991 resultados para NH4
Resumo:
High-affinity nitrate transport was examined in intact hyphae of Neurospora crassa using electrophysiological recordings to characterize the response of the plasma membrane to NO3- challenge and to quantify transport activity. The NO3(-)-associated membrane current was determined using a three electrode voltage clamp to bring membrane voltage under experimental control and to compensate for current dissipation along the longitudinal cell axis. Nitrate transport was evident in hyphae transferred to NO3(-)-free, N-limited medium for 15 hr, and in hyphae grown in the absence of a nitrogen source after a single 2-min exposure to 100 microM NO3-. In the latter, induction showed a latency of 40-80 min and rose in scalar fashion with full transport activity measurable approx. 100 min after first exposure to NO3-; it was marked by the appearance of a pronounced sensitivity of membrane voltage to extracellular NO3- additions which, after induction, resulted in reversible membrane depolarizations of (+)54-85 mV in the presence of 50 microM NO3-; and it was suppressed when NH4+ was present during the first, inductive exposure to NO3-. Voltage clamp measurements carried out immediately before and following NO3- additions showed that the NO3(-)-evoked depolarizations were the consequence of an inward-directed current that appeared in parallel with the depolarizations across the entire range of accessible voltages (-400 to +100 mV). Measurements of NO3- uptake using NO3(-)-selective macroelectrodes indicated a charge stoichiometry for NO3- transport of 1(+):1(NO3-) with common K(m) and Jmax values around 25 microM and 75 pmol NO3- cm-2sec-1, respectively, and combined measurements of pHo and [NO3-]o showed a net uptake of approx. 1 H+ with each NO3- anion. Analysis of the NO3- current demonstrated a pronounced voltage sensitivity within the normal physiological range between -300 and -100 mV as well as interactions between the kinetic parameters of membrane voltage, pHo and [NO3-]o. Increasing the bathing pH from 5.5 to 8.0 reduced the current and the associated membrane depolarizations 2- to 4-fold. At a constant pHo of 6.1, driving the membrane voltage from -350 to -150 mV resulted in an approx. 3-fold reduction in the maximum current and a 5-fold rise in the apparent affinity for NO3-. By contrast, the same depolarization effected an approx. 20% fall in the K(m) for transport as a function in [H+]o. These, and additional results are consistent with a charge-coupling stoichiometry of 2(H+) per NO3- anion transported across the membrane, and implicate a carrier cycle in which NO3- binding is kinetically adjacent to the rate-limiting step of membrane charge transit. The data concur with previous studies demonstrating a pronounced voltage-dependence to high-affinity NO3- transport system in Arabidopsis, and underline the importance of voltage as a kinetic factor controlling NO3- transport; finally, they distinguish metabolite repression of NO3- transport induction from its sensitivity to metabolic blockade and competition with the uptake of other substrates that draw on membrane voltage as a kinetic substrate.
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Purpose<br/> The purpose of this paper is to investigate the performance of natural Jordanian zeolite tuff to remove ammonia from aqueous solutions using a laboratory batch method and fixed-bed column apparatus. Equilibrium data were fitted to Langmuir and Freundlich models.<br/><br/>Design/methodology/approach<br/> Column experiments were conducted in packed bed column. The used apparatus consisted of a bench-mounted glass column of 2.5cm inside diameter and 100cm height (column volume = 490 cm3). The column was packed with a certain amount of zeolite to give the desired bed height. The feeding solution was supplied from a 30 liter plastic container at the beginning of each experiment and fed to the column down-flow through a glass flow meter having a working range of 10-280ml/min.<br/><br/>Findings<br/> Ammonium ion exchange by natural Jordanian zeolite data were fitted by Langmuir and Freundlich isotherms. Continuous sorption of ammonium ions by natural Jordanian zeolite tuff has proven to be effective in decreasing concentrations ranging from 15-50 mg NH4-N/L down to levels below 1 mg/l. Breakthrough time increased by increasing the bed depth as well as decreasing zeolite particle size, solution flow-rate, initial NH4+ concentration and pH. Sorption of ammonium by the zeolite under the tested conditions gave the sorption capacity of 28 mg NH4-N/L at 20C, and 32 mg NH4-N/L at 30C.<br/><br/>Originality/value<br/> This research investigates the performance of natural Jordanian zeolite tuff to remove ammonia from aqueous solutions using a laboratory batch method and fixed-bed column apparatus. The equilibrium data of the sorption of Ammonia were plotted by using the Langmuir and Freundlich isotherms, then the experimental data were compared to the predictions of the above equilibrium isotherm models. It is clear that the NH4+ ion exchange data fitted better with Langmuir isotherm than with Freundlich model and gave an adequate correlation coefficient value.
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Este trabalho teve como objectivo caracterizar quimicamente a gua da chuva recolhida na cidade de Aveiro, localizada a sudoeste da Europa, no perodo de Setembro de 2008 a Setembro de 2009. Para matrizes diludas como a da gua da chuva, as metodologias analticas a utilizar para se conseguir uma rigorosa caracterizao qumica so de grande importncia e ainda no esto uniformizadas. Assim, para caracterizar a fraco orgnica, primeiramente foram comparadas duas metodologias de filtrao (0.22 e 0.45 m) e foram estudados dois procedimentos de preservao da gua da chuva (refrigerao e congelao), utilizando a espectroscopia de fluorescncia molecular. Alm disso, foram comparados dois procedimentos de isolamento e extraco da matria orgnica dissolvida (DOM) da gua da chuva, baseados na soro nos sorbentes DAX-8 e C-18, utilizando as espectroscopias de ultravioleta-visvel e fluorescncia molecular. Relativamente aos resultados das metodologias de filtrao e preservao, recomendada a filtrao por 0.45 m, assim como, as amostras de gua da chuva devero ser mantidas no escuro a 4C, no mximo at 4 dias, at s anlises espectroscpicas. Relativamente metodologia de isolamento e extraco da DOM, os resultados mostraram que o procedimento de isolamento baseado na C-18 extraiu a DOM que representativa da matriz global, enquanto que o procedimento da DAX-8 extraiu preferencialmente a fraco do tipo hmico. Como no presente trabalho pretendamos caracterizar a fraco do tipo hmico da DOM da gua da chuva, foi escolhida a metodologia de isolamento e extraco baseada na soro no sorvente DAX-8. Previamente ao isolamento e extraco da DOM da gua da chuva, toda a fraco orgnica das amostras de gua da chuva foi caracterizada pelas tcnicas de ultravioleta-visvel e de fluorescncia molecular. As amostras mostraram caractersticas semelhantes s de outras guas naturais, e a gua da chuva do Vero e Outono apresentou maior contedo da matria orgnica dissolvida cromofrica que a do Inverno e Primavera. Posteriormente, a fraco do tipo hmico de algumas amostras de gua da chuva, isolada e extrada pelo procedimento baseado na DAX-8, foi caracterizada utilizando as tcnicas espectroscpicas de ultravioleta-visvel, fluorescncia molecular e ressonncia magntica nuclear de proto. Todos os extractos continham uma mistura complexa de compostos hidroxilados e cidos carboxlicos, com uma predominncia da componente aliftica e um baixo contedo da componente aromtica. A fraco inorgnica da gua da chuva foi caracterizada determinando a concentrao das seguintes espcies inicas: H+, NH4 +, Cl-, NO3 -, SO4 2-. Os resultados foram comparados com os obtidos na chuva colectada no mesmo local entre 1986-1989 e mostraram que de todos os ies determinados a concentrao de NO3 - foi a nica que aumentou (cerca do dobro) em 20 anos, tendo sido atribudo ao aumento de veculos e emisses industriais na rea de amostragem. Durante o perodo de amostragem cerca de 80% da precipitao esteve associada a massas de ar ocenicas, enquanto a restante esteve relacionada com massas que tiveram uma influncia antropognica e terrestre. De um modo geral, para as fraces orgnica e inorgnica da gua da chuva analisadas, o contedo qumico foi menor para as amostras que estiveram associadas a massas de ar martimas do que para as amostras que tiveram contribuies terrestres e antropognicas.
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Um dos principais fatores que afetam negativamente a qualidade do ambiente em muitas cidades em todo o mundo o material particulado (PM). A sua presena na atmosfera pode ter impactos negativos na sade humana, clima, patrimnio edificado e ecossistemas. Muitos dos estudos realizados em reas urbanas focam apenas as fraes respirveis (PM10 e PM2,5). No entanto, os processos de formao, a identificao das fontes emissoras e os efeitos dependem muito da distribuio granulomtrica das partculas. A ateno tem recado na anlise de hidrocarbonetos poliaromticos (PAHs), devida sua carcinogenicidade e a informao disponvel sobre outros compostos escassa. O presente estudo consistiu na obteno do PM distribudo por diferentes fraes de tamanho e na anlise detalhada da sua composio qumica, em dois locais urbanos da Pennsula Ibrica (Madrid e Lisboa). Dado que os veculos representam uma das principais fontes emissoras em ambientes urbanos, efetuou-se uma caracterizao mais detalhada deste tipo de emisses, conduzindo uma campanha de amostragem num tnel rodovirio (Marqus de Pombal, Lisboa). As amostragens, em ambas as cidades, decorreram durante um ms, quer no vero quer no inverno, em dois locais urbanos distintos, um junto a uma via com influncia de trfego e outro numa rea urbana de fundo. No tnel a amostragem foi realizada apenas durante uma semana. Em Madrid e no tnel, o PM foi recolhido utilizando um amostrador de elevado volume com impactor em cascata com quatro tamanhos: 10-2,5, 2,5-0,95, 0,95-0,49 e < 0,49 m. Em Lisboa, foi utilizado um impactor em cascata com apenas dois tamanhos, 10- 2,5 e < 2,5 m. As amostras foram quimicamente analisadas e determinadas as concentraes de compostos carbonados (OC, EC e carbonatos), ies inorgnicos solveis em gua (Cl, NO3, SO42, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+),metais e compostos orgnicos. Em Madrid, as concentraes mdias de PM10 foram 44 e 48% maiores nas amostras recolhidas junto estrada do que as de fundo urbano no vero e inverno, respetivamente. A frao grosseira e o PM0,5 apresentaram concentraes mais elevadas no vero do que no inverno devido s condies climatricas pouco usuais. No vero, as amostragens decorreram num ms em que as temperaturas foram muito elevadas e em que ocorreram vrios episdios de intruso de poeira africana. Durante o perodo de amostragem de inverno, as temperaturas foram muito baixas e registaram-se vrios dias de precipitao quer sob a forma de chuva, quer sob a forma de neve. As situaes meteorolgicas sinticas mais comuns, incluindo aquelas que causam o transporte de massas de ar com poeiras Africanas, foram identificadas em ambas as estaes do ano. As concentraes mssicas de PM10, EC e OC foram encontrados predominantemente na frao de tamanho ultrafino em ambos os locais de amostragem e estaes do ano. Nas restantes fraes no se observou nenhuma tendncia sazonal. O carbono orgnico secundrio (SOC) mostrou um claro padro sazonal, com concentraes muito mais elevadas no vero do que no inverno, em ambos os lugares. A partir do balano mssico de ies, observou-se que, no vero, a formao de compostos inorgnicos secundrios (SIC) conduziu a um enriquecimento pouco comum de Ca2+ na frao submicromtrica, quer nas amostras de trfego, quer em fundo urbano. Os alcanos, PAHs, os lcoois e os cidos foram as classes de compostos orgnicos identificados e quantificados no material particulado. Globalmente, representaram 0,26 e 0,11 g m3 no vero e inverno, respetivamente, no local de trfego e 0,28 e 0,035 g m3 na rea urbana de fundo. Os diferentes compostos orgnicos tambm apresentaram padres sazonais, sugerindo fontes de emisso (e.g. escapes dos veculos e fontes biognicas) ou processos de formao com contribuies variveis ao longo do ano. As concentraes de benzoapireno equivalente foram menores que 1 ng m-3 e o risco carcinognico estimado baixo. No vero, os maiores enriquecimentos de metais ocorreram na frao submicromtrica, e no inverno na frao grosseira. No vero, os enriquecimentos foram 80% para o Mn, Ni, Cu, Zn, Cd, Sb e Co, no inverno, estes traadores de emisses do trfego foram menores, exceto para o Zn. Em Lisboa, a concentrao mdia de PM10 foi de 48 g m-3 no vero e de 44 g m-3 no inverno, junto estrada. Na rea de fundo urbano, registaram-se nveis comparveis nas duas estaes (27 g m-3 e 26 g m-3). A mdia do rcio PM2,5/PM10 foi de 65% no vero e 44% no inverno na rea de trfego e 62% e 59% na rea urbana de fundo. Estes resultados significam que o PM2,5 um dos principais contaminantes que afetam a qualidade do ar no centro da cidade de Lisboa. A relao OC/EC, que reflete a composio das emisses de combusto dos veculos, variou entre 0,3 e 0,4 no interior do tnel. Os rcios de OC/EC mnimos obtidos junto s vias de trfego em Madrid e em Lisboa encontram-se entre os do tnel e os registados em atmosferas urbanas de fundo, sugerindo que os valores mnimos habitualmente obtidos para este parmetro em ambientes urbanos abertos sobrestimam as emisses diretas de OC pelo transporte rodovirio. Espera-se que os resultados deste trabalho contribuam para suprir, pelo menos em parte, as lacunas de informao quer sobre a composio de vrias granulometrias de PM, quer sobre fontes e processos de formao em atmosferas urbanas. Como a exposio a poluentes do ar ultrapassa o controle dos indivduos e exige ao das autoridades pblicas a nvel nacional, regional e at mesmo internacional, importante propor medidas mitigadoras focadas nas principais fontes de emisso identificadas.
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A presente tese tem por objetivo principal contribuir para o conhecimento da geoqumica sedimentar da zona ocenica da crista da Terceira e montanhas submarinas a sul (regio entre 29-39N e 27-32W), integrando tambm a caraterizao dos metais e nutrientes na coluna de gua e propondo concentraes para servirem de referncia nesta regio do Atlntico Central. Para o efeito foram realizadas amostragens na coluna de gua em sete locais e de sedimento em cinco locais, durante a campanha oceanogrfica designada por EMEPC/AORES/G3/2007 a bordo do navio SV Kommandor Jack, no mbito do projeto da Estrutura de Misso para a Extenso da Plataforma Continental (EMEPC). Os perfis de CTD da coluna de gua na regio estudada revelam a presena de massas de gua distintas: a Western North Atlantic Central Water (WNACW), a Eastern North Atlantic Central Water tropical (ENACWt), a Eastern North Atlantic Central Water polar (ENACWp), a Mediterranean Overflow Water (MOW), a Deep Mediterranean Water (DMW) e a North Eastern Atlantic Deep Water (NEADW). Observou-se nos perfis de temperatura e salinidade, referentes aos primeiros 200 m da coluna de gua, um gradiente meridional negativo entre as estaes localizadas na crista da Terceira e as estaes localizadas mais a sul. Observou-se nas guas superficiais valores de oxignio dissolvido de 93% e de pH de 8,1, assim como que as concentraes dos nutrientes NOx, PO4 e SiO2 variam de acordo com a atividade biolgica, tendo-se registado concentraes medianas mais baixas, respetivamente de 6,5, 0,23 e 1,3 mol L-1, que aumentam com a profundidade devido ausncia de produo primria (respetivamente 31, 1,4 e 22 mol L-1). As concentraes de NH4 e de SO4 no variam significativamente nas massas de gua, sendo os valores medianos mnimos e mximos de 0,69 a 0,79 mol L-1 para o NH4 e de 30 a 32 mol L-1 para o SO4. So propostas concentraes de referncia para as massas de gua, para os elementos cobre, cdmio, chumbo e arsnio. Os perfis de sedimento analisados permitem distinguir os sedimentos na crista da Terceira (core A) dos restantes (cores B a E). A grande variabilidade textural encontrada no core A, que contrasta com os outros cores analisados, deve-se a importantes contribuies terrgenas, originadas pela eroso sub-area e pela atividade vulcnica das ilhas prximas. iv resumo (continuao) A anlise mineralgica, efetuada frao areia e frao fina (< 63 m), confirma que os sedimentos do core A derivam de rochas vulcnicas formadas maioritariamente por piroxenas, olivinas, anfbolas, biotite, alterites e ainda calcite, plagiclase e magnetite, tendo-se identificado ao microscpio a glauconite e o vidro vulcnico. De acordo com a composio qumica destes minerais o core A apresenta valores mais elevados de Al, Fe, K, P, Mg, Si, Na, Zn, V, Cr e Mn relativamente aos cores B a E. Os cores B a E apresentam grandes quantidades de calcite (>80%) formada maioritariamente por foraminferos e nanoplncton calcrio (cocolitforos). A frao areia confirma a composio maioritariamente carbonatada com grande abundncia de material biognico formado por oozes de foraminferos (planctnicos e bentnicos) com raras espculas de espongirios e restos de conchas. Os cores B a E apresentam valores muito mais elevados que o core A para os elementos Ca e Sr. Os resultados para o Al, Fe, K, P, Si, Na, As, Cu, Ni, Zn, V, Cr, Li, Pb, Cd e Co presentes nos locais B, C, D e E sugerem que estes cores so comparveis aos sedimentos de fundo carbonatados. Prope-se concentraes de referncia para a regio do Atlntico compreendida entre 29-39N e 27-32W considerando a primeira camada colhida em cada core. Para o core A as concentraes so normalizadas a 5% de Al e CaCO3, enquanto que para os cores B a E so normalizadas a 2% de Al e CaCO3. Assim as concentraes de referncia para o core A so: As 18 mg kg-1, Cr 91 mg kg-1, Cu 127 mg kg-1, Ni 84 mg kg-1, Pb 41 mg kg-1, Hg 41 ng g-1 e Zn 482 mg kg-1. Para os cores B a E as concentraes de referncia so: As 3 mg kg-1, Cr 10 mg kg-1, Cu 36 mg kg-1 Ni 12 mg kg -1, Hg 3 ng g-1 e Zn 20 mg kg-1. Para os restantes metais as concentraes de referncia para o core A so: Al 9%, Si 25%, Fe 6%, Ca 13%, K 2%, Mg 2%, Na 3%, P 0,4%, Sr 900 mg kg-1, Li 10 mg kg-1, Mn 1200 mg kg-1, Ba 700 mg kg-1 e V 140 mg kg-1. Para os cores B a E as concentraes de referncia so: Al 0,9%, Si 2%, Fe 0,2%, Ca 95%, K 0,3%, Mg 0,4%, Na 0,3%, P 0,04%, Sr 2600 mg kg-1, Li 5 mg kg-1, Mn 240 mg kg-1, Ba 345 mg kg-1, Co 2 mg kg-1 e V 6 mg kg-1. Os resultados da presente tese constituem um contributo para a caraterizao geoqumica da regio e podem servir de referncia monitorizao futura do mar dos Aores e montes submarinos a sul.
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Tese de doutoramento, Biologia (Biotecnologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Cincias, 2014
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Fluctuations in ammonium (NH4+), measured as NH4-N loads using an ion-selective electrode installed at the inlet of a sewage treatment plant, showed a distinctive pattern which was associated to weekly (i.e., commuters) and seasonal (i.e., holidays) fluctuations of the population. Moreover, population size estimates based on NH4-N loads were lower compared to census data. Diurnal profiles of benzoylecgonine (BE) and 11-nor-9-carboxy-Δ9-tetrahydrocannabinol (THC-COOH) were shown to be strongly correlated to NH4-N. Characteristic patterns, which reflect the prolonged nocturnal activity of people during the weekend, could be observed for BE, cocaine, and a major metabolite of MDMA (i.e., 4-hydroxy-3-methoxymethamphetamine). Additional 24 h composite samples were collected between February and September 2013. Per-capita loads (i.e., grams per day per 1000 inhabitants) were computed using census data and NH4-N measurements. Normalization with NH4-N did not modify the overall pattern, suggesting that the magnitude of fluctuations in the size of the population is negligible compared to those of illicit drug loads. Results show that fluctuations in the size of the population over longer periods of time or during major events can be monitored using NH4-N loads: either using raw NH4-N loads or population size estimates based on NH4-N loads, if information about site-specific NH4-N population equivalents is available.
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Modifications to the commercial hydride generator, manufactured by Spectrametrics, resulted in improved operating procedure and enhancement of the arsenic and germanium signals. Experiments with arsenic(III) and arsenic(V) showed that identical reiults could be produced from both oxidation states. However, since arsenic(V) is reduced more slowly than arsenic(III), peak areas and not peak heights must be measured when the arsine is immediately stripped from the system (approximately 5 seconds reaction). When the reduction is allowed to proceed for 20 seconds before the arsine is stripped, peak heights may be used. For a 200 ng/mL solution, the relative standard deviation is 2.8% for As(III) and 3.8% for As(V). The detection limit for arsenic using the modified system is 0.50 ng/mL. Studies performed on As(V) standards show that the interferences from 1000 mg/L of nickel(II), cobalt(II), iron(III), copper(II), cadmium(II), and zinc(II) can be eliminated with the aid of 5 M Hel and 3% L-cystine. Conditions for the reduction of germanium to the corresponding hydride were investigated. The effect of different concentrations of HCl on the reduction of germanium to the covalent hydride in aqueous media by means of NaBH 4 solutions was assessed. Results show that the best response is accomplished at a pH of 1.7. The use of buffer solutions was similarly characterized. In both cases, results showed that the element is best reduced when the final pH of the solution after reaction is almost neutral. In addition, a more sensitive method, which includes the use of (NH4)2S208' has been developed. A 20% increase in the germanium signal is registered when compared to the signal achieved with Hel alone. Moreover, under these conditions, reduction of germanium could be accomplished, even when the solution's pH is neutral. For a 100 ng/mL germanium standard the rsd is 3%. The detection limit for germanium in 0.05 M Hel medium (pH 1.7) is 0.10 ng/mL and 0.09 ng/mL when ammonium persulphate is used in conjunction with Hel. Interferences from 1000 mg/L of iron(III), copper(II), cobalt(II), nickel(II), cadmium(II), lead(II), mercury(II), aluminum(III), tin(IV), arsenic(III), arsenic(V) and zinc(II) were studied and characterized. In this regard, the use of (NH4)ZS20S and Hel at a pH of 1.7 proved to be a successful mixture in the sbppression of the interferences caused by iron, copper, aluminum, tin, lead, and arsenic. The method was applied to the determination of germanium in cherts and iron ores. In addition, experiments with tin(IV) showed that a 15% increase in the tin signal can be accomplished in the presence of 1 mL of (NH4)2S20S 10% (m/V).
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Les sdiments sont des sites importants dlimination dazote (N) puisquils possdent des gradients doxydorduction leur confrant les conditions idales pour les ractions microbiennes de transformation de N. Leutrophisation des rgions ctires peut altrer ces gradients, par des changements dans la concentration doxygne (O2) de leau interstitielle, et modifier limportance relative des processus transformant le N. Afin de mieux comprendre comment lO2 pourrait influencer les transformations de N, nous avons mesur les flux diffusifs de diazote (N2), nitrate (NO3-), oxygne et ammonium (NH4+) dans les sdiments de lEstuaire Maritime du St-Laurent (EMSL), et nous avons estim les taux de dnitrification. Limportance du couple nitrification-dnitrification en fonction dun gradient de concentrations dO2 dans la zone dhypoxie de lEMSL fut aussi value. La concentration des gaz dissous fut mesure en utilisant une nouvelle approche dveloppe dans cette tude. Les flux diffusifs de N2, O2, NO3- et NH4+ variaient de 5.5 8.8, de -37.1 -84.8, de -4.0 -5.8 et de 0.6 0.8 mol N m-2 h-1 respectivement. Les concentrations de N2 et NO3- dans leau porale et les flux de NO3- et de N2 des sdiments, suggrent que la diffusion de NO3- provenant de leau la surface des sdiments ne peut pas expliquer par elle-mme la production de N2 observe. En utilisant une approche stoichiomtrique, les taux de nitrification potentielle estims comptent pour 0.01 52% du flux total de NO3 ncessaire pour aboutir aux flux de N2 observs et diminuent avec laugmentation de lhypoxie.
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Latmosphre terrestre est trs riche en azote (N2). Mais cet azote diatomique est sous une forme trs stable, inutilisable par la majorit des tres vivants malgr quil soit indispensable pour la synthse de matriels organiques. Seuls les procaryotes diazotrophiques sont capables de vivre avec le N2 comme source dazote. La fixation dazote est un processus qui permet de produire des substances amines partir de lazote gazeux prsent dans latmosphre (78%). Cependant, ce processus est trs complexe et ncessite la biosynthse dune vingtaine de protines et la consommation de beaucoup dnergie (16 molcules dATP par mole de N2 fix). Cest la raison pour laquelle ce phnomne est rigoureusement rgul. Les bactries photosynthtiques pourpres non-sulfureuses sont connues pour leur capacit de faire la fixation de lazote. Les tudes faites la lumire, dans le mode de croissance prfr de ces bactries (photosynthse anarobie), ont montr que la nitrognase (enzyme responsable de la fixation du diazote) est sujet dune rgulation trois niveaux: une rgulation transcriptionnelle de NifA (protine activatrice de la transcription des gnes nif), une rgulation post-traductionnelle de lactivit de NifA envers lactivation de la transcription des autres gnes nif, et la rgulation post-traductionnelle de lactivit de la nitrognase quand les cellules sont soumises un choc dammoniaque. Le systme de rgulation dj dcrit fait intervenir essentiellement une protine membranaire, AmtB, et les deux protines PII, GlnB et GlnK. Il est connu depuis long temps que la nitrognase est aussi rgule quand une culture photosynthtique est expose la noirceur, mais jusquaujourdhui, on ignore encore la nature des systmes intervenants dans cette rgulation. Ainsi, parmi les questions qui peuvent se poser: quelles sont les protines qui interviennent dans linactivation de la nitrognase lorsquune culture anarobie est place la noirceur? Une analyse de plusieurs souches mutantes, amtB- , glnK- , glnB- et amtY- pousses dans diffrentes conditions de limitation en azote, serait une faon pour rpondre ces interrogations. Alors, avec le suivi de lactivit de la nitrognase et le Western Blot, on a montr que le choc de noirceur provoquerait un "Switch-off" de lactivit de la nitrognase d une ADP-ribosylation de la protine Fe. On a russit aussi montrer que ii tout le systme dj impliqu dans la rponse un choc dammoniaque, est galement ncessaire pour une rponse un manque de lumire ou dnergie (les protines AmtB, GlnK, GlnB, DraG, DraT et AmtY). Or, Rhodobacter capsulatus est capable de fixer lazote et de croitre aussi bien dans la micro-arobie la noirceur que dans des conditions de photosynthse anarobies, mais jusqu' maintenant sa rgulation dans lobscurit est peu tudie. Ltude de la fixation dazote la noirceur nous a permis de montrer que le complexe membranaire Rnf nest pas ncessaire la croissance de R. capsulatus dans de telles conditions. Dans le but de dvelopper une faon dtudier la rgulation de la croissance dans ce mode, on a tout dabord essay didentifier les conditions opratoires (O2, [NH4 + ]) permettant R. capsulatus de fixer lazote en microarobie. Loptimisation de cette croissance a montr que la concentration optimale doxygne ncessaire est de 10% mlang avec de lazote.
Resumo:
L'azote est l'un des lments les plus essentiels dans le monde pour les tres vivants, car il est essentiel pour la production des lments de base de la cellule, les acides amins, les acides nucliques et les autres constituants cellulaires. Latmosphre est compos de 78% d'azote gazeux, une source d'azote inutilisable par la plupart des organismes l'exception de ceux qui possdent lenzyme nitrognase, tels que les bactries diazotrophique. Ces micro-organismes sont capables de convertir l'azote atmosphrique en ammoniac (NH3), qui est l'une des sources d'azote les plus prfrables. Cette raction exigeant lATP, appele fixation de l'azote, est catalyse par une enzyme, nitrognase, qui est l'enzyme la plus importante dans le cycle de l'azote. Certaines protines sont des rgulateurs potentiels de la synthse de la nitrognase et de son activit; AmtB, DraT, DraG, les protines PII, etc.. Dans cette thse, j'ai effectu diverses expriences afin de mieux comprendre leurs rles dtails dans Rhodobacter capsulatus. La protine membranaire AmtB, trs rpandue chez les archaea, les bactries et les eucaryotes, est un membre de la famille MEP / Amt / Rh. Les protines AmtB sont des transporteurs d'ammonium, importateurs d'ammonium externe, et ont galement t suggr dagir comme des senseurs d'ammonium. Il a t montr que lAmtB de Rhodobacter capsulatus fonctionne comme un capteur pour dtecter la prsence d'ammonium externe pour rguler la nitrognase. La nitrognase est constitue de deux mtalloprotines nommes MoFe-protine et Fe-protine. L'addition d'ammoniaque une culture R. capsulatus conduit une srie de ractions qui mnent la dsactivation de la nitrognase, appel "nitrognase switch-off". Une raction critique dans ce processus est lajout dun groupe ADP-ribose la Fe-protine par DraT. L'entre de l'ammoniac dans la cellule travers le pore AmtB est contrle par la squestration de GlnK. GlnK est une protine PII et les protines PII sont des protines centrales dans la rgulation du mtabolisme de l'azote. Non seulement la squestration de GlnK par AmtB est importante dans la rgulation nitrognase, mais la liaison de l'ammonium par AmtB ou de son transport partiel est galement ncessaire. Les complexes AmtB-GlnK sont supposs de lier DraG, lenzyme responsable pour enlever l'ADP-ribose ajout la nitrognase par DraT, ainsi formant un complexe ternaire. Dans cette thse certains dtails du mcanisme de transduction du signal et de transport d'ammonium ont t examins par la gnration et la caractrisation dun mutant dirig, RCZC, (D335A). La capacit de ce mutant, ainsi que des mutants construits prcdemment, RCIA1 (D338A), RCIA2 (G344C), RCIA3 (H193E) et RCIA4 (W237A), deffectuer le switch-off de la nitrognase a t mesure par chromatographie en phase gazeuse. Les rsultats ont rvl que tous les rsidus d'acides amins ci-dessus ont un rle essentiel dans la rgulation de la nitrognase. Limmunobuvardage a galement t effectus afin de vrifier la prsence de la Fe-protine l'ADP-ribosyle. D335, D388 et W237 semblent tre cruciales pour lADP-ribosylation, puisque les mutants RCZC, RCIA1 et RCIA4 n'a pas montr de lADP-ribosylation de la Fe-protine. En outre, mme si une lgre ADP-ribosylation a t observe pour RCIA2 (G344C), nous le considrons comme un rsidu d'acide amin important dans la rgulation de la nitrognase. Dun autre cot, le mutant RCIA3 (H193E) a montr une ADP-ribosylation de la Fe-protine aprs un choc d'ammonium, par consquent, il ne semble pas jouer un rle important dans lADP-ribosylation. Par ailleurs R. capsulatus possde une deuxime Amt appel AmtY, qui, contrairement AmtB, ne semble pas avoir des rles spcifiques. Afin de dcouvrir ses fonctionnalits, AmtY a t surexprime dans une souche dE. coli manquant lAmtB (GT1001 pRSG1) (ralise prcdemment par d'autres membres du laboratoire) et la formation des complexes AmtY-GlnK en rponse l'addition dammoniac a t examine. Il a t montr que mme si AmtY est en mesure de transporter l'ammoniac lorsqu'il est exprim dans E. coli, elle ne peut pass associer GlnK en rponse NH4 +.
Resumo:
Hyperammonemia is a key factor in the pathogenesis of hepatic encephalopathy (HE) as well as other metabolic encephalopathies, such as those associated with inherited disorders of urea cycle enzymes and in Reye's syndrome. Acute HE results in increased brain ammonia (up to 5 mM), astrocytic swelling, and altered glutamatergic function. In the present study, using fluorescence imaging techniques, acute exposure (10 min) of ammonia (NH4+/NH3) to cultured astrocytes resulted in a concentration-dependent, transient increase in [Ca2+]i. This calcium transient was due to release from intracellular calcium stores, since the response was thapsigargin-sensitive and was still observed in calcium-free buffer. Using an enzyme-linked fluorescence assay, glutamate release was measured indirectly via the production of NADH (a naturally fluorescent product when excited with UV light). NH4+/NH3 (5 mM) stimulated a calcium-dependent glutamate release from cultured astrocytes, which was inhibited after preincubation with 1,2-bis(2-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid acetoxymethyl ester but unaffected after preincubation with glutamate transport inhibitors dihydrokainate and DL-threo-beta-benzyloxyaspartate. NH4+/NH3 (5 mM) also induced a transient intracellular alkaline shift. To investigate whether the effects of NH4+/NH3 were mediated by an increase in pH(i), we applied trimethylamine (TMA+/TMA) as another weak base. TMA+/TMA (5 mM) induced a similar transient increase in both pH(i) and [Ca2+]i (mobilization from intracellular calcium stores) and resulted in calcium-dependent release of glutamate. These results indicate that an acute exposure to ammonia, resulting in cytosolic alkalinization, leads to calcium-dependent glutamate release from astrocytes. A deregulation of glutamate release from astrocytes by ammonia could contribute to glutamate dysfunction consistently observed in acute HE.
Resumo:
Lazote est llment le plus abondant dans latmosphre terrestre avec un pourcentage atteignant 78 %. Composant essentiel pour la biosynthse des matriels organiques cellulaires, il est inutilisable sous sa forme diatomique (N2) trs stable par la plupart des organismes. Seules les bactries dites diazotrophiques comme Rhodobacter capsulatus sont capables de fixer lazote molculaire N2 par le biais de la synthse dune enzyme, la nitrognase. Cette dernire catalyse la rduction du N2 en ammonium (NH4) qui peut alors tre assimil par dautres organismes. La synthse et lactivit de la nitrognase consomment beaucoup dnergie ce qui implique une rgulation rigoureuse et son inhibition tant quune quantit suffisante dammonium est disponible. Parmi les protines impliques dans cette rgulation, la protine dintrt AmtB est un transporteur membranaire responsable de la perception et le transport de lammonium. Chez R. capsulatus, il a t dmontr que suite laddition de lammonium, lAmtB inhibe de faon rversible (switch off/switch on) lactivit de la nitrognase en squestrant la protine PII GlnK accompagne de lajout dun groupement ADP ribose sur la sous units Fe de lenzyme par DraT. De plus, la formation de ce complexe lui seul ne serait pas suffisant pour cette inactivation, ce qui suggre la squestration dune troisime protine, DraG, afin dinhiber son action qui consiste enlever lADP ribose de la nitrognase et donc sa ractivation. Afin de mieux comprendre le fonctionnement de lAmtB dans la rgulation et le transport de lammonium un niveau molculaire et par la mme occasion la fixation de lazote, le premier volet de ce mmoire a t dintroduire une mutation ponctuelle par mutagnse dirige au niveau du rsidu conserv W237 de lAmtB. La production dhydrogne est un autre aspect longtemps tudi chez R. capsulatus. Cette bactrie est capable de produire de lhydrogne partir de composs organiques par photofermentation suite lintervention exclusive de la nitrognase. Plusieurs tudes ont t entreprises afin damliorer la production dhydrogne. Certaines dentre elles se sont intresses dterminer les conditions optimales qui confrent une production maximale de gaz tandis que dautres sintressent au fonctionnement de la bactrie elle mme. Ainsi, le fait que la bioproduction de H2 par fermentation soit catalyse par la nitrognase cela implique la rgulation de lactivit de cette dernire par diffrents mcanismes dont le switch off par ADP ribosylation de lenzyme. De ce fait, un mutant de R. capsulatus dpourvu dAmtB (DG9) a t tudi dans la deuxime partie de cette thse en termes dactivit de la nitrognase, de sa modification par ADP ribosylation avec la dtection des deux protines GlnK et DraG qui interviennent dans cette rgulation pour connaitre linfluence de diffrents acides amins sur la rgulation de la nitrognase et pour lutilisation future de cette souche dans la production dH2 car R. capsulatus produit de lhydrogne par photofermentation grce cette enzyme. Les rsultats obtenus ont rvl une activit de la nitrognase continue et ininterrompue lorsque lAmtB est absent avec une activit maximale quand la proline est utilise comme source dazote durant la culture bactrienne ce qui implique donc que labolition de lactivit de cette protine entraine une production continue dH2 chez R. capsulatus lorsque la proline est utilise comme source dazote lors de la culture bactrienne. Par ailleurs, avec des Western blots on a pu dterminer labsence de rgulation par ADP ribosylation ainsi que les expressions respectives de GlnK et DraG inchanges entre R. capsulatus sauvage et mut. En conclusion, la nitrognase nest pas modifie et inhibe lorsque lamtB est mut ce qui fait de la souche R. capsulatus DG9 un candidat idal pour la production de biohydrogne en particulier lorsque du glucose et de la proline sont respectivement utiliss comme source de carbone et d'azote pour la croissance.
Resumo:
Les prolifrations nuisibles de la cyanobactrie filamenteuse benthique Lyngbya wollei qui forme des tapis dposs sur les sdiments ont augment en frquence au cours des 30 dernires annes dans les rivires, lacs et sources de l'Amrique du Nord. Lyngbya wollei produit des neurotoxines et des composs organiques volatils (gosmin, 2-mthylisobornol) qui ont des rpercussions sur la sant publique de mme que des impacts d'ordre socioconomiques. Cette cyanobactrie est considre comme un habitat et une source de nourriture de pitre qualit pour les invertbrs en raison de sa gaine robuste et de sa production de toxines. Les prolifrations de L. wollei ont t observes pour la premire fois en 2005 dans le fleuve Saint-Laurent (SLR; Qubec, Canada). Nous avons jug important de dterminer sa distribution sur un tronon de 250 km afin d'laborer des modles prdictifs de sa prsence et biomasse en se basant sur les caractristiques chimiques et physiques de l'eau. Lyngbya wollei tait gnralement observ en aval de la confluence de petits tributaires qui irriguent des terres agricoles. Lcoulement deaux enrichies travers la vgtation submerge se traduisait par une diminution de la concentration dazote inorganique dissous (DIN), alors que les concentrations de carbone organique dissous (DOC) et de phosphore total dissous (TDP) demeuraient leves, produisant un faible rapport DIN :TDP. Selon nos modles, DOC (effet positif), TP (effet ngatif) et DIN :TDP (effet ngatif) sont les variables les plus importantes pour expliquer la rpartition de cette cyanobactrie. La probabilit que L. wollei soit prsent dans le SLR a t prdite avec exactitude dans 72 % 92 % des cas pour un ensemble de donnes indpendantes. Nous avons ensuite examin si les conditions hydrodynamiques, c'est--dire le courant gnr par les vagues et l'coulement du fleuve, contrlent les variations spatiales et temporelles de biomasse de L. wollei dans un grand systme fluvial. Nous avons mesur la biomasse de L. wollei ainsi que les variables chimiques, physiques et mtorologiques durant trois ans 10 sites le long d'un gradient d'exposition au courant et au vent dans un grand (148 km2) lac fluvial du SLR. L'exposition aux vagues et la vitesse du courant contrlaient les variations de biomasses spatiales et temporelles. La biomasse augmentait de mai novembre et persistait durant l'hiver. Les variations interannuelles taient contrles par l'coulement de la rivire (niveau d'eau) avec la crue printanire qui dlogeait les tapis de l'anne prcdente. Les baisses du niveau d'eau et l'augmentation de l'intensit des temptes anticipes par les scnarios de changements climatiques pourraient accrotre la superficie colonise par L. wollei de mme que son accumulation sur les berges. Par la suite, nous avons valu l'importance relative de L. wollei par rapport aux macrophytes et aux piphytes. Nous avons examin l'influence structurante de l'chelle spatiale sur les variables environnementales et la biomasse de ces producteurs primaires (PP) benthiques. Nous avons test si leur biomasse refltait la nature des agrgats d'habitat bases sur l'cogomorphologie ou plutt le continuum fluvial. Pour rpondre ces deux questions, nous avons utilis un design 3 chelles spatiales dans le SLR: 1) le long d'un tronon de 250 km, 2) entre les lacs fluviaux localiss dans ce tronon, 3) l'intrieur de chaque lac fluvial. Les facteurs environnementaux (conductivit et TP) et la structure spatiale expliquent 59% de la variation de biomasse des trois PP benthiques. Spcifiquement, les variations de biomasses taient le mieux expliques par la conductivit (+) pour les macrophytes, par le ratio DIN:TDP (+) et le coefficient d'extinction lumineuse (+) pour les piphytes et par le DOC (+) et le NH4+ (-) pour L. wollei. La structure spatiale l'intrieur des lacs fluviaux tait la plus importante composante spatiale pour tous les PP benthiques, suggrant que les effets locaux tels que l'enrichissement par les tributaire plutt que les gradients amont-aval dterminent la biomasse de PP benthiques. Donc, la dynamique des agrgats d'habitat reprsente un cadre gnral adquat pour expliquer les variations spatiales et la grande varit de conditions environnementales supportant des organismes aquatiques dans les grands fleuves. Enfin, nous avons tudi le rle cologique des tapis de L. wollei dans les cosystmes aquatiques, en particulier comme source de nourriture et refuge pour l'amphipode Gammarus fasciatus. Nous avons offert aux amphipodes un choix entre des tapis de L. wollei et soit des chlorophytes filamenteuses ou un tapis artificiel de laine acrylique lors d'expriences en laboratoire. Nous avons aussi reconstitu la dite in situ des amphipodes l'aide du mixing model (d13C et 15N). Gammarus fasciatus choisissait le substrat offrant le meilleur refuge face la lumire (Acrylique>Lyngbya=Rhizoclonium>Spirogyra). La prsence de saxitoxines, la composition lmentaire des tissus et l'abondance des piphytes n'ont eu aucun effet sur le choix de substrat. Lyngbya wollei et ses piphytes constituaient 36 et 24 % de l'alimentation in situ de G. fasciatus alors que les chlorophytes, les macrophytes et les piphytes associes reprsentaient une fraction moins importante de son alimentation. Les tapis de cyanobactries benthiques devraient tre considrs comme un bon refuge et une source de nourriture pour les petits invertbrs omnivores tels que les amphipodes.
Resumo:
A set of six new polystyrene anchored metal complexes have been synthesized by the reaction of the metal salt with the polystyrene anchored Schiff base of vanillin. These complexes were characterized by elemental analyses, Fourier transform infrared spectroscopy, diffuse reflectance studies, thermal studies, and magnetic susceptibility measurements. The elemental analyses suggest a metal : ligand ratio of 1 : 2. The ligand is unidentate and coordinates through the azomethine nitrogen. The Mn(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), and Cu(II) complexes are all paramagnetic while Zn(II) is diamagnetic. The Cu(II) complex is assigned a square planar structure, while Zn(II) is assigned a tetrahedral structure and Mn(II), Fe(III), Co(II), and Ni(II) are all assigned octahedral geometry. The thermal analyses were done on the ligand and its complexes to reveal their stability. Further, the application of the Schiff base as a chelating resin in ion removal studies was investigated. The polystyrene anchored Schiff base gave 96% efficiency in the removal of Ni(II) from a 20-ppm solution in 15 min, without any interference from ions such as Mn(II), Co(II), Fe(III), Cu(II), Zn(II), U(VI), Na , K , NH4 , Ca2 , Cl , Br , NO3 , NO2 ,and CH3CO2 . The major advantage is that the removal is achieved without altering the pH.
