Protein film voltammetry of Rhodobacter capsulatus xanthine dehydrogenase

Xanthine dehydrogenase (XDH) from the bacterium Rhodobacter capsulatus catalyzes the hydroxylation of xanthine to uric acid with NAD(+) as the electron acceptor. R. capsulatus XDH forms an (alphabeta)(2) heterotetramer and is highly homologous to homodimeric eukaryotic XDHs. The crystal structures of bovine XDH and R. capsulatus XDH showed that the two proteins have highly similar folds; however, R. capsulatus XDH is at least 5 times more active than bovine XDH and, unlike mammalian XDH, does not undergo the conversion to the oxidase form. Here we demonstrate electrocatalytic activity of the recombinant enzyme, expressed in Escherichia coli, while immobilized on an edge plane pyrolytic graphite working electrode. Furthermore, we have determined all redox potentials of the four cofactors (Mo-VI/V, Mo-V/IV, FAD/FADH, FADH/FADH(2) and two distinct [2Fe-2S](2+/+) clusters) using a combination of potentiometric and voltammetric methods. A novel feature identified in catalytic voltammetry of XDH concerns the potential for the onset of catalysis (ca. 400 mV), which is at least 600 mV more positive than that of the highest potential cofactor. This unusual observation is explained on the basis of a pterin-associated oxidative switch during voltammetry that precedes catalysis.

Conselhos municipais de pol??ticas p??blicas: uma an??lise explorat??ria

Os Conselhos Gestores s??o f??runs h??bridos onde se viabiliza a participa????o popular no desenho das pol??ticas p??blicas, nas negocia????es de interesses da coletividade, na elabora????o de programas e projetos sociais e na fiscaliza????o das a????es governamentais. O significado e a dimens??o dos Conselhos para a democracia participativa s??o enormes, justificando a import??ncia da realiza????o deste estudo, que se baseou na an??lise explorat??ria de 12 Conselhos locais do munic??pio mineiro de Vi??osa, com o objetivo de avaliar o desempenho dos mesmos. A avalia????o do desempenho levou em considera????o os mesmos par??metros dimensionais, tanto para a coleta de dados prim??rios quanto para a coleta secund??ria. A coleta de dados prim??rios foi realizada a partir da aplica????o de question??rios semi-estruturados aos presidentes dos Conselhos em an??lise. Utilizou-se o programa SPSS, vers??o 15.0, para an??lise estat??stica das quest??es objetivas dos question??rios e a t??cnica de an??lise de conte??do para exame das quest??es abertas. Ap??s essa etapa, realizou-se um workshop com os presidentes dos Conselhos, visando ?? obten????o de novos dados e informa????es. Os Conselhos municipais analisados apresentaram resultados pouco discrepantes entre a teoria aplicada ao tema e a sua efetiva pr??tica no campo p??blico. Contudo, a pesquisa revelou que o grau de desenvolvimento institucional dos Conselhos n??o ?? homog??neo, ou seja, h?? alguns melhores gestores que outros. A escolha independente e democr??tica dos membros n??o-governamentais dos Conselhos em Vi??osa revelou o seu grau de independ??ncia do Poder Executivo. Por??m, a capacita????o de conselheiros precisa ser implementada para evitar uma desfigura????o dos Conselhos. No que tange ?? governan??a, destacouse em Vi??osa o seu grau e formas de aplicabilidade observadas na gest??o de v??rias pol??ticas. Da mesma forma, foi observado um n??vel de governabilidade que confere legitimidade ??s pol??ticas implementadas. Por fim, verificou-se que a efetividade da accountability societal tem sido instrumentalizada pelos Conselhos no ??mbito das diversas pol??ticas setoriais. J?? os dados secund??rios da an??lise foram obtidos por meio das s??nteses dos relat??rios de fiscaliza????o de munic??pios do Estado de Minas Gerais, realizadas pela Controladoria Geral da Uni??o. Foram identificados todos os registros pertinentes aos Conselhos Gestores Municipais do Estado de Minas Gerais, no per??odo de 2003 a 2006. Verificou-se que os maiores problemas se referem aos Conselhos Municipais de Sa??de e Assist??ncia Social. Entre as in??meras falhas apontadas, destacam-se problemas graves na constitui????o e operacionaliza????o dos Conselhos, resultando na inoper??ncia desses mecanismos nos munic??pios fiscalizados. A avalia????o do desempenho dos Conselhos locais de Vi??osa possibilitou concluir que esses mecanismos apresentaram um desempenho bem satisfat??rio na gest??o e controle das pol??ticas p??blicas no munic??pio.

Lazer, cidadania e desigualdade : um estudo sobre Vitória-ES

O presente trabalho aborda, sob uma perspectiva analítica e crítica da Geografia, a temática relacionada ao lazer na cidade contemporânea, tendo como problemática a implantação desigual dos equipamentos públicos de lazer na cidade de Vitória-ES. A discussão do tema está associada ao lazer como um direito constitucional do cidadão, revelando de que maneira o Poder Público corrobora para a espacialização desigual dos equipamentos de lazer na cidade estudada. A discussão surgiu em torno da constatação de que Vitória-ES é uma cidade geograficamente dividida pelo Maciço Central, o que gera espaços diferenciados, como a orla Nordeste, rica e equipada dos mais diversos equipamentos de lazer e a orla Noroeste, voltada para a baía de Vitória e para o manguezal, marcada por grandes disparidades humanas, econômicas e sociais. Observou-se que, durante muitas décadas, o Poder Público esteve ausente na promoção de equipamentos públicos de lazer na orla Noroeste de Vitória, o que gerou ambientes diferenciados na cidade. Enquanto isso, a orla Nordeste passou por um intenso processo de promoção de equipamentos públicos, dos mais requintados, promotores de um valorização do solo local e da melhoria da qualidade de vida para a população ali residente. Desse modo, a dissertação pretendeu investigar as políticas públicas que estiveram atreladas à promoção de equipamentos públicos de lazer em quatro bairros específicos: Grande Vitória, Nova Palestina, Maria Ortiz e Resistência, todos localizados na orla Noroeste de Vitória. A escolha pelos bairros se deu através da detecção de que dois deles (Maria Ortiz e Nova Palestina) receberam a implantação de equipamentos públicos de lazer, tendo suas orlas reurbanizadas e o outros dois (Grande Vitória e Resistência), até a presente data, aguardam pela chegada de infraestrutura urbana de todos os tipos, inclusive de lazer.

Caracterização da matéria orgânica nas zonas ripárias em diferentes condições de preservação no Cerrado do Planalto Central do Brasil

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2016.

Automatic segmentation and 3D feature extraction of protein aggregates in Caenorhabditis Elegans

In the last years, it has become increasingly clear that neurodegenerative diseases involve protein aggregation, a process often used as disease progression readout and to develop therapeutic strategies. This work presents an image processing tool to automatic segment, classify and quantify these aggregates and the whole 3D body of the nematode Caenorhabditis Elegans. A total of 150 data set images, containing different slices, were captured with a confocal microscope from animals of distinct genetic conditions. Because of the animals’ transparency, most of the slices pixels appeared dark, hampering their body volume direct reconstruction. Therefore, for each data set, all slices were stacked in one single 2D image in order to determine a volume approximation. The gradient of this image was input to an anisotropic diffusion algorithm that uses the Tukey’s biweight as edge-stopping function. The image histogram median of this outcome was used to dynamically determine a thresholding level, which allows the determination of a smoothed exterior contour of the worm and the medial axis of the worm body from thinning its skeleton. Based on this exterior contour diameter and the medial animal axis, random 3D points were then calculated to produce a volume mesh approximation. The protein aggregations were subsequently segmented based on an iso-value and blended with the resulting volume mesh. The results obtained were consistent with qualitative observations in literature, allowing non-biased, reliable and high throughput protein aggregates quantification. This may lead to a significant improvement on neurodegenerative diseases treatment planning and interventions prevention

Computer-aided recognition of dental implants in X-ray images

Dental implant recognition in patients without available records is a time-consuming and not straightforward task. The traditional method is a complete user-dependent process, where the expert compares a 2D X-ray image of the dental implant with a generic database. Due to the high number of implants available and the similarity between them, automatic/semi-automatic frameworks to aide implant model detection are essential. In this study, a novel computer-aided framework for dental implant recognition is suggested. The proposed method relies on image processing concepts, namely: (i) a segmentation strategy for semi-automatic implant delineation; and (ii) a machine learning approach for implant model recognition. Although the segmentation technique is the main focus of the current study, preliminary details of the machine learning approach are also reported. Two different scenarios are used to validate the framework: (1) comparison of the semi-automatic contours against implant’s manual contours of 125 X-ray images; and (2) classification of 11 known implants using a large reference database of 601 implants. Regarding experiment 1, 0.97±0.01, 2.24±0.85 pixels and 11.12±6 pixels of dice metric, mean absolute distance and Hausdorff distance were obtained, respectively. In experiment 2, 91% of the implants were successfully recognized while reducing the reference database to 5% of its original size. Overall, the segmentation technique achieved accurate implant contours. Although the preliminary classification results prove the concept of the current work, more features and an extended database should be used in a future work.

Studies on mosquitoes (Diptera: Culicidae) and anthropic environment: 3- Survey of adult stages at the rice irrigation system and the emergence of Anopheles albitarsis in South-Eastern, Brazil

A study of adult Culicidae ecology was carried out from January 1992 through January 1993 at the rice irrigation system of the Ribeira Valley Experimental Station. The adaptation of Anopheles albitarsis to the anthropic environment became evident through the adult collections made at its various habitats represented by the irrigation system and the edge of the residual pond, as well as at those made within the local patchy residual woods. Other potential disease vectors were prevalent in the irrigated system too. There were Aedes scapularis, Culex nigripalpus and Cx. ribeirensis that were collected at various habitats. Remarkable differences among their prevalences were obtained such as between the natural forest and anthropic environments. In the former An. albitarsis was practically non-existent, thus suggesting that it might be considered as eusynathropic. As the populations of other species seemed to increase in the anthropic environment, they may be regarded as hemisynanthropes. Observations suggest the hypothesis that the development of irrigated land may be a factor in the emergence of An. albitarsis, and some other species, as well as the possibility of an increase in the transmission of mosquito-borne diseases such as malaria.

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Aumento de capacidade em sistemas MIMO coordenados para advanced LTE com utilização de repetidores fixos

Com vista a revolucionar o sector das comunicações móveis, muito à custa dos elevados débitos prometidos, a tecnologia LTE recorre a uma técnica que se prevê que seja bastante utilizada nas futuras redes de comunicações móveis: Relaying. Juntamente com esta técnica, o LTE recorre à técnica MIMO, para melhorar a qualidade da transmissão em ambientes hostis e oferecer elevados ritmos de transmissão. No planeamento das próximas redes LTE, o recurso à técnica Relaying é frequente. Esta técnica, tem como objectivo aumentar a cobertura e/ou capacidade da rede, e ainda melhorar o seu desempenho em condições de fronteira de célula. A performance de uma RS depende da sua localização, das condições de propagação do canal rádio a que tanto a RS como o EU estão sujeitos, e ainda da capacidade que a RS tem de receber, processar e reencaminhar a informação. O objectivo da tese é estudar a relação existente entre o posicionamento de uma RS e o seu desempenho. Desta forma, pretende-se concluir qual a posição ideal de uma RS (tanto do tipo AF como SDF). Para além deste estudo, é apresentado um comparativo do desempenho dos modos MIMO TD e OL-SM, onde se conclui em que condições deverão ser utilizados, numa rede LTE equipada com FRSs.

Manutenção proactiva de sistemas AVAC com recurso aos sistemas inteligentes multiagente

Nos tempos actuais os equipamentos para Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) ocupam um lugar de grande importância na concepção, desenvolvimento e manutenção de qualquer edifício por mais pequeno que este seja. Assim, surge a necessidade premente de racionalizar os consumos energéticos optimizando-os. A alta fiabilidade desejada nestes sistemas obriga-nos cada vez mais a descobrir formas de tornar a sua manutenção mais eficiente, pelo que é necessário prevenir de uma forma proactiva todas as falhas que possam prejudicar o bom desempenho destas instalações. Como tal, torna-se necessário detectar estas falhas/anomalias, sendo imprescíndivel que nos antecipemos a estes eventos prevendo o seu acontecimento num horizonte temporal pré-definido, permitindo actuar o mais cedo possível. É neste domínio que a presente dissertação tenta encontrar soluções para que a manutenção destes equipamentos aconteça de uma forma proactiva e o mais eficazmente possível. A ideia estruturante é a de tentar intervir ainda numa fase incipiente do problema, alterando o comportamento dos equipamentos monitorizados, de uma forma automática, com recursos a agentes inteligentes de diagnóstico de falhas. No caso em estudo tenta-se adaptar de forma automática o funcionamento de uma Unidade de Tratamento de Ar (UTA) aos desvios/anomalias detectadas, promovendo a paragem integral do sistema apenas como último recurso. A arquitectura aplicada baseia-se na utilização de técnicas de inteligência artificial, nomeadamente dos sistemas multiagente. O algoritmo utilizado e testado foi construído em Labview®, utilizando um kit de ferramentas de controlo inteligente para Labview®. O sistema proposto é validado através de um simulador com o qual se conseguem reproduzir as condições reais de funcionamento de uma UTA.

Controlo tolerante a falhas de um canal de rega

A presente dissertação pretende conceber e implementar um sistema de controlo tolerante a falhas, no canal experimental de rega da Universidade de Évora, utilizando um modelo implementado em MATLAB/SIMULINK®. Como forma de responder a este desafio, analisaram-se várias técnicas de diagnóstico de falhas, tendo-se optado por técnicas baseadas em redes neuronais para o desenvolvimento de um sistema de detecção e isolamento de falhas no canal de rega, sem ter em conta o tipo de sistema de controlo utilizado. As redes neuronais foram, assim, os processadores não lineares utilizados e mais aconselhados em situações onde exista uma abundância de dados do processo, porque aprendem por exemplos e são suportadas por teorias estatísticas e de optimização, focando não somente o processamento de sinais, como também expandindo os horizontes desse processamento. A ênfase dos modelos das redes neuronais está na sua dinâmica, na sua estabilidade e no seu comportamento. Portanto, o trabalho de investigação do qual resultou esta Dissertação teve como principais objectivos o desenvolvimento de modelos de redes neuronais que representassem da melhor forma a dinâmica do canal de rega, de modo a obter um sistema de detecção de falhas que faça uma comparação entre os valores obtidos nos modelos e no processo. Com esta diferença de valores, da qual resultará um resíduo, é possível desenvolver tanto o sistema de detecção como de isolamento de falhas baseados nas redes neuronais, possibilitando assim o desenvolvimento dum sistema de controlo tolerante a falhas, que engloba os módulos de detecção, de isolamento/diagnóstico e de reconfiguração do canal de rega. Em síntese, na Dissertação realizada desenvolveu-se um sistema que permite reconfigurar o processo em caso de ocorrência de falhas, melhorando significativamente o desempenho do canal de rega.

Comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde: estabilidade de tensão

Neste trabalho é efectuado, não só o diagnóstico em regime permanente, mas também o estudo, simulação e análise do comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde. Os estudos de estabilidade transitória desempenham um importante papel, tanto no planeamento como na operação dos sistemas de potência. Tais estudos são realizados, em grande parte, através de simulação digital no domínio do tempo, utilizando integração numérica para resolver as equações não-lineares que modelam a dinâmica do sistema e dependem da existência de registos reais de perturbação (ex: osciloperturbografia). O objectivo do trabalho será também verificar a aplicabilidade dos requisitos técnicos que as unidades geradoras devem ter, no que concerne ao controlo de tensão, estabelecidos na futura regulamentação europeia desenvolvida pela ENTSO-E (European Network Transmission System Operator for Electricity). De entre os requisitos analisou-se a capacidade das máquinas existentes suportarem cavas de tensão decorrentes de curto-circuitos trifásicos simétricos, Fault Ride Through, no ponto de ligação à rede. Identificaram-se para o efeito os factores que influenciam a estabilidade desta rede, em regime perturbado nomeadamente: (i) duração do defeito, (ii) caracterização da carga, com e sem a presença do sistema de controlo de tensão (AVR) em unidades de geração síncronas. Na ausência de registos reais sobre o comportamento do sistema, conclui-se que este é sensível à elasticidade das cargas em particular do tipo potência constante, existindo risco de perda de estabilidade, neste caso, para defeitos superiores a 5ms sem AVR. A existência de AVR nesta rede afigura-se como indispensável para garantir estabilidade de tensão sendo contudo necessário proceder a uma correcta parametrização.

Design of a sea-level tsunami detection network for the Gulf of Cadiz

The devastating impact of the Sumatra tsunami of 26 December 2004, raised the question for scientists of how to forecast a tsunami threat. In 2005, the IOC-UNESCO XXIII assembly decided to implement a global tsunami warning system to cover the regions that were not yet protected, namely the Indian Ocean, the Caribbean and the North East Atlantic, the Mediterranean and connected seas (the NEAM region). Within NEAM, the Gulf of Cadiz is the more sensitive area, with an important record of devastating historical events. The objective of this paper is to present a preliminary design for a reliable tsunami detection network for the Gulf of Cadiz, based on a network of sea-level observatories. The tsunamigenic potential of this region has been revised in order to define the active tectonic structures. Tsunami hydrodynamic modeling and GIS technology have been used to identify the appropriate locations for the minimum number of sea-level stations. Results show that 3 tsunameters are required as the minimum number of stations necessary to assure an acceptable protection to the large coastal population in the Gulf of Cadiz. In addition, 29 tide gauge stations could be necessary to fully assess the effects of a tsunami along the affected coasts of Portugal, Spain and Morocco.