Structure at 2.7 Å resolution of the Paracoccus denitrificans two-subunit cytochrome c oxidase complexed with an antibody FV fragment

The aa3 type cytochrome c oxidase consisting of the core subunits I and II only was isolated from the soil bacterium Paracoccus denitrificans and crystallized as complex with a monoclonal antibody Fv fragment. Crystals could be grown in the presence of a number of different nonionic detergents. However, only undecyl-β-d-maltoside and cyclohexyl-hexyl-β-d-maltoside yielded well-ordered crystals suitable for high resolution x-ray crystallographic studies. The crystals belong to space group P212121 and diffract x-rays to at least 2.5 Å (1 Å = 0.1 nm) resolution using synchrotron radiation. The structure was determined to a resolution of 2.7 Å using molecular replacement and refined to a crystallographic R-factor of 20.5% (Rfree = 25.9%). The refined model includes subunits I and II and the 2 chains of the Fv fragment, 2 heme A molecules, 3 copper atoms, and 1 Mg/Mn atom, a new metal (Ca) binding site, 52 tentatively identified water molecules, and 9 detergent molecules. Only four of the water molecules are located in the cytoplasmic half of cytochrome c oxidase. Most of them are near the interface of subunits I and II. Several waters form a hydrogen-bonded cluster, including the heme propionates and the Mg/Mn binding site. The Fv fragment binds to the periplasmic polar domain of subunit II and is critically involved in the formation of the crystal lattice. The crystallization procedure is well reproducible and will allow for the analysis of the structures of mechanistically interesting mutant cytochrome c oxidases.

Transcription and activity of antioxidant enzymes after ionizing irradiation in radiation-resistant and radiation-sensitive mice

The involvement of the antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase in radiobiological processes has been described at the enzyme activity level. We irradiated radiation-resistant (RR) and radiation-sensitive (RS) mice and studied antioxidant enzymes at the transcriptional and activity level. In addition, aromatic hydroxylation and lipid peroxidation parameters were determined to study radiation resistance at the oxidation level. RS BALB/c/J Him mice and RR C3H He/Him mice were whole-body-irradiated with x-rays at 2, 4, and 6 Gy and killed 5, 15, and 30 min after irradiation. mRNA was isolated from liver and hybridized with probes for antioxidant enzymes and β-actin as a housekeeping gene control. Antioxidant enzyme activities were determined by standard assays. Parameters for aromatic hydroxylation (o-tyrosine) and lipid peroxidation (malondialdehyde) were determined by HPLC methods. Antioxidant transcription was unchanged in contrast to antioxidant activities; SOD and CAT activities were elevated within 15 min in RR animals but not in RS mice, at all doses studied. Glutathione peroxidase activity was not different between RR and RS mice and was only moderately elevated after irradiation. No significant differences were found between RR and RS animals at the oxidation level, although a radiation dose-dependent increase of oxidation products was detected in both groups. We found that ionizing irradiation led to increased antioxidant activity only minutes after irradiation in the absence of increased transcription of these antioxidant enzymes. RR animals show higher antioxidant enzyme activities than do RS mice, but oxidation products are comparable in RS and RR mice. As unchanged transcription of antioxidant enzymes could not have been responsible for the increased antioxidant enzyme activities, preformed antioxidant enzymes should have been released by the irradiation process. This would be in agreement with previous studies of preformed, stored SOD. The finding of higher SOD and CAT activities in RR than in RS animals could point to a role for these antioxidant enzymes for the process of radiation sensitivity.

Carcinogen-induced loss of heterozygosity at the Aprt locus in somatic cells of the mouse

Genetic events leading to the loss of heterozygosity (LOH) have been shown to play a crucial role in the development of cancer. However, LOH events do not occur only in genetically unstable cancer cells but also have been detected in normal somatic cells of mouse and man. Mice, in which one of the alleles for adenine phosphoribosyltransferase (Aprt) has been disrupted by gene targeting, were used to investigate the potency of carcinogens to induce LOH in vivo. After 7,12-dimethyl-1,2-benz[a]anthracene (DMBA) exposure, a 3-fold stronger mutagenic response was detected at the autosomal Aprt gene than at the X chromosomal hypoxantine-guanine phosphoribosyltransferase (Hprt) gene in splenic T-lymphocytes. Allele-specific PCR analysis showed that the normal, nontargeted Aprt allele was lost in 70% of the DMBA-induced Aprt mutants. Fluorescence in situ hybridization analysis demonstrated that the targeted allele had become duplicated in almost all DMBA-induced mutants that displayed LOH at Aprt. These results indicate that the main mechanisms by which DMBA caused LOH were mitotic recombination or chromosome loss and duplication but not deletion. However, after treatment with the alkylating agent N-ethyl-N-nitrosourea, Aprt had a similar mutagenic response to Hprt while the majority (90%) of N-ethyl-N-nitrosourea-induced Aprt mutants had retained both alleles. Unexpectedly, irradiation with x-rays, which induce primarily large deletions, resulted in a significant increase of the mutant frequency at Hprt but not at Aprt. This in vivo study clearly indicates that, in normal somatic cells, carcinogen exposure can result in the induction of LOH events that are compatible with cell survival and may represent an initiating event in tumorigenesis.

Stage specificity, dose response, and doubling dose for mouse minisatellite germ-line mutation induced by acute radiation

Germ-line mutation induction at mouse minisatellite loci by acute irradiation with x-rays was studied at premeiotic and postmeiotic stages of spermatogenesis. An elevated paternal mutation rate was found after irradiation of premeiotic spermatogonia and stem cells, whereas the frequency of minisatellite mutation after postmeiotic irradiation of spermatids was similar to that in control litters. In contrast, paternal irradiation did not affect the maternal mutation rate. A linear dose–response curve for paternal mutation induced at premeiotic stages was found, with a doubling dose of 0.33 Gy, a value close to those obtained in mice after acute spermatogonia irradiation using other systems for mutation detection. High frequencies of spontaneous and induced mutations at minisatellite loci allow mutation induction to be evaluated at low doses of exposure in very small population samples, which currently makes minisatellite DNA the most powerful tool for monitoring radiation-induced germ-line mutation.

Mineral surfaces and bioavailability of heavy metals: A molecular-scale perspective

There is a continual influx of heavy metal contaminants and pollutants into the biosphere from both natural and anthropogenic sources. A complex variety of abiotic and biotic processes affects their speciation and distribution, including adsorption onto and desorption from mineral surfaces, incorporation in precipitates or coprecipitates, release through the dissolution of minerals, and interactions with plants and microbes. Some of these processes can effectively isolate heavy metals from the biosphere, whereas others cause their release or transformation to different species that may be more (or less) bioavailable and/or toxic to organisms. Here we focus on abiotic adsorption and precipitation or coprecipitation processes involving the common heavy metal contaminant lead and the metalloids arsenic and selenium in mine tailings and contaminated soils. We have used extremely intense x-rays from synchrotron sources and a structure-sensitive method known as x-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy to determine the molecular-level speciation of these elements at concentrations of 50 to several thousand ppm in the contaminated environmental samples as well as in synthetic sorption samples. Our XAFS studies of As and Pb in the mine tailings show that up to 50% of these contaminants in the samples studied may be present as adsorbed species on mineral surfaces, which makes them potentially more bioavailable than when present in sparingly soluble solid phases. Our XAFS studies of Se(VI) sorption on Fe2+-containing sulfates show that this element undergoes redox reactions that transform it into less bioavailable and less toxic species. This type of information on molecular-level speciation of heavy metal and metalloid contaminants in various environmental settings is needed to prioritize remediation efforts and to assess their potential hazard to humans and other organisms.

Probing active galactic nuclei with H2O megamasers.

We describe the characteristics of the rapidly rotating molecular disk in the nucleus of the mildly active galaxy NGC4258. The morphology and kinematics of the disk are delineated by the point-like watervapor emission sources at 1.35-cm wavelength. High angular resolution [200 microas where as is arcsec, corresponding to 0.006 parsec (pc) at 6.4 million pc] and high spectral resolution (0.2 km.s-1 or nu/Deltanu = 1.4 x 10(6)) with the Very-Long-Baseline Array allow precise definition of the disk. The disk is very thin, but slightly warped, and is viewed nearly edge-on. The masers show that the disk is in nearly perfect Keplerian rotation within the observable range of radii of 0.13-0.26 pc. The approximately random deviations from the Keplerian rotation curve among the high-velocity masers are approximately 3.5 km.s-1 (rms). These deviations may be due to the masers lying off the midline by about +/-4 degrees or variations in the inclination of the disk by +/-4 degrees. Lack of systematic deviations indicates that the disk has a mass of <4 x 10(6) solar mass (M[symbol: see text]). The gravitational binding mass is 3.5 x 10(7) M[symbol: see text], which must lie within the inner radius of the disk and requires that the mass density be >4 x 10(9) M[symbol: see text].pc-3. If the central mass were in the form of a star cluster with a density distribution such as a Plummer model, then the central mass density would be 4 x 10(12) M[symbol: see text].pc-3. The lifetime of such a cluster would be short with respect to the age of the galaxy [Maoz, E. (1995) Astrophys. J. Lett. 447, L91-L94]. Therefore, the central mass may be a black hole. The disk as traced by the systemic velocity features is unresolved in the vertical direction, indicating that its scale height is <0.0003 pc (hence the ratio of thickness to radius, H/R, is <0.0025). For a disk in hydrostatic equilibrium the quadrature sum of the sound speed and Alfven velocity is <2.5 km.s-1, so that the temperature of the disk must be <1000 K and the toroidal magnetic field component must be <250 mG. If the molecular mass density in the disk is 10(10) cm-3, then the disk mass is approximately 10(4) M[symbol: see text], and the disk is marginally stable as defined by the Toomre stability parameter Q (Q = 6 at the inner edge and 1 at the outer edge). The inward drift velocity is predicted to be <0.007 km.s-1, for a viscosity parameter of 0.1, and the accretion rate is <7 x 10(-5) M[symbol: see text].yr-1. At this value the accretion would be sufficient to power the nuclear x-ray source of 4 x 10(40) ergs-1 (1 erg = 0.1 microJ). The volume of individual maser components may be as large as 10(46) cm3, based on the velocity gradients, which is sufficient to supply the observed luminosity. The pump power undoubtedly comes from the nucleus, perhaps in the form of x-rays. The warp may allow the pump radiation to penetrate the disk obliquely [Neufeld, D. A. & Maloney, P. R. (1995) Astrophys. J. Lett. 447, L17-L19]. A total of 15 H2O megamasers have been identified out of >250 galaxies searched. Galaxy NGC4258 may be the only case where conditions are optimal to reveal a well-defined nuclear disk. Future measurement of proper motions and accelerations for NGC4258 will yield an accurate distance and a more precise definition of the dynamics of the disk

Complex formation in yeast double-strand break repair: participation of Rad51, Rad52, Rad55, and Rad57 proteins.

The repair of DNA double-strand breaks in Saccharomyces cerevisiae requires genes of the RAD52 epistasis group, of which RAD55 and RAD57 are members. Here, we show that the x-ray sensitivity of rad55 and rad57 mutant strains is suppressible by overexpression of RAD51 or RAD52. Virtually complete suppression is provided by the simultaneous overexpression of RAD51 and RAD52. This suppression occurs at 23 degrees C, where these mutants are more sensitive to x-rays, as well as at 30 degrees C and 36 degrees C. In addition, a recombination defect of rad55 and rad57 mutants is similarly suppressed. Direct in vivo interactions between the Rad51 and Rad55 proteins, and between Rad55 and Rad57, have also been identified by using the two-hybrid system. These results indicate that these four proteins constitute part of a complex, a "recombinosome," to effect the recombinational repair of double-strand breaks.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione

Estudo da durabilidade de painéis de partículas de bagaço de cana de açúcar e resina poliuretana a base de óleo de mamona para aplicação na construção civil

O presente trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho físico-mecânico e a durabilidade de painéis de partículas de bagaço de cana-de-açúcar com resina bicomponente a base de mamona (BCP) e compará-los com painéis de partículas de madeira comerciais (Medium Density Particleboard - MDP). Os painéis de bagaço de cana de açúcar foram fabricados com um teor de resina poliuretana a base de óleo de maona de 15%. O desempenho físico e mecânico dos painéis particulados foi analisado com base nas prescrições dos documentos normativos vigentes. Ambos os materiais foram revestidos superficialmente com resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. Avaliou-se a influência do tratamento das bordas na deterioração e no desempenho dos painéis. O acompanhamento das propriedades físico-mecânicas foi realizado antes e após os ensaios de envelhecimento por exposição natural durante 3, 6 e 12 meses, envelhecimento acelerado e de intemperismo artificial. Foi feita a avaliação, da suscetibilidade ao crescimento gerada pelo ataque de fungos emboloradores e apodrecedores nos materiais durante o envelhecimento natural e no ensaio acelerado. Foi realizada a análise colorimétrica para a identificação de mudanças de cor e brilho nos materiais após os ensaios de deterioração. Foram utilizadas as técnicas de densitometria de raios X, espectroscopia por infravermelho próximo (NIR). Os resultados obtidos indicaram a selagem lateral permitiu avaliar a superfície exposta do material permitindo a entrada da água pela superfície avaliando o efeito dos agentes de deterioração. A porcentagem de retenção para o Módulo de ruptura após o ensaio de envelhecimento por imersão em agua e secagem (APA D1) foi de 87% e 3% para BCP e MDP sem revestimento respectivamente e de 90% e 3% para BCP e MDP com revestimento. A porcentagem de retenção das propriedades mecânicas em ambos os submetidos à exposição natural diminuiu em função do tempo. Entretanto o porcentagem de retenção para os materiais BCP e MDP com revestimento superficial foi de 76% e 60% para MOR. A exposição natural mostrou que os fungos emboloradores foram predominantes em ambos os materiais. Ambos os materiais com revestimento superficial apresentaram entre 1-10% de colonização com um 70% de probabilidade. Revestimento de resina de óleo de mamona reduz o crescimento de fungos em ambos os materiais no ensaio acelerado. O perfil de densitometria permitiu analisar o processo de fabricação dos painéis e permitiu identificar a deterioração gradativa do ambos os materiais após os ensaios de envelhecimento. A intepretação mediante a analise de componentes principais (ACP) na aplicação do NIR comportou a classificação das características relacionadas a cada ensaio de deterioração de ambos os materiais sem revestimento superficial. Com base nos resultados deste trabalho, foram propostas contribuições para ajustes de metodologias para a avaliação da durabilidade e do desempenho físico e mecânico dos painéis particulados, tendo em vista a sua viabilidade técnica, em sistemas construtivos da construção civil.

Caracterização da farinha e do amido isolado da semente de jaca e comportamento reológico de dispersões de amido

O amido é um ingrediente com grande versatilidade de aplicação, e as sementes de jaca, fruto bem difundido, porém pouco aproveitado no Brasil, contêm uma quantidade considerável de amido, sendo ainda fonte de ferro e proteínas. Dessa maneira, os objetivos desse projeto foram a obtenção da farinha de sementes de jaca das variedades mole e dura, a extração do amido utilizando diferentes solventes, e a caracterização de suas propriedades físico-químicas, estruturais e funcionais, bem como a caracterização reológica de dispersões/géis de amido em cisalhamento estacionário e oscilatório. A extração alcalina do amido, além de reduzir significativamente o conteúdo de lipídeos e proteínas, deixando o amido mais puro, promoveu um aumento no teor de amilose e influenciou diretamente as características de inchamento e solubilidade, que apresentaram aumento significativo a partir da temperatura de 70 °C. O aumento da temperatura ocasionou aumento no poder de inchamento e solubilidade, que foi mais pronunciado para a variedade dura, porém esses valores ainda foram considerados baixos (< 17%). Os amidos de sementes de jaca apresentaram grânulos lisos, arredondados e em forma de sino, com formato mais truncado para o amido extraído com hidróxido de sódio. O diâmetro médio dos grânulos de amido foi menor para a extração alcalina, mas sempre com comportamento monomodal. Foi observado um padrão de difração de Raios-X do tipo A para todas as amostras estudadas, e o índice de cristalinidade foi maior para os amidos de sementes de jaca dura, com uma redução estimada em 70% para os amidos obtidos por extração alcalina. A temperatura de gelatinização dos amidos de semente de jaca foi considerada alta (70-100 °C). Os amidos de sementes de jaca dura obtidos na extração com água apresentaram maiores valores de viscosidade de pico e de Breakdown, que representa menor resistência mecânica. A extração com solução de NaOH 0,1 M aumentou a tendência a retrogradação de ~36% (extração aquosa) para 64% e 45% dos amidos de sementes de jaca das variedades mole e dura, respectivamente. Todas as amostras apresentaram comportamento pseudoplástico (n < 1) nas concentrações e temperaturas estudadas, e as dispersões e/ou géis de amido obtidos pela extração alcalina com NaOH apresentaram menor tixotropia e maiores valores de viscosidade. Os modelos Lei da Potência e Herschel Bulkley apresentaram ótimos ajustes aos pontos experimentais (R² ~0,998) para as amostras com 2 e 6 % de amido, respectivamente, porém para a concentração de 5%, o melhor modelo foi função da variedade do fruto usado na obtenção do amido. A dependência das propriedades reológicas com a temperatura foi analisada pela equação de Arrhenius e a energia de ativação foi baixa (15-25 kJ/mol). Quanto ao comportamento viscoelástico, as amostras com 5 e 6% de amido apresentaram comportamento de gel fraco e o aumento da concentração desse polissacarídeo produziu um aumento na elasticidade do material. Os módulos de armazenamento (G\') associados à elasticidade do gel de amido aumentaram durante o seu resfriamento nos ensaios de varredura de temperatura, o que pode ser relacionado à recristalização da amilose durante esse processo e mantiveram-se praticamente constantes no aquecimento isotérmico a 80 °C, sugerindo boa estabilidade térmica do gel. A farinha isolada da semente de jaca pode ser considerada fonte de fibras e apresentou elevados teores de proteínas (~14-16%) e ferro (~85-150 mg/kg). A distribuição do tamanho de partículas da farinha apresentou comportamento bimodal, com grânulos arredondados, presença de fibras e uma matriz proteica envolvendo os grânulos de amido. As propriedades de pasta revelaram maior pico de viscosidade para a farinha de semente de jaca mole. As características encontradas sugerem que os amidos de semente de jaca poderiam ser aplicados na produção de filmes biodegradáveis, e a farinha da semente de jaca poderia ser utilizada em substituição parcial à farinha convencional na fabricação de bolos e biscoitos.

Incorporação do espalhamento Compton no modelo de TBC modificado

No último século, houve grande avanço no entendimento das interações das radiações com a matéria. Essa compreensão se faz necessária para diversas aplicações, entre elas o uso de raios X no diagnóstico por imagens. Neste caso, imagens são formadas pelo contraste resultante da diferença na atenuação dos raios X pelos diferentes tecidos do corpo. Entretanto, algumas das interações dos raios X com a matéria podem levar à redução da qualidade destas imagens, como é o caso dos fenômenos de espalhamento. Muitas abordagens foram propostas para estimar a distribuição espectral de fótons espalhados por uma barreira, ou seja, como no caso de um feixe de campo largo, ao atingir um plano detector, tais como modelos que utilizam métodos de Monte Carlo e modelos que utilizam aproximações analíticas. Supondo-se um espectro de um feixe primário que não interage com nenhum objeto após sua emissão pelo tubo de raios X, este espectro é, essencialmente representado pelos modelos propostos anteriormente. Contudo, considerando-se um feixe largo de radiação X, interagindo com um objeto, a radiação a ser detectada por um espectrômetro, passa a ser composta pelo feixe primário, atenuado pelo material adicionado, e uma fração de radiação espalhada. A soma destas duas contribuições passa a compor o feixe resultante. Esta soma do feixe primário atenuado, com o feixe de radiação espalhada, é o que se mede em um detector real na condição de feixe largo. O modelo proposto neste trabalho visa calcular o espectro de um tubo de raios X, em situação de feixe largo, o mais fidedigno possível ao que se medem em condições reais. Neste trabalho se propõe a discretização do volume de interação em pequenos elementos de volume, nos quais se calcula o espalhamento Compton, fazendo uso de um espectro de fótons gerado pelo Modelo de TBC, a equação de Klein-Nishina e considerações geométricas. Por fim, o espectro de fótons espalhados em cada elemento de volume é somado ao espalhamento dos demais elementos de volume, resultando no espectro total espalhado. O modelo proposto foi implementado em ambiente computacional MATLAB® e comparado com medições experimentais para sua validação. O modelo proposto foi capaz de produzir espectros espalhados em diferentes condições, apresentando boa conformidade com os valores medidos, tanto em termos quantitativos, nas quais a diferença entre kerma no ar calculado e kerma no ar medido é menor que 10%, quanto qualitativos, com fatores de mérito superiores a 90%.

Estudo da cristalinidade de filmes finos de nitreto de índio e simulado pelo pacote de programas Wien2k

Neste trabalho, foi utilizado o método de deposição assistida por feixe de íons (IBAD na sigla em inglês) para produção de filmes finos de nitreto de índio em substratos de silício (111) e Safira-C. Variando as condições de deposição e utlilizando a técnica de difração de raios-X, investigou-se com o intuito de obter os parâmetros que resultam em filmes finos com melhor grau de cristalinidade. Os filmes produzidos a 380C apresentaram alta cristalinidade, superior àqueles a 250C. Temperaturas muito superiores a 380C não ocasionam a formação de filme cristalino de InN, como foi observado ao utilizar a temperatura de 480C; o mesmo se observa ao utilizar temperatura ambiente. Na temperatura considerada adequada ,de 380C, obteve-se que a utilização de Ra, ou seja, a razão de fluxo de partículas entre o nitrogênio e índio, em torno de 2,3 permite obter um melhor grau de cristalinização, o qual decresce conforme se diverge desse valor. A comparação entre difratogramas de amostras produzidas com e sem a evaporação prévia de titânio, o qual é possível observar um deslocamento dos picos do InN, indicam que o efeito Gettering permite a redução de impurezas no filme, principalmente de oxigênio. Utilizou-se a técnica de Retroespalhamento de Rutherford para obtenção da composição dos elementos e o perfil de profundidade. Notou-se uma forte mistura dos elementos do substrato de silício e safira com o nitreto de índio mesmo próximos a superfície. A presença indesejável de impurezas, principalmente o oxigênio, durante a deposição de filmes finos é praticamente inevitável. Desta forma, cálculos ab initio baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foram realizados para investigar defeitos isolados e complexos de oxigênio no nitreto de índio e a sua influência nas propriedades óticas. Considerou-se diferentes concentrações de oxigênio (x=2,76, 8,32, 11,11 e 22,22%) aplicando-se o método PBEsolGGA e TB-mBJ para o tratamento da energia e potencial de troca e correlação. Obteve-se que é energeticamente favorável o oxigênio existir principalmente como defeito carregado e isolado. Os resultados utilizando a aproximação de TB-mBJ indicam um estreitamento do bandgap conforme a concentração de oxigênio aumenta. Entretanto, a alta contribuição do efeito de Moss-Burstein resulta num efetivo alargamento do band gap, gerando valores de band gap ótico maiores que no do bulk de nitreto de índio.

Stars and brown dwarfs in the σ Orionis cluster (Research Note) III. OSIRIS/GTC low-resolution spectroscopy of variable sources

Context. Although many studies have been performed so far, there are still dozens of low-mass stars and brown dwarfs in the young σ Orionis open cluster without detailed spectroscopic characterisation. Aims. We look for unknown strong accretors and disc hosts that were undetected in previous surveys. Methods. We collected low-resolution spectroscopy (R ~ 700) of ten low-mass stars and brown dwarfs in σ Orionis with OSIRIS at the Gran Telescopio Canarias under very poor weather conditions. These objects display variability in the optical, infrared, Hα, and/or X-rays on time scales of hours to years. We complemented our spectra with optical and near-/mid-infrared photometry. Results. For seven targets, we detected lithium in absorption, identified Hα, the calcium doublet, and forbidden lines in emission, and/or determined spectral types for the first time. We characterise in detail a faint, T Tauri-like brown dwarf with an 18 h-period variability in the optical and a large Hα equivalent width of –125  ±  15 Å, as well as two M1-type, X-ray-flaring, low-mass stars, one with a warm disc and forbidden emission lines, the other with a previously unknown cold disc with a large inner hole. Conclusions. New unrevealed strong accretors and disc hosts, even below the substellar limit, await discovery among the list of known σ Orionis stars and brown dwarfs that are variable in the optical and have no detailed spectroscopic characterisation yet.

The XMM deep survey in the CDF-S. VI. Obscured AGN selected as infrared power-law galaxies

Context. Accretion onto supermassive black holes is believed to occur mostly in obscured active galactic nuclei (AGN). Such objects are proving rather elusive in surveys of distant galaxies, including those at X-ray energies. Aims. Our main goal is to determine whether the revised IRAC criteria of Donley et al. (2012, ApJ, 748, 142; objects with an infrared (IR) power-law spectral shape), are effective at selecting X-ray type-2 AGN (i.e., absorbed N_H > 10^22 cm^-2). Methods. We present the results from the X-ray spectral analysis of 147 AGN selected by cross-correlating the highest spectral quality ultra-deep XMM-Newton and the Spitzer/IRAC catalogues in the Chandra Deep Field South. Consequently it is biased towards sources with high S/N X-ray spectra. In order to measure the amount of intrinsic absorption in these sources, we adopt a simple X-ray spectral model that includes a power-law modified by intrinsic absorption at the redshift of each source and a possible soft X-ray component. Results. We find 21/147 sources to be heavily absorbed but the uncertainties in their obscuring column densities do not allow us to confirm their Compton-Thick nature without resorting to additional criteria. Although IR power-law galaxies are less numerous in our sample than IR non-power-law galaxies (60 versus 87 respectively), we find that the fraction of absorbed (N_H^intr > 10^22 cm^-2) AGN is significantly higher (at about 3 sigma level) for IR-power-law sources (similar to 2/3) than for those sources that do not meet this IR selection criteria (~1/2). This behaviour is particularly notable at low luminosities, but it appears to be present, although with a marginal significance, at all luminosities. Conclusions. We therefore conclude that the IR power-law method is efficient in finding X-ray-absorbed sources. We would then expect that the long-sought dominant population of absorbed AGN is abundant among IR power-law spectral shape sources not detected in X-rays.

Testing diagnostics of nuclear activity and star formation in galaxies at z > 1

We present some of the first science data with the new Keck/MOSFIRE instrument to test the effectiveness of different AGN/SF diagnostics at z ~ 1.5. MOSFIRE spectra were obtained in three H-band multi-slit masks in the GOODS-S field, resulting in 2 hr exposures of 36 emission-line galaxies. We compare X-ray data with the traditional emission-line ratio diagnostics and the alternative mass-excitation and color-excitation diagrams, combining new MOSFIRE infrared data with previous HST/WFC3 infrared spectra (from the 3D-HST survey) and multiwavelength photometry. We demonstrate that a high [O III]/Hβ ratio is insufficient as an active galactic nucleus (AGN) indicator at z > 1. For the four X-ray-detected galaxies, the classic diagnostics ([O III]/Hβ versus [N II]/Hα and [S II]/Hα) remain consistent with X-ray AGN/SF classification. The X-ray data also suggest that "composite" galaxies (with intermediate AGN/SF classification) host bona fide AGNs. Nearly ~2/3 of the z ~ 1.5 emission-line galaxies have nuclear activity detected by either X-rays or the classic diagnostics. Compared to the X-ray and line ratio classifications, the mass-excitation method remains effective at z > 1, but we show that the color-excitation method requires a new calibration to successfully identify AGNs at these redshifts.