Potencial de utilização de Cistus ladanifer L. na vegetalização de áreas mineiras

Dissertação de mest., Gestão e Conservação da Natureza, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Univ. do Algarve, 2007

Efeitos a posteriori dos défices hídricos sobre a actividade fotossintética: mecanismos de fotoprotecção e sistema enzimático antioxidante

Tese de dout., Biologia (Fisiologia Vegetal), Faculdade de Engenharia dos Recursos Naturais, Univ. do Algarve, 2005

Searching biocompounds in marine natural extracts with potential use in tumor prevention and treatment

Cancer is a multistage process characterized by three stages: initiation, promotion and progression; and is one of the major killers worldwide. Oxidative stress acts as initiator in tumorigenesis; chronic inflammation promotes cancer; and apoptosis inactivation is an issue in cancer progression. In this study, it was investigated the antioxidant, antiinflammatory and antitumor properties of hexane, ether, chloroform, methanol and water extracts of five species of halophytes: A. macrostachyum, P. coronopus, J. acutus, C. edulis and A. halimus. Antioxidant activity was assessed by DPPH• and ABTS•+ methods, and the total phenolics content (TPC) was evaluated by the Folin-Ciocalteau method. The anti-inflammatory activity of the extracts was determined by the Griess method, and by evaluating the inhibition of NO production in LPS-stimulated RAW- 264.7 macrophages. The cytotoxic activity of the extracts against HepG2 and THP1 cell lines was estimated by the MTT assay, and the results obtained were further compared with the S17 non-tumor cell line. The induction of apoptosis of J. acutus ether extract was assessed by DAPI staining. The highest antioxidant activities was observed in C. edulis methanol and the J. acutus ether extracts against the DPPH• radical; and J. acutus ether and A. halimus ether extracts against the ABTS•+ radical. The methanol extracts of C. edulis and P. coronopus, and the ether extract of J. acutus revealed a high TPC. Generally the antioxidant activity had no correlation with the TPC. The A. halimus chloroform and P. coronopus hexane extracts demonstrated ability to reduce NO production in macrophages (> 50%), revealing their anti-inflammatory capacity. The ether extract of J. acutus showed high cytotoxicity against HepG2 cancer cells, with reduced cellular viability even at the lowest concentrations. This outcome was significantly lower than the obtained with the non-tumor cells (S17). This result was complemented by the induction of apoptosis.

Effect of high CO2 and ocean acidification on photosynthesis and response to oxidative stress in seagrasses

Climate change scenarios comprise significant modifications of the marine realm, notably ocean acidification and temperature increase, both direct consequences of the rising atmospheric CO2 concentration. These changes are likely to impact marine organisms and ecosystems, namely the valuable seagrass-dominated coastal habitats. The main objective of this thesis was to evaluate the photosynthetic and antioxidant responses of seagrasses to climate change, considering CO2, temperature and light as key drivers of these processes. The methodologies used to determine global antioxidant capacity and antioxidant enzymatic activity in seagrasses were optimized for the species Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, revealing identical defence mechanisms to those found in terrestrial plants. The detailed analysis and identification of photosynthetic pigments in Halophila ovalis, H.stipulacea, Zostera noltii, Z marina, Z. capricorni, Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, sampled across different climatic zones and depths, also revealed a similarity with terrestrial plants, both in carotenoid composition and in the pigment-based photoprotection mechanisms. Cymodocea nodosa plants from Ria Formosa were submitted to the combined effect of potentially stressful light and temperature ranges and showed considerable physiological tolerance, due to the combination of changes in the antioxidant system, activation of the VAZ cycle and accumulation of leaf soluble sugars, thus preventing the onset of oxidative stress. Cymodocea nodosa plants living in a naturally acidified environment near submarine volcanic vents in Vulcano Island (Italy) showed to be under oxidative stress despite the enhancement of the antioxidant capacity, phenolics concentration and carotenoids. Posidonia oceanica leaves loaded with epiphytes showed a significant increase in oxidative stress, despite the increase of antioxidant responses and the allocation of energetic resources to these protection mechanisms. Globally, the results show that seagrasses are physiologically able to deal with potentially stressful conditions from different origins, being plastic enough to avoid stress in many situations and to actively promote ulterior defence and repair mechanisms when under effective oxidative stress.

Comparing Zostera and Spartina environments in relation to carbon burial: a sedimentary and geochemical approach from Ria Formosa

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Incorporation of selenium on microalgae as supplement to artemia and zebrafish

Dissertação de mestrado, Aquacultura, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Inclusão da microalga (Phaedactylum tricornutum) em rações de acabamento para dourada: efeito na pigmentação e outros atributos da qualidade

Dissertação de mestrado, Aquacultura, Faculdade de Ciências e Tecnologias, Universidade do Algarve, 2015

Cultivo e avaliação do potencial da microalga Chlorella zofingiensis para a produção de biodiesel e produtos de valor acrescentado

O presente trabalho tem como objetivo o cultivo da microalga Chlorella zofingiensis, e a avaliação da sua potencial aplicação na produção de biodiesel e de produtos de valor acrescentado, de entre os quais se destacam os antioxidantes. Com o intuito da produção de biocombustível é necessário efetuar o cultivo da microalga num volume que permita a obtenção de elevada quantidade de biomassa para a concretização do trabalho. Além deste biocombustível, existe ainda a possibilidade de valorização de alguns produtos com valor comercial, como é o caso da astaxantina, a saber na área farmacêutica, alimentar ou até mesmo cosmética. O cultivo da microalga foi feito em meio Bold’s Basal Medium (BBM), inicialmente em matrazes de 5 L e, quando se obteve uma cultura suficientemente densa, inocularam-se fotobiorreatores de 50 L. Conseguiu-se atingir uma concentração máxima de 0,76 g/L, no reator de 5 L, após cerca de 6 semanas de ensaio. Por sua vez, em fotobiorreatores de 50 L, a concentração máxima obtida foi de 0,4 g/L, após 4 semanas de ensaio. Nestas culturas foi possível obter-se uma percentagem lipídica de 7 %, apresentado concentração de pigmentos por litro de cultura na ordem dos 10 mg/L, 4 mg/L e 2 mg/L de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, respetivamente. Com esta percentagem lipídica recuperaram-se 400 mg de óleo, obtendo-se posteriormente 280 mg de biodiesel. Pela análise à amostra de biodiesel obtida foi possível obter o perfil lipídico desta microalga, quando cultivada em meio BBM, sendo 41% de ácido palmítico (C16:0), 9% de ácido esteárico (C18:0), 27% de ácido oleico (C18:1) e 23% de ácido linoleico (C18:2). Os resultados obtidos mostram que a Chlorella zofingiensis é uma microalga com interesse potencial para a produção de clorofila e carotenóides, mas não para o óleo para a produção de biodiesel.

Carotenoids Biosynthesis – a review

As plantas sintetizam uma enorme variedade de metabolitos, que podem ser classificados em dois grupos, de acordo com as suas funções: metabolitos primários, que participam na nutrição e processos metabólicos essenciais no interior da própria planta, e metabolitos secundários (também referidos como produtos naturais), os quais influenciam as interacções ecológicas entre as plantas e o ambiente. Os carotenóides são metabolitos secundários derivados do isopreno. O isopentenil-pirofosfato (IPP) é a unidade básica para a biossíntese dos carotenóides. O esqueleto carbonado dos carotenóides é sintetizado por adição sucessiva das unidades em C5 que vão formar geranilgeranilpirofosfato, intermediário em C20 que por condensação origina a estrutura em C40. Recentemente assumia-se que todos os isoprenóides se sintetizavam a partir do acetil-CoA via ácido mevalónico. Estudos recentes mostraram que o percurso metabólico começa com a síntese do IPP via ácido mevalónico (MVA) e/ou via metileritritol 4-fosfato (MEP). Neste trabalho discutem-se os avanços no conhecimento destas diferentes vias m tabólicas assim como as enzimas e reacções envolvidas na biossíntese dos carotenóides a partir da unidade fundamental (IPP).

Antioxidantes como substâncias cosmetologicamente activas

A importância que os cosméticos têm hoje em dia é inegável. Este é um mercado crescente, sobretudo na área de produtos que visem cuidar da pele, não só apostando na manutenção e recuperação de uma pele saudável e com boa aparência, como na prevenção de possíveis alterações a que a pele está sujeita. O uso de antioxidantes em cosmetologia é assim uma prática cada vez mais frequente, tanto na sua vertente oral como tópica, contudo ainda se têm que efectuar muitos mais estudos, não só de modo a averiguar a segurança do uso destes compostos a longo prazo, como também para descobrir novos sinergismos entre moléculas e sobretudo novas formas de veiculação. Nesta dissertação são abordados diferentes aspectos introdutórios, tais como o envelhecimento cutâneo – tanto na sua vertente intrínseca, como extrínseca – radicais livres e stress oxidativo, e respectivos mecanismos de defesa, de forma a facilitar a compreensão sobre alguns aspectos sobre antioxidantes específicos, nomeadamente: vitamina A, E, C, coenzima Q10, carotenóides e polifenóis.

Análise da associação dos herbicidas Metribuzin e Cloazone como modelo para o estudo do sinergismo entre herbicidas

Hipotetiza-se que haja sinergismo na associação de herbicidas inibidores do fotossistema II e da síntese de carotenóides, pelos seus mecanismos de ação específicos. Com o objetivo de demonstrar a existência de sinergismo na associação de herbicidas pertencentes a estes dois grupos foram conduzidos trabalhos em laboratório, casa-de-vegetação e a campo. Em laboratório avaliou-se a interação de metribuzin e clomazone através da estimativa do estresse oxidativo gerado pela associação, em plantas de girassol, com a determinação dos níveis de malondialdeído e extravasamento eletrolítico. Em casa-de-vegetação, plantas de girassol foram tratadas com os mesmos herbicidas e foram tomadas amostras para eletromicrografias que produziram visualização dos cloroplastos tratados e não tratados. Também foram aplicados tratamentos a fim de permitir a formação de curvas de resposta às doses dos mesmos herbicidas, com a representação das doses causadoras de 50% de efeito em isobologramas. Avaliou-se também o impacto da associação metribuzin e clomazone sobre as relações de interferência entre soja e girassol, pelo delineamento dialélico A campo foram conduzidos experimentos de controle de Bidens pilosa infestando a cultura da soja com os herbicidas metribuzin e clomazone. Para avaliar a seletividade das associações, conduziu-se experimentos com a cultura da soja, onde testou-se metribuzin e clomazone e com a cultura do milho, testando-se atrazine e isoxaflutole. Nos trabalhos com malondialdeído, extravasamento eletrolítico e eletromicrografias, obteve-se sinergismo valendo-se do método de Colby. No ensaio de curvas de resposta, a variável massa seca apresentou probabilidade de sinergismo de 0,90 em uma combinação. No dialélico, a associação dos produtos reduziu a tolerância da soja ao metribuzin e à sua associação com clomazone. No controle de B. pilosa, as variáveis percentual de cobertura e controle demonstraram sinergismo pelo método de Limpel. Na avaliação de seletividade, não se observou nenhum dano resultante da associação dos herbicidas.

Dinâmica molecular investigada com pulsos de femto-segundos

Técnicas experimentais de óptica não-linear resolvidas no tempo são capazes, em diversas situações, de fornecer mais informações sobre a dinâmica e estrutura molecular do que técnicas sem nenhuma resolução temporal. Nesta tese investigou-se três sistemas com técnicas espectroscópicas resolvidas no tempo, utilizando pulsos ultra-curtos de um sistema LASER amplificado, baseado em cristal de Ti:Safira, e de amplificadores ópticos paramétricos. Para este estudo foram implementadas e analisadas quatro diferentes técnicas espectroscópicas resolvidas no tempo: Espalhamento Raman anti-Stokes Coerente (CARS), Espalhamento hiper-Rayleigh Resolvido no Tempo (TRHRS), Bombeio-Prova e Bombeio- Depleção-Prova. O três sistemas investigados apresentam um grau crescente de complexidade nas suas dinâmicas e interações com o meio. O primeiro dos sistemas estudados foi a dinâmica da molécula de H2 no regime de impacto, na presença de moléculas e átomos perturbadores (N2 e He). Foi possível determinar, pela primeira vez, coeficientes de alargamento para o ramo Q devido à colisões entre H2+H2 utilizando a técnica de CARS resolvido temporalmente, bem como novos coeficientes para o deslocamento das linhas. O emprego da mesma técnica em sistemas binários lançou mais luz sobre a possibilidade de existir alguma não-homogeneidade em tais tipos de colisões. O segundo experimento investigou a dinâmica de relaxação orientacional da acetonitrila em solução utilizando a nova técnica de TRHRS; esta foi desenvolvida e testada com sucesso pela primeira vez neste trabalho. Um modelamento teórico mostra que dentro do modelo de Debye para a difusão rotacional, tempos associados ao terceiro momento do tempo de difusão (τ3) e ao primeiro momento (τ1) devem ser observados. Os resultados experimentais para a acetonitrila apresentam um decaimento consistente com este modelo (τ3~850 fs), concordando também com valores derivados de resultados experimentais e teóricos obtidos por outros métodos. Além disso, também foi observado experimentalmente uma segunda componente mais rápida (~50 fs), que não pôde ser explicada dentro do modelo de difusão rotacional livre. Esta componente foi atribuída a efeitos reorientacionais coletivos em conjunto com efeitos de superposição temporal de pulsos. A interpretação do sinal desta nova técnica foi testada com sucesso realizando o experimento em tetracloreto de carbono.O terceiro sistema investigado foi a dinâmica de relaxação de energia intramolecular de carotenóides. A principal questão, da vii existência ou não de estados eletrônicos adicionais, foi abordada utilizando uma modificação da técnica de Bombeio e Prova, denominada de Bombeio-Depleção-Prova. A técnica de Bombeio-Depleção-Prova foi pela primeira vez utilizada em carotenóides, possibilitando observar dinâmicas nunca vistas por qualquer outra técnica experimental. Dentro da resolução temporal dos experimentos realizados, a presença de novos estados eletrônicos em carotenóides livres em solução é descartada. Além disso, uma nova ferramenta de análise de dados foi desenvolvida. A análise de alvos espectrais baseada em um algoritmo evolutivo trouxe mais argumentos para o modelo clássico de três níveis. A dinâmica de carotenóides livres em solução foi comparada com sua dinâmica quando inseridos no complexo fotossintético de coleta de luz (LH2) da bactéria púrpura, utilizando para isso a técnica de Bombeio e Prova. Os resultados obtidos mostram um sistema de níveis de energia mais complexo do que quando o carotenóide está livre em solução. Esta modificação devido ao ambiente é possivelmente gerada pela quebra de simetria do carotenóide quando inserido no complexo LH2, possibilitando o cruzamento entre sistemas (singlete-triplete).

Ação extra nuclear do ácido retinóico via espécies reativas do oxigênio em células de sertoli

Durante a respiração celular, cerca de 1 a 3% do oxigênio metabolizado produz espécies reativas de oxigênio (ERO). Entretanto, para defender o organismo do efeito dessas espécies, existem vários sistemas antioxidantes, dependendo do organismo, da célula ou do tecido em questão. A Vitamina A (retinol) e seu derivados exercem uma infinidade de efeitos em diversos processos biológicos, destacando-se a embriogênese, visão, regulação de processos inflamatórios, crescimento, proliferação e diferenciação de células normais e neoplásicas. Embora o potencial antioxidante da vitamina A e carotenóides tenha sido descrito primeiramente, sabe-se hoje que, sob diferentes condições, essas moléculas podem se comportar de uma maneira pró-oxidante. Por isso, atualmente são melhores descritas como moléculas redox ativas. Apesar dos nossos trabalhos anteriores demonstrarem um efeito pró-oxidante do retinol em culturas de células de Sertoli, o mecanismo exato pelo qual esse efeito é verificado permanece a ser elucidado. Uma vez que o ácido retinóico (AR) é o metabólito mais ativo do retinol, foram verificados os efeitos da suplementação de AR em culturas de células de Sertoli, com o objetivo de verificar se os efeitos anteriormente observados com o retinol devem-se à metabolização do mesmo a AR. Nossos resultados mostraram que o AR em baixas doses não aumentou os níveis de TBARS. Além disso, na concentração de 1 nM o AR foi capaz de diminuir os níveis de TBARS. Entretanto, quando as células foram tratadas com altas doses de AR foi observado um aumento destes níveis, além de uma diminuição da viabilidade celular. Uma vez que altas doses de AR induziram um aumento na lipoperoxidação e diminuíram a viabilidade celular, nós decidimos investigar somente os efeitos de doses fisiológicas (nM) de AR. Foram dosadas as atividades da SOD, CAT e GPx em células de Sertoli tratadas com AR. A atividade da SOD encontrou-se aumentada em todas as doses testadas. A atividade da GPx mostrou-se aumentada nas células tratadas com 0,1 nM, 1 nM e 10 nM e a atividade da CAT aumentou somente com 1 nM de AR. Esses resultados sugerem que o AR em doses fisiológicas aumenta a atividade das enzimas antioxidantes, protegendo, assim, as células do estresse oxidativo, como pode ser observado nos índices de lipoperoxidação e viabilidade celular. Todavia, o mecanismo pelo qual o AR induz a geração de ERO é desconhecido. Então nós decidimos verificar a ação anti ou pró-oxidante in vitro do AR. Na concentração suprafisiológica de 10 M, AR foi capaz de degradar a 2-deoxiribose, um substrato específico do radical hidroxil, sugerindo que a auto-oxidação do mesmo é capaz de gerar radicais livres. Além disso, o potencial antioxidante total do AR foi avaliado: altas concentrações de AR (1–10 M) aumentaram a geração de radicais livres. Esses resultados demonstram, pela primeira vez, que o ácido retinóico é capaz de gerar radicais livres e sugerem, pelo menos em parte, que alguns efeitos induzidos por AR podem ser mediados por ERO geradas a partir da degradação espontânea do ácido retinóico. Classicamente, os efeitos biológicos dos retinóides estão relacionados à sua conversão em ácido retinóico através da modulação da expressão de genes. Entretanto, recentes trabalhos têm demonstrado que os retinóides possuem ações biológicas que não envolvem sua interação com receptores nucleares. Assim, alguns autores sugerem que o mecanismo de regulação dos retinóides também seja por modificação do estado redox celular. As concentrações de AR utilizadas nesse trabalho variaram de faixa do fisiológico até a do farmacológico. Sabe-se que as células de Sertoli sintetizam AR a partir do retinol circulante; isso pode ser uma das explicações dos efeitos observados em células de Sertoli tratadas com altas doses de retinol, uma vez que a metabolização de grandes concentrações de retinol poderia acarretar uma grande formação de ácido retinóico.

Novo sistema hidropónico aplicado à produção do tomate cereja (Lycopersicum esculentum Mill. var Moscatel RZ)

A hidroponia é uma técnica poderosa na utilização eficiente dos recursos agrícolas, pois permite um ganho quer na produtividade, quer na qualidade do fruto. Atualmente os sistemas hidropónicos utilizados em plantas de médio porte não são os mais adequados, sendo esta uma área a explorar. Neste trabalho criou-se um novo sistema hidropónico (Deep Large Flow Technique- DLFT) para aplicação a plantas de médio porte e avaliou-se o seu impacto no crescimento, produtividade, biomassa e qualidade do tomate cereja (Solanum lycopersicum var. Moscatel RZ). O sistema de cultivo tradicional (solo) e semi-hidropónico (suporte com fibra de coco) serviram como base de comparação. Observou-se que após 31 dias as plantas cultivadas no novo sistema hidropónico obtiveram um crescimento acentuado, apresentando 3x mais frutos. Em termos de produtividade, os sistemas hidropónicos foram iguais, sendo o sistema tradicional 4x inferior. O total de biomassa foi significativamente maior no novo sistema hidropónico, com mais 20% e 88% que o sistema semi-hidropónico e tradicional, respetivamente. As plantas produzidas no sistema DLFT apresentaram frutos com qualidade superior, com um rácio de monossacarídeos/acidez de 6,6 mg/g. O conteúdo total de ácidos gordos nos frutos cultivados com este sistema foi 39% e 44% superior aos do semihidropónico e do tradicional. Contrariamente, o conteúdo de flavonóides foi inferior nos frutos cultivados com o novo sistema hidropónico, tendo os frutos do sistema tradicional e do sistema semi-hidropónico 40% e 10% maior teor desta família de compostos. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que a utilização do novo sistema hidropónico na produção de plantas de médio porte, aumenta o crescimento, a acumulação de biomassa e a qualidade do fruto. Assim, permite ao produtor reduzir os custos, rentabilizar a produção (menor tempo de produção), valorizar a biomassa da planta e aumentar a qualidade do produto. Também, através dos teores de carotenóides, ácidos gordos e polifenóis poderá inferir-se que ocorreu um menor impato dos stressses abióticos subjacentes aos sistemas nas plantas produzidas pelo sistema DLFT.

Variação no conteúdo protéico e pigmentar em variantes cromáticas de Gracilaria domingensis nas populações naturais de Rio do Fogo-RN, BRASIL

The seaweed Gracilaria domingensis is a common species in the coast of Rio Grande do Norte. This species lives in the intertidal zone, where colour strains (red, green and brown) co-occur during the whole year. Seaweeds that live in this region are exposed to daily changes and to the rhythm of the tide. During the low tide they are exposed to dissection, hiper-or hipo-osmotic shock, high temperatures and high irradiance. The aim of this study was to analyze whether the pigment and protein content of the colour strains of G. domingensis is affected by some environmental parameters in a temporal scale. The seaweeds were collected during 10 months in the seashore of Rio do Fogo (RN). The total soluble proteins and the phycobiliprotein were extracted in phosphate buffer and the carotenoids were analyzed by a standardized method through HPLC-UV. The pigments analysis showed that phycoerithrin is the most abundant pigment in the three strains. This pigment was strongly correlated with nitrogen and the photosynthetically active radiation. Chlorophyll presented higher concentrations than carotenoids during the whole, but the ratio carotenoid/chlorophyll-a was modified by incident radiation. The most abundant carotenoid was ß-carotene and zeaxanthin, which had higher concentrations in the higher radiation months. The concentration increase of zeaxanthin in this period indicated a photoprotective response of the seaweed. The three strains presented a pigment profile that indicates different radiation tolerance profile. Our results pointed that the green strain is better adapted to high irradiance levels than the red and brown strains