-glucan curdlan and inhibited by serpin-3. Purified recombinant serpin-3 and active HP8-Xa formed an SDS-stable complex in vitro. Identification of serpin-3-proteinase complexes in plasma provides insight into proteinase targets of serpin-3 and extends the understanding of serpin/proteinase function in the immune response of M. sexta.

Natural selection acts on multiple traits simultaneously. How mechanisms underlying such traits enable or constrain their response to simultaneous selection is poorly understood. We show how antagonism and synergism among three traits at the developmental level enable or constrain evolutionary change in response to simultaneous selection on two focal traits at the phenotypic level. After 10 generations of 25% simultaneous directional selection on all four combinations of body size and development time in Manduca sexta (Sphingidae), the changes in the three developmental traits predict 93% of the response of development time and 100% of the response of body size. When the two focal traits were under synergistic selection, the response to simultaneous selection was enabled by juvenile hormone and ecdysteroids and constrained by growth rate. When the two focal traits were under antagonistic selection, the response to selection was due primarily to change in growth rate and constrained by the two hormonal traits. The approach used here reduces the complexity of the developmental and endocrine mechanisms to three proxy traits. This generates explicit predictions for the evolutionary response to selection that are based on biologically informed mechanisms. This approach has broad applicability to a diverse range of taxa, including algae, plants, amphibians, mammals, and insects.

Memoria Geógrafo / Se analizan las características físicas y morfológicas de suelos desarrollados en dunas antiguas de tres sistemas litorales de Chile Central. El sistema El Yali, ubicado en el suroeste de la Región de Valparaíso y los sistemas Chanco y Putú, ambos localizados al sur-oeste de la Región del Maule. Se estudió la relación suelo-geomorfología, la identificación de dunas antiguas y la descripción morfológica de los perfiles de suelos que fueron realizados de acuerdo al USDA. Las dunas parabólicas, upsiloidales y longitudinales antiguas se caracterizan por no poseer actividad y presentar suaves pendientes, logrando un equilibrio natural con la vegetación. Poseen un tipo de horizonte preferentemente A-C, con profundidades no superiores a los 40 cm., estructura granular a bloques subangulares débiles. La clase textural es arenosa (a) a areno francosa (aF) y el color grada de pardo grisáceo a pardo grisáceo oscuro en profundidad en un matiz 10 YR. En profundidad existen moteados comunes de hierro difusos. La clasificación taxonómica es dominada por los suelos Typic Ustipsamment, no obstante, el sistema Putú y Chanco presenta una cantidad de suelos más variable, donde es posible encontrar suelos Aquic Ustipsamment. Palabras claves: dunas antiguas, suelos arenosos, pedogénesis-morfogénesis, Entisoles.

Two proposed models will be used to help answer a long observed question in the dynamics of \textit{Manduca sexta} and its related parasitoid wasps-Why is there a large difference in diversity in hyperparasitoid species between tobacco and other related plants such as tomato? Two stage structured differential equation models are presented. The first is a single patch model to study the changes in dynamics that occur between hosts, parasitoids, and hyperparasitoids as the amount of nicotine in the plant increases. The second is a two patch model that allows hyperparasitoids to choose between patches that are nicotine negative (i.e. tomato plants) and nicotine positive (i.e. tobacco plants). Both models will be used to investigate how host nicotine sequestration may impact hyperparasitoid diversity.

Doctor of Philosophy / Biochemistry and Molecular Biophysics Interdepartmental Program / Michael Kanost / Insects secrete antimicrobial peptides as part of the innate immune response. Most antimicrobial peptides from insects have antibacterial but not antifungal activity. We have characterized an antifungal peptide, diapausin-1 from hemolymph of a lepidopteran insect, Manduca sexta (tobacco hornworm). Diapausin-1 was isolated by size exclusion chromatography from hemolymph plasma of larvae that were previously injected with a yeast, Saccharomyces cerevisiae. Fractions containing activity against S. cerevisiae were analyzed by SDS-PAGE and MALDI-TOF MS/MS and found to contain a 45-residue peptide that was encoded by sequences identified in M. sexta transcriptome and genome databases. A cDNA for diapausin-1 was cloned from cDNA prepared from fat body RNA. Diapausin-1 is a member of the diapausin family of peptides, which includes members known to have antifungal activity. The M. sexta genome contains 14 genes with high similarity to diapausin-1, each with 6 conserved Cys residues. Diapausin-1 was produced as a recombinant protein in Escherichia coli. Purified recombinant diapausin-1 was active against S. cerevisiae, with IC₅₀ of 12 μM, but had no detectable activity against bacteria. Spores of some plant fungal pathogens treated with diapausin-1 had curled germination tubes or reduced and branched hyphal growth. Diapausin-1 mRNA level in fat body strongly increased after larvae were injected with yeast or with Micrococcus luteus. In addition, diapausin-1 mRNA levels increased in midgut and fat body at the wandering larval stage prior to pupation, suggesting developmental regulation of the gene. Our results indicate that synthesis of diapausin-1 is part of an antifungal innate immune response to infection in M. sexta. Biophysical analysis showed that diapausin-1 binds to the β-1,3 glucan component of the S. cerevisiae cell wall. A second insect peptide investigated in this project was M.sexta stress-response peptide 1(SRP1), an immune-related peptide upregulated under different stress conditions including immune-challenge. Preliminary results for NMR structure determination are presented. Most of the amino acid residue spin systems were assigned, and we determined the connectivities of many amino residues as a first step to solve the NMR structure. The circular dichroism spectrum of SRP1 indicates that the peptide lacks alpha-helical structure and may contain beta strands and turns.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Alimentos / La quinua es un cereal con excepcionales cualidades nutritivas y especialmente proteicas, es por ello la importancia del estudio realizado, donde se trabajó con quinua de distintas localidades de la VI región de Chile, para obtener harina de este grano y luego realizar un estudio de las propiedades químicas, bioquímicas y funcionales, evaluando su comportamiento y estabilidad en el tiempo, durante el almacenamiento en papel Kraft doble a tres temperaturas distintas: 20°, 30° y 40°C. Se determinó la cantidad de proteínas totales obteniéndose entre 11% y 14% de proteínas, no encontrándose diferencias significativas entre la harina pulida y sin pulir. Se obtuvo la cantidad de aminoácidos presentes en cada harina, encontrándose que la quinua contiene todos los aminoácidos, esenciales y no esenciales. Se evaluó la actividad de agua, que fue del orden de 0,51, valor que le confiere estabilidad a la harina desde el punto de vista microbiológico, durante el almacenamiento hubo una disminución de aw, lo que es más favorable para su estabilidad. El estudio de PAGE señaló que la quinua está compuesta por polipéptidos semejantes al tipo globulinas, cuyo perfil no se ve afectado por el tipo de harina, ni con la temperatura, ni tiempo de almacenamiento. La caracterización térmica señaló la presencia de dos endotermas: una en la zona de los almidones a 64,6°C y otra semejante a las endotermas de proteínas vegetales globulares, con una temperatura de desnaturalización de 99,2°C. El estudio de la actividad proteolítica total fue bajo y muy variable durante todo el tiempo de almacenamiento, por lo tanto no existe deterioro en la harina. Las propiedades funcionales de hidratación: capacidad de retención de agua y solubilidad, señalan que esta harina, o eventualmente aislados proteicos de quinua, podrían ser incluidos en nuevos alimentos como sopas con alto valor nutritivo pero de corta duración, ya que al tercer mes ocurre una disminución de estas propiedades, lo que se comprobó con espectroscopia UV, debido a la disminución de la concentración proteica extraída. Por último, se obtuvo los espectros de fluorescencia, para determinar si durante el almacenamiento de las harinas el triptófano sufría modificaciones de estructuras, arrojando resultados estables para las tres temperaturas de estudio. Se concluye que la harina de quinua de las diferentes localidades de la VI Región, desde el punto de vista proteico, se mantiene estable durante 7 meses de estudio en un envase de papel Kraft doble.

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / El presente trabajo tuvo por objetivo la obtención de un aislado proteico de quinua orgánica a pH 11, con materia prima proveniente de la VI Región. Se caracterizó desde el punto de vista químico, bioquímico y funcional. Los resultados se analizaron estadísticamente mediante el uso de análisis de varianza y test de Tukey y Duncan al 95 % de confianza. El aislado proteico se preparó mediante la extracción a pH 11 y precipitación a pH 5. Contenido de proteínas fue del 83,5% con una humedad del 6,8% valor bajo, lo que le confiere estabilidad en el tiempo. La composición de aminoácidos coincidió con lo descrito en la literatura, destacando su alto contenido de lisina y leucina sobrepasando al patrón propuesto por la FAO. En espectroscopia UV y de fluorescencia se tuvo como resultado que a pHs alcalinos se obtuvo mayor absorbancia y mayor intensidad de fluorescencia. En la caracterización de polipéptidos por PAGE nativa y desnaturante se pudo determinar los perfiles de proteínas de quinua y se comprobó que están compuestas principalmente por dos tipos de polipéptidos, albúminas del tipo 2S y globulinas 11S ambas estabilizadas por puentes disulfuro. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) dio como resultado que el aislado proteico de quinua A11 poseía poco grado de estructura cuando se analiza en medio acuoso y en medio alcalino (pH 9), esto sugiere que las proteínas quedan prácticamente desestructuradas, ya al momento de ser extraídas a pH 11. La solubilidad tendió a aumentar a pH alcalino siendo máxima a pH 11 con un 41,4%, por otro lado la capacidad de retención de agua (WHC) no fue afectada por el pH, registrándose una retención de agua entre 3,1 – 4,0 mL de agua por g de aislado proteico, esto lo hace muy útil en la elaboración y desarrollo de nuevos productos de panificación, embutidos y bebidas enriquecidas. Con respecto a la capacidad de absorción de agua (WIC) se puede decir que este mostró una gran velocidad inicial de absorción, con una absorción de agua máxima de 2,8 mL de agua/ g de aislado proteico. Por consiguiente se concluye que el aislado proteico de quinua A11 tiene una alta capacidad para ser utilizado como suplemento de otros alimentos como bebidas para deportista, embutidos, salchichas, sopas y en productos deshidratados, como por ejemplo en el desarrollo de alimentos funcionales altamente proteicos / The present work had by objective the obtention of a protein isolate at pH 11 of organic precedence quinua, originated at the VI Region. It was characterized from the chemical, biochemical and functional point of view. The results where statistically analyzed by means of analysis of variance and test of Tukey and Duncan at 95 % of confidence. The protein isolate was prepared by means of extraction at pH 11 and precipitation at pH 5. The protein content was 83.5 % with an humidity of 6.8% low value, that it confers stability in time to the product. The amino acidic composition correspond to the described in references, emphasizing the high content of lisine and leucine exceeding the pattern proposed by the FAO. In UV and fluorescence spectroscopy got as result a bigger fluorescence peak at alkaline pHs of the samples. In the characterization of polypeptides by native and denaturing PAGE it was possible to determine the protein profiles of quinua and it was verified that they are in mainly composed two types of polypeptides, albumin 2S and globulins 11S both stabilized by disulphur bridges. The differential scanning calorimetry (DSC) gave as result that protein isolate of quinua A11 has little degree of structure when it is analyzed in the middle watery and in the middle alkaline (pH 9), this suggests proteins are left practically without structure, already at the time of being extracted at pH 11. The solubility tended to increase at an alkaline range reaching peak values pH 11 with value of 41.4%, for other side the water holding capacity (WHC) was not affected by pH, registering a water retention between 3.1 - 4.0 mL of water by g of protein isolate , this is useful in the elaboration and new developments in baking industry, inlays and enriched drinks, with respect to the water imbibing capacity (WIC) can be said that this it showed a great initial speed of absorption, with a maximum water absorption of 2.8 mL of water per g. of isolate. Therefore in conclusion the protein isolate of quinua A11 has a high capacity and can be used like supplement of foods like drinks for sportsman, inlays, sausages, soups and in dehydrated products, like for example in highly protein the functional food development