Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e do Desenvolvimento, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-18T04:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / Os combustíveis fósseis são responsáveis por uma fração considerável da poluição que atinge os ecossistemas marinhos, sendo a gasolina e o óleo diesel são os mais consumidos no mundo. As macroalgas possuem grande importância ecológica em muitos ecossistemas marinhos, porém poucas pesquisas têm sido realizadas objetivando elucidar os efeitos de hidrocarbonetos derivados do petróleo sobre estes organismos, em comparação ao número de publicações que utilizam microalgas, invertebrados e vertebrados como objeto de estudo. Ulva lactuca (Chlorophyta) foi escolhida como modelo biológico neste estudo por ser uma espécie cosmopolita, conhecida por sua tolerância a ambientes impactados por efluentes domésticos e industriais e capacidade de bioacumular metais pesados. Os efeitos do óleo diesel e da gasolina, em combinações de concentrações (0,001%, 0,01%, 0,1%, 1,0%) e tempo de exposição (30 min, 1 h, 12 h, 24 h), foram investigados sobre a ultraestrutura, bioquímica e metabolômica de U. lactuca. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou que 1 h de exposição ao óleo diesel e à gasolina já é suficiente para provocar alterações drásticas na mucilagem dos talos, um efeito que se mantém após 12 h e 24 h de exposição. Com a análise citoquímica com Azul Brilhante de Coomassie (CBB) observou-se que a exposição à gasolina provoca desorganização e aglutinação da porção proteica citoplasmática, possivelmente atingindo sistemas enzimáticos das membranas das organelas, um efeito menos intenso nos talos expostos ao diesel. Flutuações nos conteúdos de clorofilas a e b e no perfil de carotenoides foram detectadas em talos expostos ao óleo diesel, embora tais diferenças não foram relacionadas à concentração do combustível ou ao tempo de exposição. A exposição ao diesel também causou redução no conteúdo de polifenóis em relação ao grupo controle e aumento dos conteúdos de açúcares solúveis e de amido, principalmente após 12 h. Talos expostos à gasolina também apresentaram alterações nos conteúdos de clorofilas a e b. Constatou-se que a redução dos teores de carotenóides e de polifenóis, e o aumento dos conteúdos de açúcares solúveis e de amido é função direta em relação ao tempo de exposição a este combustível. O conjunto de resultados obtidos por MEV, citoquímica e bioquímica indica que a exposição aguda de U. lactuca à gasolina causa danos mais intensos à estrutura celular do que a exposição ao diesel, possivelmente devido à alta permeabilidade dos hidrocarbonetos aromáticos e do etanol presentes na gasolina brasileira. Adicionalmente, verificou-se que os pigmentos fotossintetizantes e suas rotas biossintéticas são menos suscetíveis às agressões dos combustíveis. O aumento dos teores de açúcares solúveis e de amido nos talos expostos aos xenobióticos sugere que os hidrocarbonetos podem ser metabolizados via Ciclo do Ácido Cítrico, conferindo a esta espécie um papel importante desta espécie na biorremediação dos ecossistemas. Ademais, especula-se que os conteúdos de polifenóis, açúcares solúveis, amido, associados à citoquímica com CBB, podem ser usados em conjunto como biomarcadores para poluição por óleo diesel e gasolina em U. lactuca. O estudo do metaboloma via espectroscopia vibracional de infravermelho (FTIR) e análise multivariada de dados (HCA, PCA, k-means) permitiu discriminar a maioria das amostras segundo o xenobiótico de interesse. Quando os grupos expostos ao diesel e à gasolina foram analisados separadamente, a análise do intervalo espectral de absorbância das proteínas permitiu o melhor agrupamento das amostras. Os talos expostos ao óleo diesel foram melhor agrupados de acordo com a concentração deste xenobiótico, enquanto aqueles expostos à gasolina foram melhor discriminados de acordo com o tempo de exposição ao combustível. A abordagem analítica ao estudo do metaboloma de U. lactuca mostrou-se eficiente para discriminar alterações bioquímicas consoante à exposição aguda aos xenobióticos. Por se tratar de uma metodologia simples, rápida, sensível e barata possui potencial para desenvolvimento de protocolo de rotina a estudos de biomonitoramento.<br> / Abstract : Fossil fuels, such as gasoline and diesel oil account for substantial share of pollution that affects marine ecosystems. Seaweeds have important ecological roles in many ecosystems, but a few researches have been carried out aiming at to unravel the effects of oil derivatives on these organisms, comparatively to the observed for microalgae, invertebrates, and vertebrates. Ulva lactuca (Chlorophyta) was chosen as a biological model for this study due to its cosmopolitan habits, ability to bioaccumulate heavy metals, and tolerance to polluted environments by domestic and industrial effluents. In the present study the effects of diesel oil and gasoline, in combinations of concentrations (0,001%, 0,01%, 0,1%, and 1,0%) and times of exposure (30 min, 1 h, 12 h, and 24 h) were investigated on U. lactuca's ultrastructure, biochemistry, and metabolomics. Scanning electron microscopy (SEM) images, just after 1 h of exposure to diesel oil or to gasoline revealed drastic alterations in thalli mucilage that persist after 12 h and 24 h of exposure. Coomassie Brilliant Blue (CBB) cytochemistry analysis indicated that exposure to gasoline led to disorganization and agglutination of the cytoplasm protein fraction, possibly affecting enzymes bound to organelles' membranes. This effect was lesser intense in thalli exposed to diesel oil, which exhibited little alterations in cytoplasm. Diesel oil-exposed thalli exhibited changes in chlorophyll a and b contents and in carotenoid profile not related to diesel oil concentrations or exposure times. Diesel oil also decreased the polyphenol content and increased the soluble sugars and starch amounts, specially after 12 h exposure, followed by a decrease in these metabolites after 24 h exposure. Chlorophyll a and b contents also were altered in a way not related to concentrations or times of exposure in gasoline-treated thalli. A decrease in the carotenoid and polyphenol amounts and an increase in soluble sugars and starch contents positively correlated to time of exposure were detected in gasoline-treated groups. SEM, cytochemical, and biochemical analyzes revealed higher toxicity to U. lactuca of gasoline than diesel oil, possibly due to the high permeability of mono-aromatic hydrocarbons and ethanol from the Brazilian gasoline blend. Importantly, results also showed that photosynthetic pigments and their biosynthetic pathways resist in a certain extension to injuries caused by gasoline and diesel oil. Besides, the augmented amounts of soluble sugars and starch suggest that hydrocarbons may have been metabolized and incorporated into U. lactuca's energetic pathways, e.g. citric acid cycle. These results indicate that U. lactuca plays an important role on bioremediation of natural habitats. From these results, we suggest that polyphenols, soluble sugars, and starch contents, along with CBB cytochemistry could be used as biomarkers of diesel oil and gasoline pollution in U. lactuca. FTIR-based metabolomics studies followed by multivariate statistical analysis (HCA, PCA, k-means) efficiently discriminated most of the the exposed groups according to the xenobiotic. When diesel oil- and gasoline-exposed groups were analyzed separately, the most accurate clusters were obtained using the spectral window corresponding to the proteins absorbances. Diesel oil-exposed thalli were better clustered according to the concentration of xenobiotic, whereas gasoline-exposed thalli were better grouped according to the time of exposure to this fuel. Since the analytical approach to metabolomics showed to be simple, fast, cheap, and sensible, it is thought to have potential for further development of protocols of routine analysis in biomonitoring studies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/174891 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Pilatti, Fernanda Kokowicz |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Maraschin, Marcelo, Bouzon, Zenilda Laurita |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 143 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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