A presente tese descreve o estudo cinético e mecanístico da desativação do estado singlete- e triplete-excitado de flavinas por esteróis (colesterol e ergosterol), vitamina D, coenzima Q10, vitamina K, ácidos graxos e metabólitos da cafeína. Através da análise de Stern-Volmer da supressão de fluorescência da riboflavina pelo colesterol, ergosterol, vitamina D, vitamina K, e pela coenzima Q10 observa-se que o estado singlete excitado da riboflavina é desativado com constante de velocidade superior ao limite da difusão. No entanto, a presença de colesterol, ergosterol, vitamina D, vitamina K e coenzima Q10 não afeta o tempo de vida do estado singlete excitado da riboflavina como demonstrado por experimentos de contagem de fótons resolvido no tempo sugerindo a formação de um complexo precursor [riboflavina...substrato]. O complexo 1:1 formado entre a riboflavina e a vitamina D apresenta Ka = 4 x 104 ± 3 mol⋅L-1 a 25 0C com ΔH0 = -36 ± 7 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = -5 ± 3 J⋅mol-1 ⋅K-1. O complexo 1:1 entre a riboflavina e a vitamina K (vit K) e a riboflavina com a coenzima Q10 (CoQ10) apresentam Ka = 1 x 103 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -110 ± 22 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = 51 ± 9 J ⋅mol-1⋅K-1 para a vit K e Ka = 4 x 102 ± 1 mol⋅L-1, ΔH0 = -120 ± 27 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 41 ± 7 J ⋅mol-1⋅K-1 para a CoQ10 a 25 0C. Para a desativação do estado triplete da riboflavina, foram obtidas constantes bimoleculares de velocidade variando de 1,4 x 108 L ⋅mol-1⋅s-1 (vit D) a 1,4 x 109 L ⋅mol-1⋅s-1 (CoQ10). Observa-se supressão da emissão de fluorescência da riboflavina na presença de metabolitos da cafeína, no entanto, sem alterar o tempo de vida do estado singlete excitado da riboflavina sugerindo a formação de um complexo precursor [riboflavina...substrato]. O complexo formado entre a riboflavina e os metabólitos da cafeína apresentam Ka = 295 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -45 ± 8 kJ⋅mol-1 e ΔS0 = 12 ± 1 J⋅mol-1⋅K-1 para o ácido 1,7-dimetil úrico, Ka = 289 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = -38 ± 5 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 9 ± 2 J ⋅mol-1⋅K-1 para o ácido 1-metil úrico e Ka = 275 ± 1 mol⋅L-1 com ΔH0 = 16 ± 3 kJ ⋅mol-1 e ΔS0 = 6 ± 1J ⋅mol-1⋅K-1 para a 1,7-dimetilxantina a 25 0C. Para a desativação do estado triplete da riboflavina, foram obtidas constantes de velocidade de 3kq = 4,2 x 108 L.mol-1.s-1 para a 1,7-dimetilxantina, 3kq = 1,0 x 108 L.mol-1.s-1 para o ácido 1,7-dimetil úrico e 3kq = 1,4 x 108 L.mol-1.s-1 para o ácido 1-metil úrico. Os ésteres metílicos (oleato de metila, ácido linoléico conjugado (CLA), linoleato de metila, linolenato de metila, araquidonato de metila, eicosapentanoato de metila, e docosahexanoato de metila) não desativam o estado singlete-excitado da riboflavina. Entretanto, os ésteres metílicos se mostraram reativos frente ao estado triplete da riboflavina com constantes de velocidades 3kq variando de 8,4 x 105 a 3,3 x 107 L⋅smol-1 ⋅s-1 com uma dependência linear do número de hidrogênios bis-alílicos com excessão do CLA. / The present thesis describes the kinetic and mechanistic studies of flavin singlet- and triplet-excited states deactivation by sterols (ergosterol and cholesterol), vitamin D, coenzyme Q10, vitamin K, fatty acids, and caffeine metabolites. From the Stern-Volmer analysis of the riboflavin fluorescence quenching by cholesterol, ergosterol, vitamin D, vitamin K and coenzyme Q10, it is noted that the singlet-excited state of riboflavin is deactivated with a rate constant exceeding the diffusion limit. However, the presence of cholesterol, ergosterol, vitamin D, vitamin K, coenzyme Q10 did not affect the lifetime of singlet-excited riboflavin as probed by single photon counting experiments suggesting the formation of a ground-state precursor complex [riboflavin ...substrate]. The 1:1 complex formed between riboflavin and vitamin D showed Ka = 4 x 104 ± 3 mol⋅L-1 a 25 0C with ΔH0 = -36 ± 7 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = -5 ± 3 J⋅mol-1 ⋅K-1. The 1:1 complex formed between riboflavin and vitamin K (vit K) and riboflavin with coenzyme Q10 (CoQ10) showed Ka = 1 x 103 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -110 ± 22 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = 51 ± 9 J ⋅mol-1⋅K-1 for vit K e Ka =4 x 102 ± 1 mol⋅L-1, ΔH0 = -120 ± 27 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 41 ± 7 J ⋅mol-1⋅K-1 for CoQ10 a 25 0C. For the deactivation of triplet riboflavin, bimolecular rate constants were found to vary from 1,4 x 108 L ⋅mol-1⋅s-1 (vit D) a 1,4 x 109 L ⋅mol-1⋅s-1 (CoQ10). The caffeine metabolites quench fluorescence emission of riboflavin however, without affecting the lifetime of the singlet-excited state, suggesting the formation of a ground state precursor complex [riboflavin ... substrate]. The complex formed between riboflavin and caffeine metabolites showed Ka = 295 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -45 ± 8 kJ⋅mol-1 and ΔS0 = 12 ± 1 J⋅mol-1⋅K-1for 1,7-dimetyl uric acid, Ka = 289 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = -38 ± 5 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 9 ± 2 J ⋅mol-1⋅K-1 for 1-methyl uric acid and Ka = 275 ± 1 mol⋅L-1 with ΔH0 = 16 ± 3 kJ ⋅mol-1 and ΔS0 = 6 ± 1J ⋅mol-1⋅K-1 for 1,7-dimethylxanthine at 25 0C. For the deactivation of triplet riboflavin, rate constant were obtained with 3kq = 4,2 x 108 L.mol-1.s-1 para a 1,7-dimethylxanthine, 3kq = 1,0 x 108 L.mol-1.s-1 for 1,7-dimethyl uric acid, and 3kq = 1,4 x 108 L.mol-1.s-1 for 1-methyl uric acid. The methyl esters (methyl oleate, conjugated linoleic acid (CLA), methyl linoleate, methyl linoleate, methyl arachidonate, methyl eicosapentanoate, and methyl docosahexanoate) did not quench the singlet-excited riboflavin. However, the methyl esters were shown to be reactive towards triplet riboflavin with rate constants ranging from 8,4 x 105 a 3,3 x 107 L⋅mol-1 ⋅s-1and depending linearly with the number of bis-allylic hydrogens with exception to CLA.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-16122015-110448 |
| Date | 18 September 2015 |
| Creators | Regina Spricigo Scurachio |
| Contributors | Daniel Rodrigues Cardoso, Mauricio da Silva Baptista, Rose Maria Carlos |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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