Development of Metalloenzyme Dioxygen Reduction Cathodes

The prime thrust of this dissertation is to advance the development of fuel cell dioxygen reduction cathodes that employ some variant of multicopper oxidase enzymes as the catalyst. The low earth-abundance of platinum metal and its correspondingly high market cost has prompted a general search amongst chemists and materials scientists for reasonable alternatives to this metal for facilitating catalytic dioxygen reduction chemistry. The multicopper oxidases (MCOs), which constitute a class of enzyme that naturally catalyze the reaction O₂ + 4H⁺ + 4e^- → 2H₂O, provide a promising set of biochemical contenders for fuel cell cathode catalysts. In MCOs, a substrate reduces a copper atom at the type 1 site, where charge is then transferred to a trinuclear copper cluster consisting of a mononuclear type 2 or “normal copper” site and a binuclear type 3 copper site. Following the reduction of all four copper atoms in the enzyme, dioxygen is then reduced to water in two two-electron steps, upon binding to the trinuclear copper cluster. We identified an MCO, a laccase from the hyperthermophilic bacterium Thermus thermophilus strain HB27, as a promising candidate for cathodic fuel cell catalysis. This protein demonstrates resilience at high temperatures, exhibiting no denaturing transition at temperatures high as 95°C, conditions relevant to typical polymer electrolyte fuel cell operation.

In Chapter I of this thesis, we discuss initial efforts to physically characterize the enzyme when operating as a heterogeneous cathode catalyst. Following this, in Chapter II we then outline the development of a model capable of describing the observed electrochemical behavior of this enzyme when operating on porous carbon electrodes. Developing a rigorous mathematical framework with which to describe this system had the potential to improve our understanding of MCO electrokinetics, while also providing a level of predictive power that might guide any future efforts to fabricate MCO cathodes with optimized electrochemical performance. In Chapter III we detail efforts to reduce electrode overpotentials through site-directed mutagenesis of the inner and outer-sphere ligands of the Cu sites in laccase, using electrochemical methods and electronic spectroscopy to try and understand the resultant behavior of our mutant constructs. Finally, in Chapter IV, we examine future work concerning the fabrication of enhanced MCO cathodes, exploring the possibility of new cathode materials and advanced enzyme deposition techniques.

Synthesis, Oxidation and Photophysics of Perfluoroborated Tetrakis(pyrophosphito)diplatinate (II) and Density Functional Theory (DFT) Study of Electrochemical CO2 Reduction by Mn Catalysts

In the first part of this thesis (Chapters I and II), the synthesis, characterization, reactivity and photophysics of per(difluoroborated) tetrakis(pyrophosphito)diplatinate(II) (Pt(POPBF₂)) are discussed. Pt(POP-BF₂) was obtained by reaction of [Pt₂(POP)₄]^4- with neat boron trifluoride diethyl etherate (BF₃·Et₂O). While Pt(POP-BF₂) and [Pt₂(POP)₄]^4- have similar structures and absorption spectra, they differ in significant ways. Firstly, as discussed in Chapter I, the former is less susceptible to oxidation, as evidenced by the reversibility of its oxidation by I2. Secondly, while the first excited triplet states (T₁) of both Pt(POP-BF₂) and [Pt₂(POP)₄]^4- exhibit long lifetimes (ca. 0.01 ms at room temperature) and substantial zero-field splitting (40 cm^-1), Pt(POP-BF₂) also has a remarkably long-lived (1.6 ns at room temperature) singlet excited state (S₁), indicating slow intersystem crossing (ISC). Fluorescence lifetime and quantum yield (QY) of Pt(POP-BF₂) were measured over a range of temperatures, providing insight into the slow ISC process. The remarkable spectroscopic and photophysical properties of Pt(POP-BF₂), both in solution and as a microcrystalline powder, form the theme of Chapter II.

In the second part of the thesis (Chapters III and IV), the electrochemical reduction of CO₂ to CO by [(L)Mn(CO)₃]^- catalysts is investigated using density functional theory (DFT). As discussed in Chapter III, the turnover frequency (TOF)-limiting step is the dehydroxylation of [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^0/- (bpy = bipyridine) by trifluoroethanol (TFEH) to form [(bpy)Mn(CO)₄]^+/0. Because the dehydroxylation of [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^- is faster, maximum TOF (TOF_max) is achieved at potentials sufficient to completely reduce [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]⁰ to [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^-. Substitution of bipyridine with bipyrimidine reduces the overpotential needed, but at the expense of TOF_max. In Chapter IV, the decoration of the bipyrimidine ligand with a pendant alcohol is discussed as a strategy to increase CO₂ reduction activity. Our calculations predict that the pendant alcohol acts in concert with an external TFEH molecule, the latter acidifying the former, resulting in a ~ 80,000-fold improvement in the rate of TOF-limiting dehydroxylation of [(L)Mn(CO)₃(CO₂H)]^-.

An interesting strategy for the co-upgrading of light olefins and alkanes into heavier alkanes is the subject of Appendix B. The proposed scheme involves dimerization of the light olefin, operating in tandem with transfer hydrogenation between the olefin dimer and the light alkane. The work presented therein involved a Ta olefin dimerization catalyst and a silica-supported Ir transfer hydrogenation catalyst. Olefin dimer was formed under reaction conditions; however, this did not undergo transfer hydrogenation with the light alkane. A significant challenge is that the Ta catalyst selectively produces highly branched dimers, which are unable to undergo transfer hydrogenation.

I. Thermochemistry and reaction kinetics of disolvated protons by ion cyclotron resonance spectroscopy. II. Thermochemical studies of small fluorocarbons by photoionization mass spectrometry

The disolvated proton, H(OH₂)₂⁺ is employed as a chemical reagent in low pressure (˂ 10^-5 torr) investigations by ion cyclotron resonance spectroscopy. Since termolecular reactions are absent at low pressure, disolvated protons are not generally observed. However H(OH₂)₂⁺ is produced in a sequence of bimolecular reactions in mixtures containing H₂O and one of a small number of organohalide precursors. Then a series of hydrated Lewis bases is produced by H₃O⁺ transfer from H(OH₂)₂⁺. In Chapter II, the relative stability of hydrated bases containing heteroatoms of both first and second row elements is determined from the preferred direction of H₃O⁺ transfer between BH(OH₂)⁺ complexes. S and P containing bases are shown to bind H₃O⁺ more weakly than O and N bases with comparable proton affinities. A simple model of hydrogen bonding is proposed to account for these observations.

H⁺ transfer from H(OH₂)₂⁺ to several Lewis bases also occurs at low pressure. In Chapter III the relative importance of H₃O⁺ transfer and H⁺ transfer from H(OH₂)₂⁺ to a series of bases is observed to be a function of base strength. Beginning with CH₃COOH, the weakest base for which H⁺ transfer is observed, the importance of H⁺ transfer increases with increasing proton affinity of the acceptor base. The nature of neutral products formed from H(OH₂)₂⁺ by loss of H⁺ is also considered.

Chapters IV and V deal with thermochemistry of small fluorocarbons determined by photoionization mass spectrometry. The enthalpy of formation of CF₂ is considered in Chapter IV. Photoionization of perfluoropropylene, perfluorocyclopropane, and trifluoromethyl benzene yield onsets for ions formed by loss of a CF₂ neutral fragment. Earlier determinations of ΔH^°_f298 (CF₂) are reinterpreted using updated thermochemical values and compared with results of this study. The heat of formation of neutral perfluorocyclopropane is also derived. Finally, the energetics of interconversion of perfluoropropylene and perfluorocyclopropane are considered for both the neutrals and their molecular ions.

In Chapter V the heats of formation of CF₃⁺ and CF₃I⁺are derived from photoionization of CF₃I. These are considered with respect to ion-molecule reactions observed in CF₃I monitored by the techniques of ion cyclotron resonance spectroscopy. Results obtained in previous experiments are also compared.

Observation and interpretation of tectonic strain release mechanisms

In four chapters various aspects of earthquake source are studied.

Chapter I

Surface displacements that followed the Parkfield, 1966, earthquakes were measured for two years with six small-scale geodetic networks straddling the fault trace. The logarithmic rate and the periodic nature of the creep displacement recorded on a strain meter made it possible to predict creep episodes on the San Andreas fault. Some individual earthquakes were related directly to surface displacement, while in general, slow creep and aftershock activity were found to occur independently. The Parkfield earthquake is interpreted as a buried dislocation.

Chapter II

The source parameters of earthquakes between magnitude 1 and 6 were studied using field observations, fault plane solutions, and surface wave and S-wave spectral analysis. The seismic moment, M_O, was found to be related to local magnitude, M_L, by log M_O = 1.7 M_L + 15.1. The source length vs magnitude relation for the San Andreas system found to be: M_L = 1.9 log L - 6.7. The surface wave envelope parameter AR gives the moment according to log M_O = log AR₃₀₀ + 30.1, and the stress drop, τ, was found to be related to the magnitude by τ = 0.54 M - 2.58. The relation between surface wave magnitude M_S and M_L is proposed to be M_S = 1.7 M_L - 4.1. It is proposed to estimate the relative stress level (and possibly the strength) of a source-region by the amplitude ratio of high-frequency to low-frequency waves. An apparent stress map for Southern California is presented.

Chapter III

Seismic triggering and seismic shaking are proposed as two closely related mechanisms of strain release which explain observations of the character of the P wave generated by the Alaskan earthquake of 1964, and distant fault slippage observed after the Borrego Mountain, California earthquake of 1968. The Alaska, 1964, earthquake is shown to be adequately described as a series of individual rupture events. The first of these events had a body wave magnitude of 6.6 and is considered to have initiated or triggered the whole sequence. The propagation velocity of the disturbance is estimated to be 3.5 km/sec. On the basis of circumstantial evidence it is proposed that the Borrego Mountain, 1968, earthquake caused release of tectonic strain along three active faults at distances of 45 to 75 km from the epicenter. It is suggested that this mechanism of strain release is best described as "seismic shaking."

Chapter IV

The changes of apparent stress with depth are studied in the South American deep seismic zone. For shallow earthquakes the apparent stress is 20 bars on the average, the same as for earthquakes in the Aleutians and on Oceanic Ridges. At depths between 50 and 150 km the apparent stresses are relatively high, approximately 380 bars, and around 600 km depth they are again near 20 bars. The seismic efficiency is estimated to be 0.1. This suggests that the true stress is obtained by multiplying the apparent stress by ten. The variation of apparent stress with depth is explained in terms of the hypothesis of ocean floor consumption.

A estranha nação de Moacyr Scliar: a ficcionalização de lugares, identidades e imaginários judaicos e brasileiros

Esta tese trata da ficcionalização das questões de identidades, lugares e imaginários judaicos e brasileiros nos romances contos e novelas de temática judaica escritos pelo gaúcho Moacyr Scliar. Na introdução, apresento os objetivos e pressupostos gerais do trabalho, bem como proponho uma divisão da obra em questão em duas fases. No primeiro capítulo, analiso os romances A Guerra no Bom Fim (1972) e O Exército de um Homem Só (1973), sob o ponto de vista da testagem de lugares judaicos clássicos enquanto fontes de inspiração para a resolução dos dilemas que emergem na diáspora brasileira e o início de um processo de dotação de legitimidade ao viver judaico na diáspora sul-americana. No segundo capítulo, analiso o conto A Balada do Falso Messias (1976) e o romance Os Voluntários (1979), sob o ponto de vista da tematização do Messianismo, do Sionismo e do papel que Jerusalém exerce no imaginário judaico moderno e de sua adequação ou não para alimentar o imaginário judaico na contemporaneidade. No terceiro capítulo, trato da ficcionalização das construções identitárias das personagens judias da primeira fase da obra scliariana (1972 a 1980), sob o ponto de vista das noções de hibridismo, aculturação e assimilação. Neste capítulo, analiso as personagens centrais dos romances A Guerra no Bom Fim, O Exército de um Homem Só, Os Deuses de Raquel (1975), (O Ciclo das Águas) (1975), Os Voluntários e O Centauro no Jardim (1980). No quarto capítulo, analiso o romance A Estranha Nação de Rafael Mendes (1983), tentando demonstrar que esta narrativa representa um divisor de águas na obra do autor, por tematizar as raízes judaicas da cultura brasileira através dos marranos, cristãos-novos e cripto-judeus que aqui aportaram com os portugueses em 1500. No quinto e último capítulo, analiso os romances da Segunda fase scliariana: Cenas da Vida Minúscula (1991), A Majestade do Xingu (1997) e A Mulher que Escreveu a Bíblia (1999). Neste capítulo, tento demonstrar que nestas narrativas dá-se o início de uma tentativa de construção de um imaginário judaico-brasileiro próprio, formado por uma fusão de motivos tipicamente brasileiros e outros especificamente judaicos, o que seria o corolário do já mencionado processo de dotação de legitimidade e viabilidade da diáspora judaico-brasileira frente à concretude e a reificação do Israel moderno. Na conclusão, teço algumas considerações sobre o todo do trabalho e levanto algumas questões relativas à construções de imaginários coletivos nas diásporas judaicas, mais especificamente na brasileira

Wykładnia funkcjonalna a zmiana społeczno-polityczna. Studium teoretycznoprawne

Wydział Prawa i Administracji: Katedra Teorii i Filozofii Prawa

Funkcje postępowań antydumpingowych prawa Unii Europejskiej

Wydział Prawa i Administracji

O discurso jornalístico sobre a alimentação e os alimentos nas revistas

Dissertação apresentada à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Mestre em Ciências da Comunicação, ramo de Jornalismo

Metabolism of host-derived carbohydrates by Bifidobacterium breve UCC2003

Bifidobacteria are Gram positive, anaerobic, typically Y-shaped bacteria which are naturally found in the digestive tract of certain mammals, birds and insects. Bifidobacterium breve strains are numerically prevalent among the gut microbiota of many healthy breast-fed infants. The prototypical B. breve strain UCC2003 has previously been shown to utilise numerous carbohydrates of plant origin. Various aspects of host-derived carbohydrate metabolism occurring in this bacterium will be described in this thesis. Chapter II describes B. breve UCC2003 utilisation of sialic acid, a nine-carbon monosaccharide, which is found in human milk oligosaccharides (HMOs) and the mucin glycoprotein. B. breve UCC2003 was also shown to cross-feed on sialic acid released from 3’ sialyllactose, a prominent HMO, by the extracellular sialidase activity of Bifidobacterium bifidum PRL2010. Chapter III reports on the transcriptional regulation of sialic acid metabolism in B. breve UCC2003 by a transcriptional repressor encoded by the nanR gene. NanR belongs to the GntR-family of transcriptional regulators and represents the first bifidobacterial member of this family to be characterised. Chapter IV investigates B. breve UCC2003 utilisation of mucin. B. breve UCC2003 was shown to be incapable of degrading mucin; however when grown in co-culture with B. bifidum PRL2010 it exhibits enhanced growth and survival properties. A number of methods were used to investigate and identify the mucin components supporting this enhanced growth/viability phenotype. Chapter V describes the characterisation of two sulfatase-encoding gene clusters from B. breve UCC2003. The transcriptional regulation of both sulfatase-encoding gene clusters was also investigated. The work presented in this thesis represents new information on the metabolism of host-derived carbohydrates in bifidobacteria, thus increasing our understanding of how these gut commensals are able to colonise and persist in the gastrointestinal tract.

Aluminium toxicity in wheat and rye

Com o presente trabalho pretendeu-se determinar e compreender melhor quais os alvos do Alumínio (Al) nas plantas, e contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos de tolerância presentes em genótipos com elevado grau de tolerância ao Al. O Al é um dos maiores constituintes do solo e torna-se biodisponível em solos com baixo pH. Nesses casos, a exposição ao Al afecta negativamente o crescimento das plantas conduzindo a uma diminuição da produção. Estes factos são especialmente visíveis nos cereais, sendo a exposição ao Al uma das principais causas das quebras de produção nestas espécies. O Capítulo I consiste numa revisão geral sobre a toxicidade do Al nas plantas, apontando os seus principais alvos. Apresenta também os mecanismos de resistência, que inclui Al-destoxificação externa e interna, em diferentes espécies. O Capítulo II aborda os estudos sobre a exposição de curto prazo ao Al em duas espécies de cereais: Triticum aestivum L. e Secale cereale L., tendo-se sempre utilizado um genótipo Al-tolerante e um Al-sensível para cada espécie. Este capítulo está dividido em três estudos: no Capítulo II.1 realça-se o efeito da exposição a 185 μM de Al no equilíbrio nutricional em trigo. Verificou-se que em ambos os genótipos (sensível e tolerante) o perfil de macro e micro nutrientes se alterou, tendo uma interferência negativa, sobretudo no nível de P, Mg e K. Além disso, registaram-se diferenças na diferenciação da endoderme consoante o grau de tolerância/sensibilidade do genótipo. No Capítulo II.2 apresenta-se uma visão mais abrangente dos efeitos da exposição a 185 μM de Al em trigo, incluindo parâmetros fisiológicos, estruturais, citológicos e genotóxicos. Demonstra-se, pela primeira vez, que a progressão do ciclo celular é diferentemente regulada, dependendo da tolerância/sensibilidade do genótipo e que, mesmo em zonas já diferenciadas da raiz a exposição ao Al leva à deposição de calose. O Capítulo II.3 aborda os efeitos da exposição de 1.1 mM de Al em centeio, numa perspectiva bastante alargada. Apresenta-se o desequilíbrio nutricional, sobretudo no genótipo sensível, assim como a translocação de Al para a parte aérea nesse mesmo genótipo. Analisa-se também o comportamento de ambos os genótipos no que se refere ao ciclo celular, diferenciação da endoderme, crescimento radicular, reservas de hidratos de carbono, entre outros. Os resultados apontam para estratégias bem definidas adoptadas pelo genótipo tolerante de forma a minimizar a acção do Al no sistema radicular. O Capítulo III compreende a exposição longa ao Al. Dois genótipos de centeio com diferentes graus de tolerância ao Al foram expostos a 1.11 mM e 1.85 mM de Al durante 21 dias, tendo sido usados dois pontos de amostragem (15 e 21 dias). Este capítulo está dividido em dois estudos: No Capítulo III. 1 analisamse os mecanismos antioxidantes (folhas e raízes) como resposta à exposição ao Al, dando-se especial atenção ao ciclo do ascorbato-glutationas. A exposição ao Al levou a stress oxidativo e a alterações na actividade de enzimas antioxidantes e no conteúdo de antioxidantes não-enzimáticos. Demonstra-se que os dois órgãos apresentam respostas diferentes à exposição ao Al e que a capacidade de sobreviver em ambientes ricos em Al depende da eficácia da resposta antioxidante. Para além disso, a resposta do ciclo ascorbato-glutationas parece estar dependente do tipo de órgão, grau de tolerância e do tempo de exposição ao Al. No Capítulo III. 2 analisam-se os efeitos da exposição ao Al na fotossíntese. Verificou-se que o Al afecta negativamente a taxa fotossintética em ambos os genótipos, embora as alterações que o Al provoca nas trocas gasosas e no Ciclo de Calvin sejam dependentes do genótipo. Verificou-se também que os danos no genótipo sensível surgem mais cedo do que no genótipo tolerante, mas que ambos apresentam susceptibilidade ao Al após exposição de longo termo. Por fim, no Capítulo IV são apresentadas as conclusões da Tese de Doutoramento.

Genotoxicity and cytotoxicity of Cr(VI) and Pb²+ in Pisum sativum

A toxicidade dos metais é uma problemática que envolve a saúde humana e o ambiente, sendo necessária uma vigilância constante e uma avaliação dos danos precisa e robusta. As plantas, como principal fonte alimentar e de produtos, são de vital importância à sociedade humana. Devido a serem seres sesseis, este grupo é um dos mais afectados por poluentes, tornandoos objectos de estudo extremamente interessantes. O objectivo desta tese foi avaliar os efeitos genotóxicos e citotóxicos do Cr(VI) e Pb2+ na espécie modelo Pisum sativum L. No capitulo I é introduzida a problemática da toxicidade de ambos os metais, com especial relevo nas plantas, bem como as abordagens mais actuais no estudo da geno e citotoxicidade. No capitulo II são apresentados os resultados dos estudos da genotoxicidade do Pb2+ (II-1) e Cr(VI) (II-2 e II-3), tendo sido realizados analises de dano ao DNA a vários níveis e alterações do ciclo celular (II-1 e II-2), bem como a detecção de instabilidade de microssatelites (II-1 e II-3), que é um indicador do estado funcional do mecanismo de reparação do DNA. O capítulo III aborda o efeito de stresses abióticos na capacidade fotossintética da espécie modelo. No capítulo III-1, realizou-se um estudo pioneiro de avaliação da aplicabilidade da citometria de fluxo no estudo da fotossíntese, mais concretamente no estado funcional e estrutural dos cloroplastos, quando expostos a um inibidor da fotossíntese (Paraquat). Os dados obtidos neste estudo encorajaram a aplicação da técnica nos capítulos III-2 e III-3, nos quais se analisaram os efeitos dos metais Pb2+ (III- 2) e Cr(VI) (III-3) na capacidade fotossintética de plantas expostas a este metal; em estudos que envolveram vários marcadores clássicos, para alem dos da citometria de fluxo. Finalmente, no capítulo IV são apresentadas as conclusões finais do trabalho, uma comparativa entre os efeitos e níveis de toxicidade dos dois metais em estudo e são apontadas algumas perspectivas para futuros estudos, levantadas pelos dados obtidos.

Micropropagation in elite corck oak trees: a tool for suber production improvement?

Dada a extrema importância económica e ambiental que o montado de sobro tem em Portugal, e dado o declínio deste devido a várias razões (e.g. doença, idade das plantas) é premente desenvolver estratégias de preservação de sobreiros elite e optimizar técnicas para a propagação destes genótipos. No primeiro Capítulo expõe-se uma breve introdução sobre o montado actual e as técnicas actuais de regeneração/propagação do sobreiro. Descreve-se ainda as principais técnicas de preservação e avaliação de estabilidade genética referidas na literatura para sobreiro e outras lenhosas. No Capítulo II é apresentado um estudo de melhoramento das condições actuais de maturação de embriões somáticos de sobreiro com vista a aperfeiçoar o processo de conversão em plantas. Neste capítulo é apresentado um protocolo melhorado em relação ao actual que permite um desenvolvimento dos embriões somáticos dum modo semelhante aos embriões zigóticos em termos de substâncias de reserva. O Capítulo III mostra um estudo efectuado com o objectivo principal de avaliar estabilidade genética durante todo o processo de embriogénese somática. Neste capítulo são apresentados resultados duma análise feita por RAPD em fases distintas da embriogénese somática de sobreiro. Neste estudo mostra-se que não existem diferenças significativas entre plantas de campo, embriões somáticos e plantas regeneradas. No Capítulo VI, pretende-se complementar o estudo anterior. Neste Capítulo descreve-se a dinâmica do ciclo celular durante as primeiras fases de embriogénese somática na presença de reguladores de crescimento. Este trabalho permitiu concluir a importância dos reguladores de crescimento na indução e perceber o peso do factor genótipo durante o processo. Considerando os resultados anteriores, a necessidade de um processo eficiente de preservação de genótipos elite torna-se fundamental. No Capítulo V descreve-se um protocolo de criopreservação eficiente sem recursos a substâncias tóxicas. Nesta secção é ainda feita uma análise de variabilidade genética após criopreservação através de FCM, AFLP e SSR. Todos os resultados obtidos anteriormente são postos a prova no Capítulo VI onde se faz uma monitorização extensiva de 10 genótipos elite, tendo em conta a sua capacidade de produção de cortiça, através do processo de embriogénese somática. Durante esta secção são utilizados os protocolos desenvolvidos anteriormente e avaliados na sua eficiência. Neste capítulo é descrita a integração de vários segmentos deste estudo num só protocolo eficiente de regeneração e preservação de sobreiros através de embriogénese somática. Finalmente, no Capítulo VI são apresentadas as conclusões da presente Tese de Doutoramento, com especial incidência para linhas de investigação futuras a serem tomadas. Discute-se a importância deste novo protocolo na optimização da produção da cortiça e traçam-se possíveis aplicações alternativas.

Synthesis of new vegetable oil-based polymeric materials

A crescente procura de recursos fosseis a que se tem assistido nos ultimos anos, tem resultado num crescimento sem precedentes dos precos, com consequencias imprevisiveis e que levara, no espaco de decadas, ao seu inevitavel esgotamento. A procura de um modelo de desenvolvimento sustentavel, baseado em recursos renovaveis e o grande desafio que se coloca a civilizacao no seculo XXI. A biomassa vegetal, atraves das designadas gBio-refinarias h, e uma alternativa logica para a producao de produtos quimicos e de materiais mas tambem de combustiveis e energia. Os oleos vegetais constituem uma das fracoes da biomassa vegetal, cuja exploracao tem merecido redobrada atencao nos ultimos anos, como fonte de materiais e de combustiveis. Assim, a presente dissertacao tem por objetivo o desenvolvimento de novos materiais polimericos derivados de oleos vegetais, seguindo duas abordagens distintas, nomeadamente a preparacao de polimeros atraves de polimerizacao por etapas e polimerizacao em cadeia (Parte B e C, respetivamente). Em primeiro lugar, foram sintetizados poliesteres alifaticos de cadeia longa a partir de monomeros provenientes do oleo de colza (Capitulo III). A auto-metatese do acido erucico com catalisadores de rutenio, seguida de hidrogenacao da ligacao dupla, originou o acido 1,26-hexacosanodioico, que por sua vez foi convertido em hexacosano-1,26-diol. Subsequentemente, a policondensacao do acido ƒ¿,ƒÖ-dicarboxilico de cadeia longa com o hexacosano-1,26-diol originou o poliester 26,26. O diacido C26 foi tambem polimerizado com outros alcano-diois de cadeia curta, nomeadamente o dodecano-1,12-diol e o butano-1,2-diol, produzindo, respetivamente, os poliesteres 12,26 e 4,26. Estes poliesteres de fontes 100% renovaveis possuem valores de Mn na ordem dos 8-14 kDa e valores de PDI entre 2.1 e 2.7. As propriedades destes poliesteres alifaticos foram avaliadas atraves de varias tecnicas, revelando elevada cristalinidade (com uma estrutura cristalina como a do polietileno) e elevadas temperaturas de fusao (74-104 ‹C), cristalizacao (68-92 ‹C) e degradacao (323-386 ‹C). Em segundo lugar, foram sintetizados polimeros lineares termo-reversiveis a partir de derivados do oleo de ricinio (Capitulo IV). Para tal foram preparados monomeros que incorporam aneis furanicos inseridos atraves do acoplamento tiol-eno, e que posteriormente foram polimerizados pela reacao de Diels-Alder (DA) entre os grupos furano (dieno A) e estruturas complementares do tipo maleimida (dienofilo B). Para as polimerizacoes DA foram consideradas duas abordagens diferentes, nomeadamente (i) o uso de monomeros com dois aneis furanicos terminais em conjunto com uma bismaleimida (sistemas AA+BB) e (ii) a utilizacao de um monomero que incorpora ambos os grupos reativos, furano e maleimida, na sua estrutura (sistema AB). Este estudo demonstrou claramente que ambas as estratégias foram bem sucedidas embora com diferentes resultados em termos da natureza dos produtos obtidos. Estes polímeros lineares apresentam valores relativamente baixos de Tg (-40 to -2 °C) devido à natureza flexível dos grupos separadores das funções reativas, e de Mn (4.5-9.0 kDa) dada a observada tendência de ciclização associada a concentrações baixas de monómero. A aplicação da reação de retro-DA aos polímeros em causa confirmou o seu caráter reversível, ou seja, a possibilidade de promover, em condições controladas, a despolimerização com recuperação dos monómeros de partida. Esta particularidade abre caminhos para materiais macromoleculares originais com aplicações promissoras tais como auto-reparação e reciclabilidade. Em terceiro lugar, sintetizaram-se polímeros não-lineares termo-reversíveis a partir de derivados do óleo de ricínio (Capítulo V). Para tal foram preparados monómeros trifuncionais e posteriormente polimerizados através da reação de DA entre os grupos reativos complementares furano/maleimida. Foram consideradas três abordagens distintas para preparar estes polímeros não-lineares, nomeadamente através da utilização de (i) um monómero bisfurânico em combinação com uma trismaleimida (sistema A2+B3) e (ii) um monómero trisfurânico em conjunto com uma bismaleimida (sistema A3+B2) que originaram materiais ramificados ou reticulados, e ainda (iii) a utilização de monómeros assimetricamente substituídos do tipo A2B ou AB2 capazes de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas. Todos os sistemas apresentaram valores de Tg perto de 0 °C, o que era de esperar para estes materiais não-lineares. A aplicação da reação de retro-DA comprovou mais uma vez o caráter termo-reversível das polimerizações em causa. Em quarto lugar e último lugar, foram preparados copolímeros de acetato de vinilo (VAc) com monómeros derivados de óleo de girassol (Capítulo VI). Ésteres vinílicos de ácidos gordos (FAVE) foram sintetizados por transvinilação dos ácidos oleico e linoleico com VAc catalisada por um complexo de irídio. Os monómeros vinílicos preparados foram caracterizados e posteriormente homopolimerizados e copolimerizados com VAc através do uso dos grupos vinílicos terminais como função inicial de polimerização. A variação do tipo e quantidade de monómero FAVE e da quantidade de iniciador radicalar originou copolímeros de VAc com valores de Mn na gama de 1.2-3.0 kDa e valores de Tg de -5 a 16 °C. Os copolímeros foram avaliados em testes de cura oxidativa através das insaturações nas suas cadeias alifáticas para formar materiais reticulados, e os resultados sugerem que eles podem ser sistemas efetivos de cura para aplicações como tintas, vernizes e outros tipos de revestimento. Todos os materiais poliméricos preparados ao longo deste trabalho constituem contribuições atrativas para a área dos polímeros oriundos de recursos renováveis e representam uma prova indiscutível de que os óleos vegetais são percursores promissores de materiais macromoleculares com potenciais aplicações.

Molecular regulation of cork development: the QsMYB1 gene

Cork is a natural and renewable material obtained as a sustainable product from cork oak (Quercus suber L.) during the tree’s life. Cork formation is a secondary growth derived process resulting from the activity of cork cambium. However, despite its economic importance, only very limited knowledge is available about the molecular mechanisms underlying the regulation of cork biosynthesis and differentiation. The work of this PhD thesis was focused on the characterization of an R2R3-MYB transcription factor, the QsMYB1, previously identified as being putatively involved in the regulatory network of cork development. The first chapter introduces cork oak and secondary growth, with special emphasis on cork biosynthesis. Some findings concerning transcriptional regulation of secondary growth are also described. The MYB superfamily and the R2R3-MYB family (in particular) of transcription factors are introduced. Chapter II presents the complete QsMYB1 gene structure with the identification of two alternative splicing variants. Moreover, the results of QsMYB1 expression analysis, done by real-time PCR, in several organs and tissues of cork oak are also reported. Chapter III is dedicate to study the influence of abiotic stresses (drought and high temperature) and recovery on QsMYB1 expression levels. The effects of exogenous application of phytohormones on the expression profile of QsMYB1 gene are evaluated on Chapter IV. Chapter V describes the reverse genetic approach to obtain transgenic lines of Populus tremula L. x tremulóides Michx. overexpressing the QsMYB1 gene. Finally, in Chapter VI the final conclusions of this PhD thesis are presented and some future research directions are pointed based on the obtained results.

The rise and demise of a book-review magazine interpreting the cultural work of Books in Canada (1971-2008)

This interdisciplinary study examines the contribution that a book-review magazine makes to the cultural identity of its readers. It is the result of reflections on the cultural work of Books in Canada , on whether or not this periodical was a cultural worksite and if that is the case how it performed that cultural work. In addition, it interrogates factors that may have contributed to the magazine's demise. The study affirms that Books in Canada, a cultural enterprise from 1971 to 2008, mirrored and helped to shape book and literary culture in Canada through its circulation, through the personalities of its editors, through its front covers and through its reviewers and their reviews. Furthermore, it proposes that the demise of the enterprise was due to a combination of factors. The study begins with an introduction to book reviewing and special-interest magazines. Chapter I examines the interplay between selected visual and textual contents published in Books in Canada in its founding years. These components reflected and helped to fuel the cultural nationalism that was sweeping Canada subsequent to the 1967 World's Fair in Montreal. There were also persistent rumours and comments about the magazine that caused certain"cracks in the foundation" to appear. Chapter II compares the aims and editorial challenges of Val Clery, founder of Books in Canada , with those of Adrien Thério, founder of Lettres québécoises, and of the editors of the magazines' twentieth-anniversary issues, Paul Stuewe in the case of the former and André Vanasse in the case of the latter. Evidence in the content of the magazine, editorial and otherwise, indicated that the"contracts" that the editors made with their readers over the years were similar, to reflect and shape a cultural identity, but the result of their"projects," that is, the nature of those identities, was distinctly different. Evidently then, personal aims, preferences and political leanings of editors can have a major impact on the content of a book-review magazine and thus on the cultural work that it does. Therefore, in Chapter III, I focus on selected contents published during the tenures of two of Books in Canada 's key editors, Paul Stuewe and Olga Stein, in order to understand ways that their choices constituted a form of cultural work. The second part of this chapter moves from an analysis of the cultural work of editors to an examination of the cultural work of reviewers. Here, through a close-reading of a selection of reviews published in Books in Canada, and in other periodicals, I argue that reviewers do cultural work in the way that they negotiate their presence in a review, and in how they signal that presence through lexical choices and through the degree of intellectual interaction that they invite. Intellectual interaction is at the core of Chapter IV.This chapter consists of close readings of some of the"billboards" of the enterprise, that is, the front covers of Books in Canada , in order to show how these important components do cultural work by requiring readers to make an intellectual leap from image to text. Chapter V suggests that book reviews, the company's"bills of goods," do cultural work in much the same way as the paratexts of a book. One of my own reviews is offered as a case-study along with a number of other reviews of how central components of a book-review magazine do cultural work through the illocutionary force of their sentences. The first part of Chapter VI, the final chapter, measures the legacy of the magazine, in particular, the annual Books in Canada First Novel Award. Created in 1976, this prize is awarded to the author of the novel judged by a Books in Canada prize committee to be the best first novel in English of the year. The second part of Chapter VI sheds light on factors that may have contributed to the closure of the enterprise, including the copyright uproar that accompanied the agreement that Adrian Stein, publisher of Books in Canada and Olga Stein's husband, made in 2001 with the online book merchant, Amazon.com. Furthermore, this penultimate section of the study suggests that one of the most important factors in the magazine's demise was the decision by the Steins to exploit their position as owners, publisher, and editor of a book-review periodical, a government-subsidized one at that, to publish their own lengthy pre-trial defense of Conrad Black. The chapter then zooms back from the particular to the general with a broader consideration of the impact of technology and globalization on the book industry and on the ability of Books in Canada to survive in any form, print or digital.