Efeitos do cobre na macrófita potamogeton pectinatus L. e sua possível utilização o monitoramento ou remediação de ambientes aquáticos contaminados por este metal

O cobre é um metal essencial para as plantas, porém considerado tóxico quando em elevadas concentrações na água. No caso de macrófitas aquáticas já foi demonstrado que este metal inibe o processo fotossintético e provoca alterações pigmentares. Neste contexto, expusemos (96h) a macrófita aquática Potamogeton pectinatus (L.) à diferentes concentrações de cobre 1, 10, 100 e 1000 µM para avaliar o potencial bioacumulador da planta, e às concentrações de 1, 10 e 100 µM de Cu para verificar os possíveis efeitos do metal na taxa fotossintética (24 e 96h) em diferentes intensidades luminosas (17, 100, 300 e 500 µmol/m2 /s), no teor pigmentar (96h) e no crescimento das macrófitas (30 dias). Para os experimentos de bioacumulação mantivemos um grupo de plantas controle (sem adição de cobre no meio), enquanto que para os outros testes mantivemos um grupo controle e um grupo em solução nutritiva de Hoagland 100%, que contem cobre e outros micronutrientes em concentrações ideais para sobrevivência e crescimento de P. pectinatus. Nossos resultados mostram que a macrófita P. pectinatus é capaz de acumular altas concentrações de cobre, sendo que este acúmulo aumenta com a elevação dos níveis do metal na água. Apesar de basicamente não haver diferença estatística entre a concentração do metal nos diferentes órgãos da planta, as raízes mostraram-se capazes de acumular mais cobre que as folhas e caule com base no fator de bioconcentração. Com relação aos teores de clorofila “a”, “b” e carotenoides, estes foram menores nas folhas das plantas controle em comparação com as plantas em solução de Hogland, mas esta diferença só foi significativa nas plantas expostas ao cobre, que apresentaram menor concentração dos teores pigmentares já à 1 µM de Cu. Quanto à fotossíntese, em 24h de exposição, novamente observamos um efeito negativo da ausência e presença de cobre nas concentrações de 1, 10 e 100 µM, bem como, um efeito da luminosidade, de forma que as plantas em solução de Hoagland apresentaram maior taxa fotossintética quando em 100 µmol/m2 /s. Em virtude de um aumento na respiração em 96h, a fotossíntese, quando ocorreu, foi menor que em 24h e não diferiu entre os grupos e luminosidade. Em relação ao crescimento, as plantas perderam biomassa, mas mantiveram seus comprimentos e apenas aquelas em solução de Hoagland aumentaram seu número de folhas. Ainda, verificou-se clorose e necrose nas plantas controle e expostas ao cobre. Diante do exposto, concluímos que a macrófita P. pectinatus acumula altas concentrações de cobre, principalmente na raiz, sendo capaz e refletir as concentrações do metal no meio. Esta condição, sugere seu uso no biomonitoramento e fitorremediação de locais contaminados por cobre. Por outro lado, elas mostram-se sensíveis ao metal pela redução no teor pigmentar e fotossíntese, sugerindo estes como mecanismos toxicidade do cobre.

Síntese e caracterização de ligantes oximas e tiossemicarbazonas e seus complexos

Este trabalho apresenta a síntese e caracterização de cinco ligantes e quatro complexos derivados de oximas e tiossemicarbazonas. Entre essas, discutem-se as estruturas cristalinas/moleculares determinadas por difração de raios-X em monocristais: do ligante 4-feniltiossemicarbazida-isatina (Ligante 5), do complexo piridina-salicilaldeído-4- feniltiossemicarbazona de niquel (II) (Complexo 1), e do bis-4-feniltiossemicarbazonaisatina de chumbo(II) (Complexo 2). A estrutura do Ligante 5 cristaliza no sistema monoclínico, grupo espacial P21/c, com parâmetros de cela a = 6,3227(2) Å, b = 15,7973(7) Å, c = 14,4572(6) Å, β = 93,9330(10)°, V = 1440,61(10) Å3 , Z = 4. O refinamento da estrutura convergiu aos índices de discordância finais R1 = 0,0520, wR2 = 0,1471. Observa-se ainda a ocorrência de interações intermoleculares do tipo ligações de hidrogênio clássicas [N18−H3---O1′ 2,907(2)Å], com a formação de estruturas dímeras inter-relacionadas por simetria dentro da cela cristalina. Para a estrutura cristalina do Complexo 1, observa-se NC=4, e geometria de coordenação quadrada plana, onde o ligante saliciladeído-4-feniltiossemicarbazida comporta-se como quelante tridentado, e completando a esfera de coordenação do centro metálico temos uma molécula de piridina. A estrutura cristaliza no sistema monoclínico, grupo espacial P21/m, parâmetros de cela a = 12,8211(2) Å, b = 5,73370(10) Å, c = 23,9950(4) Å, β = 101,0910(10)°, V = 1730,98(5) Å3 , índices de discordância finais R1= 0,0320, wR2 = 0,0888, Z=3. O Complexo 1 apresenta ainda interações intermoleculares do tipo [N(3)-H(3)---S(1) = 3,5838(17)º, N(3)–H(3A)---S(1) = 160,91(19)º], formando estruturas dímeras e ligação de hidrogênio intramolecular não-clássica do tipo [C(10)-H(10)---N(2) = 2,838(2)º e C(10) – H(10)---N(2) = 122º]. A estrutura cristalina do complexo 2, apresenta duas formas independentes (uma com centro representado por Pb1 e outra por Pb2). Para a unidade com Pb1 temos o complexo composto por duas unidades do Ligante 5, que comportam-se como quelantes tridentados, e a esfera de coordenação é completada por interações intermoleculares do tipo η 2 areno π e através da ligação polarizada com o O1 da moléculas vizinha, o que confere ao íon Pb1 NC=9. A unidade Pb2 apresenta apenas as duas unidades do Ligante 5 coordenadas conferindo-lhe NC=6. A estrutura cristaliza no sistema monoclínico, grupo espacial C2/c, parâmetros de cela a = 37,9747(6) Å, b= 9,51280(10) Å, c = 31,4378(5) Å, β = 125,951(2)°, V= 9193,5(2) Å3 , Z = 4, índices de discordância finais= R1 = 0,0643, wR2 = 0,1227.

Síntese e caracterização de ligantes nitrogenados derivados de isatina, 4-benziltiossemicarbazida e seus complexos com metais d¹º

Neste trabalho são apresentadas e discutidas as estruturas cristalinas e moleculares do ligante (1), isatina-3-(toluilsulfono-hidrazona), dos complexos [bis(2-acetilpiridina-N4 - benziltiossemicarbazona-N,N,S)Cd(II)], (1), [bis (isatina-3-N4 -benziltiossemicarbazonaN,S)Hg(II)].Etanol, (2) e [bis (isatina-3-N4 -benziltiossemicarbazona-N,S,O)Zn(II)].DMF, (3). Cristais amarelos vítreos do ligante (1) foram obtidos a partir da evaporação lenta de etanol do ensaio de cristalização. Seus dados cristalográficos indicam que duas moléculas interagem através de ligações de hidrogênio do tipo N1-H···O1, formando unidades dímeras. A reação entre 2-acetilpiridina-N4 -benziltiossemicarbazona e Cd(CH3COO)2.2H2O, em presença de etanol, KOH, e após evaporação lenta da mistura de acetona e DMF(2:1), resultou em cristais amarelos do complexo (1). As interações do tipo C(10)-H(10)···S(1)···H(1)-N(4), e N(8)- H(29)⋅⋅⋅S(2) permitem a dimerização do complexo, e a formação de uma cadeia unidimensional. Os cristais laranja do complexo (2) foram obtidos da reação entre o ligante isatina-3-N4 -benziltiossemicarbazona e Hg(NO3)2.H2O, na presença de metanol, KOH, e após evaporação lenta de uma mistura de tolueno e acetona (2:1). As moléculas do complexo (2) estão associadas por ligações de hidrogênio do tipo N(63)-H(4)···O(21), essas interações centrossimétricas conduzem a formação de dímeros. A reação entre o ligante isatina-3-N4 - benziltiossemicarbazona e Zn(CH3COO)2.2H2O, em presença de etanol e KOH resultou em cristais de coloração laranja do complexo (3). A estrutura do complexo apresenta múltiplas ligações de hidrogênio, com formação de dímeros através das interações N1-H1···O1 e C3- H3···N(7). Os dímeros associam-se por interações N4-H4···O2 numa cadeia unidimensional ao longo da direção cristalográfica [100]. A polimerização bidimensional é observada 7 considerando-se as interações do tipo C20-H20···S1, N8-H8···S2 ao longo da direção cristalográfica [010], bem como das interações, N5-H5···O3DMF e C31-H31B···Car, que ocorrem através da molécula de solvente DMF.

Desenvolvimento de método para determinação de ferro e cobre em vinho por espectrofotometria empregando DLLME

Este trabalho propõe o desenvolvimento de métodos de preparo de amostra empregando a microextração líquido-líquido dispersiva (DLLME) para a extração e pré- concentração de Fe e Cu em vinho, seguido da determinação espectrofotométrica na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). Nas extrações por DLLME, a complexação de Fe e Cu foi feita com pirrolidina ditiocarbamato de amônio (APDC) e dietilditiocarbamato de sódio (DDTC), respectivamente. Para a DLLME, foi usada uma mistura apropriada de pequenos volumes de dois solventes, um extrator e outro dispersor, a qual foi rapidamente injetada na amostra aquosa, ocorrendo à formação de uma dispersão e a extração praticamente instantânea dos analitos. Na otimização da DLLME para extração de Fe foram avaliados alguns parâmetros como, tipo de solvente extrator (C2Cl4, 80 µL) e dispersor (acetonitrila, 1300 µL) e seus volumes, pH (3,0), concentração do APDC (1%, m/v), adição de NaCl (0,02 mol L -1 ) e tempo de extração. Para extração de Cu foi aplicado um planejamento fatorial completo 25 para avaliar a influência de cinco variáveis independentes: volume dos solventes dispersor (acetonitrila, 1600 µL) e extrator (CCl4, 60 µL), concentração de DDTC (2%, m/v), pH (3,0) e concentração de NaCl. Após a otimização das condições para Fe, a curva de calibração com adição de analito foi linear entre 0,2 e 2,5 mg L-1 para vinho branco (R2 = 0,9985) e para vinho tinto (R2 = 0,9988). Para Cu, a curva de calibração com adição de analito foi linear entre 0,05 e 1,0 mg L-1 para vinho branco (R2 = 0,9995) e para vinho tinto (R2 = 0,9986). Os limites de quantificação foram de 0,75 e 0,37 mg L-1 para Fe e Cu, respectivamente. A exatidão foi avaliada utilizando ensaio de recuperação, as quais variaram entre 96% e 112%, com desvio padrão relativo inferior a 8%. Os métodos foram aplicados para 5 amostras de vinho branco e 5 amostras de vinho tinto, obtendo-se concentrações entre 1,3 e 5,3 e entre 2,5 e 4,4 mg L-1 para Fe e entre 0,4 e 1,5 e entre 0,9 e 2,5 mg L-1 para Cu, respectivamente. Os métodos desenvolvidos para a extração e pré-concentração de Fe e Cu em vinhos por DLLME e quantificação por UV-Vis mostraram-se adequados, em termos de linearidade, exatidão e precisão.

Caracterização transcricional dos genes CTR1 e ATP7B no peixe Poecilia vivipara: efeitos do cobre e da salinidade

Em peixes, o cobre (Cu) é absorvido a partir da água, via branquial, e pela ingestão de água e alimento, via gastrintestinal. Para evitar reações não específicas prejudiciais e suprir proteínas dependentes de Cu, existem transportadores específicos, como as proteínas de absorção de alta afinidade ao Cu (CTR1) e as Cu-ATPases (ATP7), que auxiliam na translocação intracelular do metal. No presente estudo, os genes CTR1 e ATP7B foram identificados em Poecilia vivipara e os seus transcritos foram quantificados por RT-qPCR nas brânquias, no fígado e no intestino de guarús expostos (96 h) ao Cu (0, 5, 9 e 20 µg/L) em água doce e salgada (salinidade 24). Foram identificadas novas sequências nucleotídicas dos genes CTR1 (1560 pb, completa) e ATP7B (617 pb, parcial), as quais tiveram altos valores de identidade com as descritas para Fundulus heteroclitus (CTR1=81%) e Sparus aurata (ATP7B=81%). A análise por RT-qPCR indicou níveis de transcrição para CTR1 e ATP7B em todos os tecidos analisados. Em guarús na água doce, a maior expressão da CTR1 e da ATP7B se deu no fígado. Em guarús na água salgada, a maior expressão da CTR1 ocorreu no intestino, enquanto a da ATP7B se deu no fígado e intestino. Na água doce, a exposição ao Cu aumentou o conteúdo branquial e hepático de Cu, diminuiu os transcritos de CTR1 e ATP7B nas brânquias e aumentou os transcritos destes genes no fígado, sem alterar o conteúdo corporal de Cu. Na água salgada, a exposição ao Cu aumentou o conteúdo de Cu e diminuiu o transcrito de ATP7B no intestino, sem alterar o conteúdo corporal de Cu nos P. vivipara. Estes resultados indicam que a homeostasia do Cu em P. vivipara envolve a redução da expressão do CTR1 e ATP7B nas brânquias (água doce) e intestino (água salgada) para limitar a absorção do Cu e o aumento da expressão destes genes no fígado (água doce) para facilitar o armazenamento e desintoxicação do Cu.

Células de anêmonas Bunodosoma cangicum expostas ao cobre: citotoxidade, defesa e dano de DNA

Anêmonas-do-mar são pólipos solitários, bentônicos, de pouca mobilidade, que habitam regiões entre-marés. Devido a estas características, são organismos que podem ser atingidos diretamente pela poluição aquática, no entanto, são pouco utilizados como modelo ecotoxicológico. O cobre é um metal essencial, que em altas concentrações pode ser tóxico, sendo bastante comum em ecossistemas marinhos. Um dos mecanismos de toxicidade do cobre envolve a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), podendo levar as células ao estresse oxidativo, que tem como característica danos celulares, inclusive no DNA. Muitos organismos possuem um mecanismo que bombeia os xenobióticos para fora da célula – multixenobiotic resistance (MXR) – que visa prevenir as células dos danos tóxicos causados pelo contaminante. Com isso, o presente trabalho estudou a capacidade de defesa e dano ao DNA à toxicidade causada pelo cobre em células de anêmonas Bunodosoma cangicum. Para isto, células de anêmonas, mantidas em cultura primária através de explante do disco podal, foram expostas ao cobre a duas concentrações (7,8 µg.L-1 Cu e 15,6 µg.L-1 Cu), além do grupo controle, por 6 e 24 h. Antes e após as exposições as células tiveram sua viabilidade avaliada através do método de exclusão por azul de tripan (0,08%) para analisar a citotoxicidade. Parâmetros como a indução do mecanismo MXR através do método de acúmulo de rodamina-B, espécies reativas de oxigênio e ensaio cometa, também foram avaliados. Os resultados obtidos mostram que o cobre é citotóxico, sendo constatada uma queda na viabilidade e no número de células, principalmente após 24 h de exposição, sendo que na concentração de cobre de 15,6 µg.L-1 , foi possível observar uma diminuição de 40% na viabilidade e uma redução em 36% no número de células (p < 0,05, n = 6). Em relação ao fenótipo MXR, foi observada uma ativação do mecanismo apenas naquelas células expostas ao cobre 7,8 µg.L-1 (53%) no tempo de 24 h (p < 0,05, n = 5). Na análise da geração de ERO foi observado um aumento de 11,5% naquelas células expostas por 6 h na concentração mais alta de cobre 15,6 µg.L-1 . Nas células que foram expostas por 24 h, o aumento de espécies reativas pode ser percebido já na concentração de 7,8 µg.L-1 , elevando-se para cerca de 20% quando exposto a 15,6 µg.L-1 (p < 0,05, n = 4-5). Quanto ao dano de DNA, foram vistas quebras na molécula desde 7,8 µg.L-1 Cu em 6 h, com danos ainda mais salientes naquelas células expostas por 24 h, na concentração de 7,8 µg.L -1 Cu (p < 0,05, n = 3-4), e para 15,6 µg.L-1 Cu a viabilidade celular (número de células) não permitiu a análise. Com base nestes dados, pode-se dizer que o cobre, mesmo em baixas concentrações causa estresse em células de B. cangicum, sendo citotóxico. Este metal causa estresse oxidativo com dano à molécula de DNA mesmo com a ativação do mecanismo de defesa.

Efeitos do cobre no metabolismo energético do bivalve marinho Mesodesma mactroides

Apesar de ser um micronutriente essencial aos organismos, o cobre (Cu) é tóxico quando presente em elevadas concentrações na água. O mecanismo pelo qual este metal exerce sua toxicidade em invertebrados marinhos ainda não está bem estabelecido. Dentre os diversos efeitos relatados, observa-se uma redução do consumo de oxigênio corporal e tecidual no marisco Mesodesma mactroides exposto (96 h) ao Cu (150 µg L-1 ) em água do mar (salinidade 30). Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos desta exposição ao Cu no metabolismo energético em teciduais do marisco M. mactroides. Os conteúdos de ATP e coenzimas (NAD+ e NADH) nas brânquias, glândula digestiva e músculo pedal não foram alterados pela exposição ao Cu, indicando que estes tecidos mantiveram suas capacidades de produção aeróbica de energia. Porém, foi observada uma redução no conteúdo hemolinfático de ATP. Quanto ao conteúdo de proteínas, houve um aumento na glândula digestiva, que pode estar associado à maior oxidação de proteínas já relatada para esse tecido após exposição ao Cu. Os conteúdos de lipídios, glicogênio e glicose permaneceram inalterados em todos os tecidos analisados, exceto no músculo pedal, onde foi observada uma redução no conteúdo de glicose. Por isso, os conteúdos de piruvato e lactato também foram analisados no músculo pedal e na hemolinfa. Em ambos tecidos, foi observado um aumento do conteúdo de lactato, sem alteração no conteúdo de piruvato. Portanto, os resultados do presente estudo sugerem que os tecidos de M. mactroides utilizam a anaerobiose para obtenção de energia durante a exposição ao Cu, conforme demonstrado no músculo pedal e hemolinfa. Apesar disso, a hemolinfa não é capaz de manter o nível de ATP nas condições experimentais testadas.