2,4-dimethylene-1,3-cyclobutanediyl and 2,4-dimethylenebicyclobutane. Synthesis, spectroscopy, and reactivity of a triplet biradical and its covalent isomer

The preparation and direct observation of triplet 2,4-dimethylene-1,3- cyclobutanediyl (1), the non-Kekule isomer of benzene, is described. The biradical was generated by photolysis of 5,6-dimethylene-2,3- diazabicyclo[2.1.1]hex-2-ene (2) (which was synthesized in several steps from benzvalene) under cryogenic, matrix-isolation conditions. Biradical 1 was characterized by EPR spectroscopy (‌‌‌‌‌│D/hc│ =0.0204 cm^(-1), │E/hc│ =0.0028 cm^(-1)) and found to have a triplet ground state. The Δm_s= 2 transition displays hyperfine splitting attributed to a 7.3-G coupling to the ring methine and a 5.9-G coupling to the exocyclic methylene protons. Several experiments, including application of the magnetophotoselection (mps) technique in the generation of biradical 1, have allowed a determination of the zero-field triplet sublevels as x = -0.0040, y = +0.0136, and z = -0.0096 cm^(-1), where x and y are respectively the long and short in-plane axes and z the out-of-plane axis of 1.

Triplet 1 is yellow-orange and displays highly structured absorption (λ_(max)= 506 nm) and fluorescence (λ_(max) = 510 nm) spectra, with vibronic spacings of 1520 and 620 cm^(-1) for absorption and 1570 and 620 cm^(-1) for emission. The spectra were unequivocally assigned to triplet 1 by the use of a novel technique that takes advantage of the biradical's photolability. The absorption є = 7200 M^(-1) cm^(-1) and f = 0.022, establishing that the transition is spin-allowed. Further use of the mps technique has demonstrated that the transition is x-polarized, and the excited state 1s therefore of B_(1g) symmetry, in accord with theoretical predictions.

Thermolysis or direct photolysis of diazene 2 in fluid solution produces 2,4- dimethylenebicyclo[l.l.0]butane (3), whose ^(l)H NMR spectrum (-80°C, CD_(2)Cl_(2)) consists of singlets at δ 4.22 and 3.18 in a 2:1 ratio. Compound 3 is thermally unstable and dimerizes with second-order kinetics between -80 and -25°C (∆H^(‡) = 6.8 kcal mol^(-1), (∆s^(‡) = -28 eu) by a mechanism involving direct combination of two molecules of 3 in the rate-determining step. This singlet-manifold reaction ultimately produces a mixture of two dimers, 3,8,9- trimethylenetricyclo[5.1.1.0^(2,5)]non-4-ene (75) and trans-3,10-dimethylenetricyclo[6.2.0.0^(2,5)]deca-4,8-diene (76t), with the former predominating. In contrast, triplet-sensitized photolysis of 2, which leads to triplet 1, provides, in addition to 75 and 76t, a substantial amount of trans-5,10- dimethylenetricyclo[6.2.0.0^(3,6)]deca-3,8-diene (77t) and small amounts of two unidentified dimers.

In addition, triplet biradical 1 ring-closes to 3 in rigid media both thermally (77-140 K) and photochemically. In solution 3 forms triplet 1 upon energy transfer from sensitizers having relatively low triplet energies. The implications of the thermal chemistry for the energy surfaces of the system are discussed.

Recognition of double helical DNA by purine oligonucleotides via triple helix formation

Oligonucleotide-directed triple helix formation is one of the most versatile methods for the sequence specific recognition of double helical DNA. Chapter 2 describes affinity cleaving experiments carried out to assess the recognition potential for purine-rich oligonucleotides via the formation of triple helices. Purine-rich oligodeoxyribonucleotides were shown to bind specifically to purine tracts of double helical DNA in the major groove antiparallel to the purine strand of the duplex. Specificity was derived from the formation of reverse Hoogsteen G•GC, A•AT and T•AT triplets and binding was limited to mostly purine tracts. This triple helical structure was stabilized by multivalent cations, destabilized by high concentrations of monovalent cations and was insensitive to pH. A single mismatched base triplet was shown to destabilize a 15 mer triple helix by 1.0 kcal/mole at 25°C. In addition, stability appeared to be correlated to the number of G•GC triplets formed in the triple helix. This structure provides an additional framework as a basis for the design of new sequence specific DNA binding molecules.

In work described in Chapter 3, the triplet specificities and required strand orientations of two classes of DNA triple helices were combined to target double helical sequences containing all four base pairs by alternate strand triple helix formation. This allowed for the use of oligonucleotides containing only natural 3'-5' phosphodiester linkages to simultaneously bind both strands of double helical DNA in the major groove. The stabilities and structures of these alternate strand triple helices depended on whether the binding site sequence was 5'-(purine)_m (pyrimidine)_n-3' or 5'- (pyrimidine)_m (purine)_n-3'.

In Chapter 4, the ability of oligonucleotide-cerium(III) chelates to direct the transesterfication of RNA was investigated. Procedures were developed for the modification of DNA and RNA oligonucleotides with a hexadentate Schiff-base macrocyclic cerium(III) complex. In addition, oligoribonucleotides modified by covalent attachment of the metal complex through two different linker structures were prepared. The ability of these structures to direct transesterification to specific RNA phosphodiesters was assessed by gel electrophoresis. No reproducible cleavage of the RNA strand consistent with transesterification could be detected in any of these experiments.

Electrochemical and electron transfer investigations of copper proteins

A study of the pH and temperature dependence of the redox potentials of azurins from five species of bacteria has been performed. The variations in the potentials with pH have been interpreted in terms of electrostatic interactions between the copper site and titrating histidine residues, including the effects of substitutions in the amino acid sequences of the proteins on the electrostatic interactions. A comparison of the observed pH dependences with predictions based on histidine pK_a values known for Pseudomonas aeruginosa (Pae), Alcaligenes denitrificans (Ade), and Alcaligenes faecalis (Afa) azurins indicates that the Pae and Ade redox potentials exhibit pH dependences in line with electrostatic arguments, while Afa azurin exhibits more complex behavior. Redox enthalpies and entropies for four of the azurins at low and high pH values have also been obtained. Based on these results in conjuction with the variable pH experiments, it appears that Bordetella bronchiseptica azurin may undergo a more substantial conformational change with pH than has been observed for other species of azurin.

The temperature dependence of the redox potential of bovine erythrocyte superoxide dismutase (SOD) has been determined at pH 7.0, with potassium ferricyanide as the mediator. The following thermodynamic parameters have been obtained (T = 25°C): E°' = 403±5 mV vs. NHE, ΔG°' = -9.31 kcal/mol, ΔH°' = -21.4 kcal/mol, ΔS°' = -40.7 eu, ΔS°'_(rc) = -25.1 eu. It is apparent from these results that ΔH°', rather than ΔS°', is the dominant factor in establishing the high redox potential of SOD. The large negative enthalpy of reduction may also reflect the factors which give SOD its high specificity toward reduction and oxidation by superoxide.

Temperature effects on the activity coefficient of the bicarbonate ion

Natural waters may be chemically studied as mixed electrolyte solutions. Some important equilibrium properties of natural waters are intimately related to the activity-concentration ratios (i.e., activity coefficients) of the ions in solution. An Ion Interaction Model, which is based on Pitzer's (1973) thermodynamic model, is proposed in this dissertation. The proposed model is capable of describing the activity coefficient of ions in mixed electrolyte solutions. The effects of temperature on the equilibrium conditions of natural waters and on the activity coefficients of the ions in solution, may be predicted by means of the Ion Interaction Model presented in this work.

The bicarbonate ion, HCO₃^-, is commonly found in natural waters. This anion plays an important role in the chemical and thermodynamic properties of water bodies. Such properties are usually directly related to the activity coefficient of HCO₃^- in solution. The Ion Interaction Model, as proposed in this dissertation, is used to describe indirectly measured activity coefficients of HCO₃^- in mixed electrolyte solutions.

Experimental pH measurements of MCl-MHCO₃ and MCl-H₂CO₃ solutions at 25°C (where M = K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Ca²⁺ or Mg²⁺) are used in this dissertation to evaluate indirectly the MHCO₃ virial coefficients. Such coefficients permit the prediction of the activity coefficient of HCO₃^- in mixed electrolyte solutions. The Ion Interaction Model is found to be an accurate method for predicting the activity coefficient of HCO₃^- within the experimental ionic strengths (0.2 to 3.0 m). The virial coefficients of KHCO₃ and NaHCO₃ and their respective temperature variations are obtained from similar experimental measurements at 10° and 40°C. The temperature effects on the NH₄HCO₃, Ca(HCO₃)₂, and Mg(HCO₃)₂ virial coefficients are estimated based on these results and the temperature variations of the virial coefficients of 40 other electrolytes.

Finally, the Ion Interaction Model is utilized to solve various problems of water chemistry where bicarbonate is present in solution.

Electron transfer in chemically and genetically modified myoglobins

The temperature dependences of the reduction potentials (E^o') of wildtype human myoglobin (Mb) and three site-directed mutants have been measured by using thin-layer spectroelectrochemistry. Residue Val68, which is in van der Waals contact with the heme in Mb, has been replaced by Glu, Asp, and Asn. At pH 7.0, reduction of the heme iron (III) in the former two proteins is accompanied by uptake of a proton by the protein. The changes in E^o', and the standard entropy (ΔS^o') and enthalpy (ΔH^o') of reduction in the mutant proteins were determined relative to values for wild-type; the change in E^o' at 25°C was about -200 millivolts for the Glu and Asp mutants, and about -80 millivolts for the Asn mutant. Reduction of Fe(III) to Fe(II) in the Glu and Asp mutants is accompanied by uptake of a proton. These studies demonstrate that Mb can tolerate substitution of a buried hydrophobic group by potentially charged and polar residues, and that such amino acid replacements can lead to substantial changes in the redox thermodynamics of the protein.

Through analysis of the temperature dependence and shapes of NMR dispersion signals, it is determined that a water molecule is bound to the sixth coordination site of the ferric heme in the Val68Asp and in the Val68Asn recombinant proteins while the carboxyl group of the sidechain of Glu68 occupies this position in Val68Glu. The relative rhombic distortions in the ESR spectra of these mutant proteins combined with H₂¹⁷O and spin interconversion experiments performed on them confirm the conclusions of the NMRD study.

The rates of intramolecular electron transfer (ET) of (NH₃)₅Ru-His48 (Val68Asp, His81GIn, Cys110AIa)Mb and (NH₃)₅Ru-His48 (Val68GIu,His81GIn,Cys110Ala)Mb were measured to be .85(3)s^-1 and .30(2)s^-1, respectively. This data supports the hypothesis that entropy of 111 reduction and reorganization energy of ET are inversely related. The rates of forward and reverse ET for (NH₃)₅ Ru-His48 (Val68GIu, His81 GIn, Cys110AIa)ZnMb -7.2(5)•10⁴s^-1and 1.4(2)•10⁵s^-1, respectively- demonstrate that the placement of a highly polar residue nearby does not significantly change the reorganization energy of the photoactive Zn porphyrin.

The distal histidine imidazoles of (NH₃)₄isnRu-His48 SWMb and (NH₃)₅Ru-His48 SWMb were cyanated with BrCN. The intramolecular ET rates of these BrCN-modified Mb derivatives are 5.5(6)s^-1 and 3.2(5)s^-1, respectively. These respective rates are 20 and 10 times faster than those of their noncyanated counterparts after the differences in ET rate from driving force are scaled according to the Marcus equation. This increase in ET rate of the cyanated Mb derivatives is attributed to lower reorganization energy since the cyanated Mb heme is pentacoordinate in both oxidation states; whereas, the native Mb heme loses a water molecule upon reduction so that it changes from six to five coordinate. The reorganization energy from Fe-OH₂ dissociation is estimated to be .2eV. This conclusion is used to reconcile data from previous experiments in our lab. ET in photoactive porphyrin-substituted myoglobins proceed faster than predicted by Marcus Theory when it is assumed that the only difference in ET parameters between photoactive porphyrins and native heme systems is driving force. However, the data can be consistently fit to Marcus Theory if one corrects for the smaller reorganization in the photoactive porphyrin systems since they do not undergo a coordination change upon ET.

Finally, the intramolecular ET rate of (NH₃)₄isnRu-His48 SWMb was measured to be 3.0(4)s^-1. This rate is within experimental error of that for (NH₃)₄pyrRu-His48 SWMb even though the former has 80mV more driving force. One likely possibility for this observation is that the tetraamminepyridineruthenium group undergoes less reorganization upon ET than the tetraammineisonicotinamideruthenium group. Moreover, analysis of the (NH₃)₄isnRu-His48 SWMb experimental system gives a likely explanation of why ET was not observed previously in (NH₃)₄isnRu-Cytochrome C.

Estudo físico-químico de copoliéteres por viscosimetria

A viscosimetria é um procedimento experimental simples e pouco oneroso, que pode fornecer informações valiosas sobre o volume hidrodinâmico e a conformação de macromoléculas em solução, num determinado solvente, em uma dada temperatura. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, cuja execução experimental é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação seja feita por um único ponto. Neste trabalho, os dois métodos de cálculo, empregando uma série de seis equações: Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke, por extrapolação gráfica, e Schulz-Blaschke, Solomon-Ciuta e Deb-Chanterjee por um único ponto, foram utilizados em soluções de poli(glicol propilênico) (PPG) e copolímeros em bloco à base de poli(glicol propilênico) e poli(glicol etilênico) (EG-b-PG), com diferentes teores de poli(glicol etilênico), tendo isopropanol, tetra-hidrofurano (THF) e tolueno como solventes puros, além das misturas em proporções iguais de THF/ isopropanol e THF/ tolueno, a 25C. Os valores de viscosidade intrínseca e de algumas constantes indicaram que os solventes puros e as misturas se apresentaram no limite entre o bom e o mau solvente. Verificou-se também que o método de cálculo por um único ponto foi válido, especialmente quando a equação de Schulz-Blaschke foi empregada, apresentando um baixo percentual de erro sendo possível assim reduzir o tempo de análise para a maioria dos sistemas estudados

Aspectos ecofisiológicos da germinação de sementes e do estabelecimento de plântulas de Euterpe edulis Mart.

Euterpe edulis Mart. é a palmeira nativa mais abundante e uma das espécies mais exploradas comercialmente da Floresta Atlântica, sendo confirmada como espécie ameaçada de extinção, na lista de 2008 do Ministério do Meio Ambiente. Os aspectos abióticos (temperatura, desidratação, teor de água do solo, submersão) e bióticos (presença das camadas externas do fruto, posição da semente na serapilheira e predação) foram analisados na germinação das sementes e no estabelecimento de plântulas. Foram realizados testes de germinação com temperaturas constantes de 15, 20, 25, 30 e 35C e alternada de 20-30C, sob fotoperíodo de 8 horas. A desidratação das sementes foi avaliada utilizando diferentes teores de umidade 10, 15, 17, 20, 25, 27, 30, 35, 37, 39 e 42%. O efeito do teor de água do solo foi avaliado utilizando diferentes teores de umidade 11, 14, 19, 22, 26, 32, 37 e 42%. Para avaliar o tempo de armazenamento em água, foram realizadas duas retiradas mensais e uma retirada quinzenal. Frutos e sementes foram avaliados quanto à diferença na germinação. Para avaliar o efeito da predação, as sementes foram dividas em três classes de peso, e posteriormente cortadas, retirando-se 25% e 50% do endosperma, e sementes controle. A parte aérea foi totalmente removida de plântulas com dois estágios de desenvolvimento diferentes. Para avaliar a posição na serapilheira as sementes foram colocadas sob e sobre a serapilheira em três condições de intensidade luminosa. As melhores temperaturas de germinação para a espécie foram a constante de 25C e alternada de 20-30C. A redução nos teores de água na semente promoveu a queda na germinação das sementes. Os teores de água do solo de 11 e 42% causaram a redução drástica na germinação. Sementes armazenadas em água por 30 dias apresentaram redução de aproximadamente 50% na germinação, e com 75 dias ocorreu redução drástica. A presença das camadas externas do fruto prejudicou significativamente a germinação das sementes. As sementes foram capazes de germinar mesmo com remoção do endosperma. Além disso, as plântulas foram capazes de emitir nova parte aérea após sua remoção, para os dois estágios de desenvolvimento testados. Sementes sob a serapilheira apresentaram melhor germinação nas três condições de intensidade luminosa. Concluímos que as sementes do palmiteiro apresentam exigências para a germinação em relação, à desidratação das sementes, à disponibilidade hídrica do solo, ao tempo de armazenamento em água, além da importância da interação entre a espécie e animais dispersores que retiram as camadas mais externas do fruto. Em relação à simulação da predação a grande reserva nutritiva permite que as sementes germinem e as plântulas se estabeleçam mesmo com a remoção de 50% do endosperma, e da remoção total da parte aérea, e a presença da serapilheira mantém um ambiente favorável, principalmente em relação à umidade para germinação das sementes do palmiteiro.

Polimorfismo genético de citocinas na população do Rio de Janeiro

Citocinas são moléculas que controlam e modulam a atividade de numerosas células por se ligarem a seus receptores específicos. As diferenças observadas na produção de citocinas entre indivíduos podem ser, pelo menos em parte, explicadas pelos polimorfismos genéticos como o polimorfismo de um único nucleotídeo (SNP). Em 181 indivíduos saudáveis não-aparentados da cidade do Rio de Janeiro (região Sudeste - Brasil), nós analisamos os polimorfismos de citocinas em genes que codificam para Fator de Necrose Tumoral-alfa (TNF-a), Fator de Crescimento Transformante-beta (TGF-b), Interleucina-10, Interleucina-6 e Interferon-gama (IFN-g). Reação em cadeia da polimerase utilizando-se iniciadores sequencia-específicos foi realizada com auxílio do kit comercial CytGen (One Lambda Inc. Canoga Park, CA, USA). Ao todo, 8 polimorfismos foram analisados: TNF-a (-308G/A); TGF-b (códon 10C/T, códon 25C/G); IL-10 (-1082A/G, -819T/C, -592A/C); IL-6 (-174C/G) e IFN-g (+874T/A). Os dados observados foram comparados a três grupos de população de diferentes regiões do Brasil (São Paulo, Paraná e Bahia) e a três populações de outros continentes (Itália, Eslováquia e Negros Norte-Americanos). O teste qui-quadrado foi utilizado para as comparações. Nossa análise da população do Rio de Janeiro mostrou que os as freqüências alélicas em IL-10, IL-6 e IFN-g são desigualmente distribuídos entre Brancos, Mulatos e Negros (p<0,05). A comparação com populações de outras regiões do Brasil revelou que Rio de Janeiro e Bahia possuem freqüências alélicas e genotípicas de TGF-b (códon 25) estatisticamente diferentes (p=0,004 e p=0,002, respectivamente). Ainda, a freqüência alélica na população do Rio de Janeiro é significativamente diferente quando comparada à população da Itália [IL-6 (-174), p=0,0092; e IFN-g (+874) p=0,0418)]; Eslováquia [IL-10(-1082), p=0,006; IL-6(-174), p=0,0002; e IFN-g(+874), p=0,0335]; e Afro-Americanos [IL-10(-819), p=0,0446; IL-6(-174), p<0,0001; e IFN-g(+874), p<0,0001]. Adicionalmente, observamos que a diferença na distribuição dos haplótipos em IL-10 (-1082/-819/-592) na população do Rio de Janeiro em comparação com a da Itália (p=0,0293) e Afro-Americanos (p=0,0025) é significativa. Portanto, concluímos que os polimorfismos em IL-10, IL-6 e IFN-g estão distribuídos de acordo com a etnia na população do Rio de Janeiro. A população do Rio de Janeiro possui freqüências de polimorfismos diferentes das populações de Bahia, Itália, Eslováquia e Afro-Americanos, mas semelhantes à população de São Paulo/Paraná. Nossas observações poderão ser úteis para futuros estudos e associação entre polimorfismos genéticos de citocinas e doenças na população do Rio de Janeiro.

Recuperação do íon amônio gerado durante a evaporação de lixiviados de aterros utilizando resinas poliméricas de troca iônica

O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado.

Efeitos do controle de temperatura e da vimpocetina sobre os déficits neurocomportamentais decorrentes do estresse por separação materna em camundongos suíços neonatos

O estresse durante o desenvolvimento está associado com diversas desordens neurocomportamentais, que podem persistir ao longo da vida. A hiperatividade é um dos transtornos comportamentais que, com maior frequência, observa-se em humanos submetidos ao estresse precoce. Esse transtorno pode ser a manifestação clínica predominante, ou mesclar-se com déficit de atenção, impulsividade e retardo da aprendizagem, constituindo o Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH), com número de casos diagnosticados em ascensão. Diversos protocolos experimentais utilizam a separação materna (SM) de roedores neonatos para mimetizar as consequências do estresse precoce em humanos. Esta predileção por roedores recém-nascidos se deve à sua equivalência aproximada com fetos humanos no terceiro trimestre da gestação em termos de neurodesenvolvimento, quando ocorre o maior crescimento do Sistema Nervoso Central fetal. Neste trabalho, camundongos suíços neonatos foram submetidos a sessões diárias de isolamento com separação materna, entre o 2 e o 10 dias de vida pós-natal (PN2 a PN10), variando-se a temperatura de isolamento dos filhotes, que permaneciam sem aquecimento (na temperatura do biotério, entre 22 e 25C) ou eram mantidos aquecidos a 37C durante essas sessões. Portanto, foram três grupos experimentais: isolamento aquecido com SM; isolamento não aquecido com SM; e controle. Os animais do grupo controle foram pesados em PN2 e PN10 e, prontamente, devolvidos às progenitoras. Todos os animais foram desmamados e sexados em PN21, não sendo perturbados até a realização dos testes neurocomportamentais, a partir de PN30, que incluíram os Testes de Campo Aberto e de Esquiva Inibitória. Num segundo estudo, foram realizadas dosagens séricas da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos nos três grupos experimentais, em PN6, PN10 e PN30. Finalmente, num terceiro estudo, camundongos do grupo controle e do grupo submetido ao isolamento não aquecido com SM foram tratados com vimpocetina (20g/kg), um neuroprotetor potencial, ou com veículo (Dimetilsulfóxido), a fim de avaliar os efeitos da vimpocetina na atividade locomotora. O 1 estudo demonstrou que a temperatura foi um fator crítico para a manifestação de hiperatividade locomotora no Teste do Campo Aberto, que ocorreu, somente, nos animais do grupo submetido ao isolamento não aquecido. Adicionalmente, não houve diferenças entre os grupos experimentais no Teste da Esquiva Inibitória, quanto à memória e à aprendizagem. O 2 estudo demonstrou que a temperatura do isolamento influenciou os níveis da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos em PN10 e em PN30. No 3 estudo, a vimpocetina reduziu a hiperatividade locomotora no grupo de animais submetidos ao isolamento não aquecido com SM. De todo o exposto, conclui-se que o isolamento com SM de camundongos suíços neonatos à temperatura de 22 a 25C aumentou a atividade locomotora nesses animais, e que a vimpocetina foi capaz de atenuar esse comportamento, sem aumento da mortalidade. Finalmente, considerando-se o maior risco de desenvolvimento do TDAH em crianças e adolescentes com históricos de prematuridade, levanta-se a hipótese de que o estresse térmico pelo frio seja um dos fatores envolvidos na fisiopatogenia da hiperatividade nesses casos.

Corrosão de aços inoxidáveis empregando mapas de impedância

Os aços inoxidáveis correspondem a aços com diferenças de composição e microestrutura. Desta forma, o comportamento em corrosão é consequentemente diferente. Para avaliar este aspecto, aços com PREN variando de aproximadamente 11 a 35% foram analisados por curvas de polarização. A motivação principal desse trabalho foi avaliar o comportamento de cada aço inoxidável com uso de diferentes técnicas (impedância eletroquímica e circuitos elétricos equivalentes) e também na nova técnica de mapas de impedância, da influência do PREN na corrosão em meio de 3,5% NaCl a 25C. A partir dessas curvas, os potenciais de pites e de densidade de corrente de corrosão foram obtidos. Além disto, foram empregados mapas de diagrama de impedância eletroquímica para visualizar o efeito do potencial aplicado, desde o potencial catódico até além do potencial de pite desses aços. Pôde-se observar que o módulo de impedância se reduz abruptamente quando surge o pite. Ademais, há uma alteração do ângulo característico para frequências da ordem de 1 kHz. Para dois aços inoxidáveis, UNS S30400 e UNS S31600, foram utilizados os diagramas de impedância obtidos dos mapas e estimados a evolução dos parâmetros relacionados a um circuito elétrico equivalente para potenciais aplicados.

Materiais tipo hidrotalcita contendo Cu como precursores de catalisadores para a redução de NO pelo CO

Dentre os óxidos de nitrogênio, o N2O é um gás do efeito estufa altamente nocivo. Devido ao potencial contaminante que este possui, torna-se importante a implementação de processos capazes de reduzir a sua emissão, bem como a dos NOx. Tradicionalmente, têm-se empregado catalisadores baseados em metais nobres, porém estes apresentam como principal desvantagem o elevado custo. Desse modo, sempre houve o interesse pelo uso de outros tipos de catalisadores e metais neste sistema de reação. Nesse contexto, na presente dissertação procurou-se sintetizar precursores de catalisadores tipo hidrotalcita Cu-AlCO3 e avaliar o seu desempenho na reação de redução do NO pelo CO, visando melhorar a atividade e a seletividade a N2. Foram estudados diversos parâmetros de síntese e diferentes composições. Os parâmetros mais influentes na síntese foram a relação molar H2O/(Al+Cu) e a temperatura de secagem do sólido, cujos melhores valores foram 434 e 25C, respectivamente. Testaram-se dois sólidos, o primeiro composto pela fase hidrotalcita quase pura e o segundo com uma clara mistura entre fases hidrotalcita e malaquita. As análises térmica e química revelaram presença da fase malaquita em ambos os materiais com porcentagens de 14 e 40%, respectivamente. Os resultados de difração de raios X indicaram a presença da fase CuO para os catalisadores provenientes da calcinação dos materiais tipo hidrotalcita, porém a espectroscopia Raman evidenciou a presença de Cu2O no catalisador proveniente do material com maior mistura de fases. Os ciclos redox mostraram uma melhora na redutibilidade dos catalisadores após um ciclo de oxidação-redução. Além disso, foi estudado o impacto do envelhecimento térmico a 900C por 12 h no desempenho dos catalisadores. Pelos resultados de teste catalítico os melhores desempenhos foram alcançados pelos catalisadores envelhecidos, contudo o catalisador proveniente do precursor mais puro apresentou-se melhor tanto novo como envelhecido em termos de menor rendimento de N2O. Uma comparação com catalisadores à base de metal nobre mostrou um bom desempenho dos catalisadores à base de cobre, com a vantagem destes apresentarem menor emissão de N2O em temperaturas menores

Heat-stress and light-stress induce different cellular pathologies in the symbiotic dinoflagellate during coral bleaching

Coral bleaching is a significant contributor to the worldwide degradation of coral reefs and is indicative of the termination of symbiosis between the coral host and its symbiotic algae (dinoflagellate; Symbiodinium sp. complex), usually by expulsion or xenophagy (symbiophagy) of its dinoflagellates. Herein, we provide evidence that during the earliest stages of environmentally induced bleaching, heat stress and light stress generate distinctly different pathomorphological changes in the chloroplasts, while a combined heat- and light-stress exposure induces both pathomorphologies; suggesting that these stressors act on the dinoflagellate by different mechanisms. Within the first 48 hours of a heat stress (32°C) under low-light conditions, heat stress induced decomposition of thylakoid structures before observation of extensive oxidative damage; thus it is the disorganization of the thylakoids that creates the conditions allowing photo-oxidative-stress. Conversely, during the first 48 hours of a light stress (2007 µmoles m−2 s−1 PAR) at 25°C, condensation or fusion of multiple thylakoid lamellae occurred coincidently with levels of oxidative damage products, implying that photo-oxidative stress causes the structural membrane damage within the chloroplasts. Exposure to combined heat- and light-stresses induced both pathomorphologies, confirming that these stressors acted on the dinoflagellate via different mechanisms. Within 72 hours of exposure to heat and/or light stresses, homeostatic processes (e.g., heat-shock protein and anti-oxidant enzyme response) were evident in the remaining intact dinoflagellates, regardless of the initiating stressor. Understanding the sequence of events during bleaching when triggered by different environmental stressors is important for predicting both severity and consequences of coral bleaching

Reproductive dynamics of female spotted seatrout (Cynoscion nebulosus) in South Carolina

We describe reproductive dynamics of female spotted seatrout (Cynoscion nebulosus) in South Carolina (SC). Batch fecundity (BF), spawning frequency (SF), relative fecundity (RF), and annual fecundity (AF) for age classes 1−3 were estimated during the spawning seasons of 1998, 1999, and 2000. Based on histological evidence, spawning of spotted seatrout in SC was determined to take place from late April through early September. Size at first maturity was 248 mm total length (TL); 50% and 100% maturity occurred at 268 mm and 301 mm TL, respectively. Batch fecundity estimates from counts of oocytes in final maturation varied significantly among year classes. One-year-old spotted seatrout spawned an average of 145,452 oocytes per batch, whereas fish aged 2 and 3 had a mean BF of 291,123 and 529,976 oocytes, respectively. We determined monthly SF from the inverse of the proportion of ovaries with postovulatory follicles (POF) less than 24 hours old among mature and developing females. Overall, spotted seatrout spawned every 4.4 days, an average of 28 times during the season. A chronology of POF atresia for water temperature >25°C is presented. Length, weight (ovary-free), and age explained 67%, 65%, and 58% of the variability in BF, respectively. Neither RF (number of oocytes/g ovary-free weight) nor oocyte diameter varied significantly with age. However, RF was significantly greater and oocyte diameter was smaller at the end of the spawning season. Annual fecundity estimates were approximately 3.2, 9.5, and 17.6 million oocytes for each age class, respectively. Spotted seatrout ages 1−3 contributed an average of 29%, 39%, and 21% to the overall reproductive effort according to the relative abundance of each age class. Ages 4 and 5 contributed 7% and 4%, respectively, according to predicted AF values.

新疆三种盐生植物种子萌发和幼苗早期生长对环境的适应对策

肉质小半灌木盐节木（Halocnemum strobilaceum）、里海盐爪爪（Kalidium capsicum）和盐爪爪（Kalidium foliatum）是中国西北盐生荒漠中分布的重要优势种植物。本文对生长在新疆盐漠环境中的三种植物种子的萌发生态学进行了研究。研究内容包括：（1）光照、温度对种子萌发的影响;（2）NaCl盐度对种子萌发和恢复、幼苗生长和恢复的影响;以及（3）低温层积处理对三种盐生植物种子休眠打破和耐盐性影响。 新成熟的盐节木、里海盐爪爪和盐爪爪种子都具有非深度生理休眠，它们分别需要经过4，4和8周的低温层积处理打破休眠。打破休眠的种子萌发的最适光温条件分别是25-30°C和光照（盐节木）;15-30°C，光照或黑暗（里海盐爪爪）;25°C和黑暗（盐爪爪）。 三种盐生植物的种子萌发对NaCl盐度胁迫有相似的响应，即低浓度不抑制萌发，高于一定浓度后，种子萌发随盐度的升高而逐渐降低，直至种子萌发被完全抑制。但是，开始抑制和完全抑制三种植物种子萌发的NaCl盐度是不同的。三种植物种子萌发受到抑制的起始浓度和种子萌发完全被抑制的盐度分别是：0.4和2.0 M（盐节木），0.2和0.6 M（里海盐爪爪），0.2和1.0 M（盐爪爪）。将未萌发的种子转入用蒸馏水饱和的滤纸上继续萌发，三种盐生植物的种子均有可恢复萌发的能力，经4.0 M NaCl处理后的种子，萌发恢复率都高于80%。三种植物的种子在蒸馏水中的总萌发率（在初始盐溶液中萌发的种子数与在蒸馏水中恢复萌发的种子数之和占所有供试种子数的百分率）高于各盐度条件下的种子总萌发率（在初始盐溶液中萌发的种子数与在蒸馏水中恢复萌发的种子数之和占所有供试种子数的百分率）。 盐节木和里海盐爪爪的种子萌发出的幼苗的早期生长对NaCl盐度胁迫有相似的响应，即随着盐度的升高，胚根的伸长逐渐降低;但是低盐度（≤0.4 M）不影响、甚至促进盐节木胚根的伸长，而各个盐度的NaCl均抑制里海盐爪爪的胚根伸长。盐节木的胚根生长较慢，在蒸馏水中培养24 h 后的根长< 1mm。低盐（0.2 M）促进胚根的伸长，但随盐度的继续升高（≥ 0.6 M），胚根伸长逐渐受到抑制，当盐度 ≥ 2.0 M NaCl时，盐节木胚根伸长完全停止。里海盐爪爪的胚根伸长快速，在蒸馏水中培养12 h后的平均根长为5 cm。低盐并不促进里海盐爪爪胚根的伸长，随盐度升高，胚根伸长逐渐受抑制。当盐度 ≥ 1.0 M NaCl时，里海盐爪爪的胚根伸长完全停止。但当转入蒸馏水中时，两种植物的胚根都可以继续伸长，伸长的能力随预处理盐溶液浓度的升高而降低，经 ≥ 4.0 M NaCl 预处理的盐节木胚根完全丧失继续伸长的能力;经0.6 M NaCl 预处理的里海盐爪爪胚根无法继续伸长。 低温层积处理对三种盐生植物的种子在NaCl溶液中的萌发均有显著促进作用。低温层积后，种子萌发可以发生的盐度范围提高;相同浓度NaCl溶液中，低温层积后的种子的萌发率和萌发速率都显著高于未经低温层积处理的种子。 实验结果表明三种盐生植物在种子萌发和早期幼苗生长阶段对盐生生境具有适应性。种子和幼苗早期在高盐分胁迫下保持的萌发恢复能力和胚根伸长生长的恢复能力是对盐生环境的特殊适应对策。这种适应对策有助于这三种植物在新疆的盐漠环境中得以成功的生存和繁衍。