Characterization of Rhinodrilus alatus hemoglobin (HbRa) and its subunits: Evidence for strong interaction with cationic surfactants DTAB and CTAC

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de um código computacional para simulação e análise de espectros atômicos

The aim of this work was the development a computer code for simulation and analysis of atomic spectra from databases constructed from the literature. There were created four routines that can be useful for spectroscopic studies in the atomic processes of laser isotope separation. In the first routine, Possible Transitions, the program checks the possible electron transitions from an energy level of the atom present in the database considering the selection rules for an electric dipole transition. The second routine, Locator Transitions, checks the possible electronic transitions within a user-specified spectral region. The routine Spectra Simulator creates simulated spectra using the graphical application gnuplot through lorentzian curve and finally, the routine Electronic Temperature determines the temperature of electronic excitation of the atom, thought the Boltzmann Plot Method. To test the reliability of the program there were obtained experimental emission spectra of a hollow cathode discharge of dysprosium and argon as a buffer gas. The hollow cathode discharge has been subjected to different values of operating currents and pressure of inert gas. The spectra obtained were treated with the assistance of program routines developed (Transition Locator and Spectra Simulator) and temperatures electronic excitation of the atoms of dysprosium in the different discharge conditions were calculated (routine Electronic Temperature). The results showed that the electronic excitation temperature of the neutral dysprosium atoms in the hollow cathode discharge increases with increasing current applied to the cathode and also by increasing the gas pressure buffer. The determination coefficients, R2, obtained by the Electronic Temperature routine using the linear adjust of the Boltzmann Plot Method were greater... (Complete abstract click electronic access below)

Time differential perturbed angular correlation (TDPAC) study of some hafnium glycolate complexes

Time differential measurements of the 133-482 keV γ-γ angular correlation of 181Ta have been performed in solid hafnium complexes of the type [Hf(glycol)4] (glycol = p-chloromandelate, p-bromomandelate, b-naphthylglycolate and mandelate). The quadrupolar frequencies (ωQ) were found to increase within the series. This behaviour was explained by supposing a dissipation of electronic density at the metal level, caused by an increase in intermolecular hydrogen bonding in the complexes throughout the series studied. These results seem to agree with complementary data from IR spectroscopic studies. © 1988.

Vanadium complexes with hydrazone or thiosemicarbazone ligands as potential anti-mycobacterium tuberculosis agents

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fungitoxic non-glycosidic iridoids from Alibertia macrophylla

The aqueous alcohol extract of the leaves of Alibertia macrophylla afforded two epimeric pairs of iridoid aglycones and one of them showed high inhibitory activity against Aspergillus niger, Cladosporium sphaerospermum, C. cladosporioides and Colletotrichum gloesporioides. Three of the compounds are reported for the first time from natural sources. Their structures were established on the basis of spectroscopic studies, mainly through 13C NMR analysis. © 1992.

Hochauflösende Resonanzionisationsspektroskopie an Samarium und Gadolinium

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die mehrstufige Resonanzionisation zur Spektroskopie im Gadolinium und Samarium eingesetzt und am Gadolinium für analytische Untersuchungen weiterentwickelt. Der Einsatzbereich der RIMS mit kontinuierlichen und gepulsten Lasern an komplexen Atomen wurde damit deutlich erweitert. Samarium und Gadolinium gehören zur Gruppe der Lanthanide, aufgrund der komplizierten Elektronenkonfigurationen zeichnen sie sich durch ein interessantes atomares Spektrum aus. Im Samarium wurde der erste von maximal drei resonanten Übergängen bezüglich Isotopieverschiebung und Hyperfein-strukturaufspaltung untersucht, knapp unterhalb des ersten Ionisationslimits nach möglichst ungestörten Rydbergserien gesucht und aus der Konvergenz dieser Serien das Ionisationspotenzial für 154Sm isotopenselektiv zu IP = 45519.30793(43) cm-1 bestimmt. Samarium und Gadolinium besitzen eine komplexe Kontinuumsstruktur, die sich durch schmale und starke autoionisierende Resonanzen auszeichnet. Daten früherer Untersuchungen zur Gadoliniumkontinuumsstruktur wurden in dieser Arbeit systematisch ausgewertet und durch eigene Messungen ergänzt. Zur theoretischen Beschreibung der Linienprofile interferierender autoionisierender Zustände wurde neben Fanoprofilen auch auf einen Ansatz aus der Kernphysik zurückgegriffen, den K-Matrix-Formalismus, und ein entsprechendes Simulationsprogramm eingesetzt. Anwendung auf ausgewählte spektrale Bereiche im Samarium und Gadolinium zeigt gute Reproduktion der Linienformen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde darüber hinaus die Einsetzbarkeit von gepulsten Lasern für die Spurenanalyse untersucht und die Erreichbarkeit der notwendigen Spezifikationen für medizinische Fragestellungen demonstriert.

Hochgenaue Berechnungen von Energien und molekularen Eigenschaften mit Hilfe der Coupled-Cluster-Theorie

Coupled-Cluster-Theorie (CC) ist in der heutigen Quantenchemie eine der erfolgreichsten Methoden zur genauen Beschreibung von Molekülen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse zeigen, daß neben den Berechnungen von Energien eine Reihe von Eigenschaften wie Strukturparameter, Schwingungsfrequenzen und Rotations-Schwingungs-Parameter kleiner und mittelgrofler Moleküle zuverlässig und präzise vorhergesagt werden können. Im ersten Teil der Arbeit wird mit dem Spin-adaptierten Coupled-Cluster-Ansatz (SA-CC) ein neuer Weg zur Verbesserung der Beschreibung von offenschaligen Systemen vorgestellt. Dabei werden zur Bestimmung der unbekannten Wellenfunktionsparameter zusätzlich die CC-Spingleichungen gelöst. Durch dieses Vorgehen wird gewährleistet, daß die erhaltene Wellenfunktion eine Spineigenfunktion ist. Die durchgeführte Implementierung des Spin-adaptierten CC-Ansatzes unter Berücksichtigung von Einfach- und Zweifachanregungen (CCSD) für high-spin Triplett-Systeme wird ausführlich erläutert. Im zweiten Teil werden CC-Additionsschemata vorgestellt, die auf der Annahme der Additivität von Elektronenkorrelations- und Basissatzeffekten basieren. Die etablierte Vorgehensweise, verschiedene Beiträge zur Energie mit an den Rechenaufwand angepassten Basissätzen separat zu berechnen und aufzusummieren, wird hier auf Gradienten und Kraftkonstanten übertragen. Für eine Beschreibung von Bindungslängen und harmonischen Schwingungsfrequenzen mit experimenteller Genauigkeit ist die Berücksichtigung von Innerschalenkorrelationseffekten sowie Dreifach- und Vierfachanregungen im Clusteroperator der Wellenfunktion nötig. Die Basissatzkonvergenz wird dabei zusätzlich mit Extrapolationsmethoden beschleunigt. Die quantitative Vorhersage der Bindungslängen von 17 kleinen Molekülen, aufgebaut aus Atomen der ersten Langperiode, ist so mit einer Genauigkeit von wenigen Hundertstel Pikometern möglich. Für die Schwingungsfrequenzen dieser Moleküle weist das CC-Additionsschema basierend auf den berechneten Kraftkonstanten im Vergleich zu experimentellen Ergebnissen einen mittleren absoluten Fehler von 3.5 cm-1 und eine Standardabweichung von 2.2 cm-1 auf. Darüber hinaus werden zur Unterstützung von experimentellen Untersuchungen berechnete spektroskopische Daten einiger größerer Moleküle vorgelegt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungen zur Isomerisierung von Dihalogensulfanen XSSX (X= F, Cl) oder die Berechnung von Struktur- und Rotations-Schwingungs-Parametern für die Moleküle CHCl2F und CHClF2 zeigen, daß bereits störungstheoretische CCSD(T)-Näherungsmethoden qualitativ gute Vorhersagen experimenteller Resultate liefern. Desweiteren werden Diskrepanzen von experimentellen und berechneten Bindungsabständen bei den Molekülen Borhydrid- und Carbenylium durch die Berücksichtigung des elektronischen Beitrages zum Trägheitsmoment beseitigt.

Studium hochkomplexer atomarer Spektren mittels Methoden der Laserresonanzionisation

In dieser Arbeit wurden umfangreiche laserspektroskopische Studien mit dem Zielrneines verbesserten Verständnisses höchst komplexer Spektren der Lanthanide und Aktinide durchgeführt. Einen Schwerpunkt bildete die Bestimmung bisher nicht oder mit unbefriedigender Genauigkeit bekannter erster Ionisationspotentiale für diese Elemente.rnHierzu wurden drei unterschiedliche experimentelle Methoden eingesetzt. Die Bestimmung des Ionisationspotentiales aus Rydbergserien wurde an den Beispielen Eisen, Mangan und Kobalt mit gemessenen Werten von IPFe = 63737, 6 ± 0, 2stat ± 0, 1syst cm−1, IPMn = 59959, 6 ± 0, 4 cm−1 beziehungsweise IPCo = 63564, 77 ± 0, 12 cm−1 zunächst erfolgreich erprobt. Die bestehenden Literaturwerte konnten in diesen Fällen bestätigt werden und bei Eisen und Kobalt die Genauigkeit etwa um einen Faktor drei bzw. acht verbessert werden. Im Falle der Lanthaniden und Aktiniden jedoch ist die Komplexität der Spektren derart hoch, dass Rydbergserien in einer Vielzahl weiterer Zustände beliebiger Konfiguration nicht oder kaum identifiziert werden können.rnUm dennoch das Ionisationspotential bestimmen zu können, wurde die verzögerte, gepulste Feldionisation wie auch das Verfahren der Isolated Core Excitation am Beispiel des Dysprosiums erprobt. Aus den so identifizierten Rydbergserien konnten Werte von IPFeld = 47899 ± 3 cm−1 beziehungsweise IPICE = 47900, 4 ± 1, 4 cm−1 bestimmt werden. Als komplementärer Ansatz, der auf ein möglichst reichhaltiges Spektrum in der Nähe des Ionisationspotentiales angewiesen ist, wurde zusätzlich die Sattelpunktsmethode erfolgreich eingesetzt. Das Ionisationspotential des Dysprosium wurde damit zu IPDy = 47901, 8±0, 3 cm−1 bestimmt, wobei am Samarium, dessen Ionisationspotential aus der Literatur mit höchster Genauigkeit bekannt ist, bestätigt werden konnte, dassrnauftretende systematische Fehler kleiner als 1 cm−1 sind. Das bisher sehr ungenau bekannte Ionisationspotential des Praseodyms wurde schließlich zu IPPr = 44120, 0 ± 0, 6 cm−1 gemessen. Hiermit wird der bisherige Literaturwert bei einer Verbesserung der Genauigkeit um zwei Größenordnungen um etwa 50 cm−1 nach oben korrigiert. Aus der Systematik der Ionisationspotentiale der Lanthaniden konnte schließlich das Ionisationspotential des radioaktiven Promethiums mit IPPm = 44985 ± 140 cm−1 vorhergesagt werden. Abschließend wurde die Laserresonanzionisation des Elements Protactinium demonstriertrnund das Ionisationspotential erstmals experimentell bestimmt. Ein Wert vonrn49000±110 cm−1 konnte aus dem charakteristischen Verhalten verschiedener Anregungsschemata gefolgert werden. Dieser Wert liegt etwa 1500 cm−1 höher als der bisherige Literaturwert, theoretische Vorhersagen weichen ebenfalls stark ab. Beide Abweichungen können über eine Betrachtung der Systematik der Ionisationspotentiale in der Aktinidenreihe hervorragend verstanden werden.

Investigation of the reactivity of metal oxide catalysts for the gas-phase phenol methylation

The gas-phase phenol methylation with methanol was investigated both from catalitic and spectroscopic point of view. In particular, the work focus on the behavior of metal oxide catalysts, like iron(III) vanadate and aluminum vanadate. Spectroscopic studies include: X-ray diffraction and Raman analysis for catalyst charactrerization; Diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy and in-situ Infrared spectroscopy in vacuum for investigation of interactions between reactants and surface of catalysts.

Diodenlaserbasierte Resonanzionisations-Massenspektrometrie zur Spektroskopie und Ultraspurenanalyse an Uranisotopen

In dieser Arbeit wird die Erweiterung und Optimierung eines Diodenlasersystems zur hochauflösenden Resonanzionisationsmassenspektrometrie beschrieben. Ein doppelinterferometrisches Frequenzkontrollsystem, welches Absolutstabilisierung auf ca. 1 MHz sowie sekundenschnelle Frequenzverstimmungen um mehrere GHz für bis zu drei Laser parallel ermöglicht, wurde optimiert. Dieses Lasersystem dient zwei wesentlichen Anwendungen. Ein Aspekt waren umfangreiche spektroskopische Untersuchungen an Uranisotopen mit dem Ziel der präzisen und eindeutigen Bestimmung von Energielagen, Gesamtdrehimpulsen, Hyperfeinkonstanten und Isotopieverschiebungen sowie die Entwicklung eines effizienten, mit kommerziellen Diodenlasern betreibbaren Anregungsschemas. Mit diesen Erkenntnissen wurde die Leistungsfähigkeit des Lasermassenspektrometers für die Ultraspurenanalyse des Isotops 236U, welches als Neutronendosimeter und Tracer für radioaktive anthropogene Kontaminationen in der Umwelt verwendet wird, optimiert und charakterisiert. Anhand von synthetischen Proben wurde eine Isotopenselektivität von 236U/238U=4,5(1,5)∙10-9 demonstriert.

Watson–Crick and Sugar-Edge Base Pairing of Cytosine in the Gas Phase: UV and Infrared Spectra of Cytosine·2-Pyridone

While keto-amino cytosine is the dominant species in aqueous solution, spectroscopic studies in molecular beams and in noble gas matrices show that other cytosine tautomers prevail in apolar environments. Each of these offers two or three H-bonding sites (Watson–Crick, wobble, sugar-edge). The mass- and isomer-specific S1 ← S0 vibronic spectra of cytosine·2-pyridone (Cyt·2PY) and 1-methylcytosine·2PY are measured using UV laser resonant two-photon ionization (R2PI), UV/UV depletion, and IR depletion spectroscopy. The UV spectra of the Watson–Crick and sugar-edge isomers of Cyt·2PY are separated using UV/UV spectral hole-burning. Five different isomers of Cyt·2PY are observed in a supersonic beam. We show that the Watson–Crick and sugar-edge dimers of keto-amino cytosine with 2PY are the most abundant in the beam, although keto-amino-cytosine is only the third most abundant tautomer in the gas phase. We identify the different isomers by combining three different diagnostic tools: (1) methylation of the cytosine N1–H group prevents formation of both the sugar-edge and wobble isomers and gives the Watson–Crick isomer exclusively. (2) The calculated ground state binding and dissociation energies, relative gas-phase abundances, excitation and the ionization energies are in agreement with the assignment of the dominant Cyt·2PY isomers to the Watson–Crick and sugar-edge complexes of keto-amino cytosine. (3) The comparison of calculated ground state vibrational frequencies to the experimental IR spectra in the carbonyl stretch and NH/OH/CH stretch ranges strengthen this identification.

Iron-Promoted Nucleophilic Additions to Diimine-Type Ligands: A Synthetic and Structural Study

We report here three examples of the reactivity of protic nucleophiles with diimine-type ligands in the presence of FeII salts. In the first case, the iron-promoted alcoholysis reaction of one nitrile group of the ligand 2,3-dicyano-5,6-bis(2-pyridyl)-pyrazine (L1) permitted the isolation of an stable E-imido−ester, [Fe(L1‘)2](CF3SO3)2 (1), which has been characterized by spectroscopic studies (IR, ES-MS, Mössbauer), elemental analysis, and crystallographically. Compound 1 consists of mononuclear octahedrally coordinated FeII complexes where the FeII ion is in its low-spin state. The iron-mediated nucleophilic attack of water to the asymmetric ligand 2,3-bis(2-pyridyl)pyrido[3,4-b]pyrazine (L2) has also been studied. In this context, the crystal structures of two hydration−oxidation FeIII products, [Fe(L2‘)2](ClO4)3·3CH3CN (2) and trans-[FeL2‘‘Cl2] (3), are described. Compounds 2 and 3 are both mononuclear FeIII complexes where the metals occupy octahedral positions. In principle, L2 is expected to coordinate to metal ions through its bipyridine-type units to form a five-membered ring; however, this is not the case in compounds 2 and 3. In 2, the ligand coordinates through its pyridines and through the hydroxyl group attached to the pyrazine imino carbon after hydration, that is, in an N,O,N tridentate manner. In compound 3, the ligand has suffered further transformations leading to a very stable diamido complex. In this case, the metal ion achieves its octahedral geometry by means of two pyridines, two amido N atoms, and two axial chlorine atoms. Magnetic susceptibility measurements confirmed the spin state of these two FeIII species:  compounds 2 and 3 are low-spin and high-spin, respectively.

Molecular mechanisms of prostacyclin receptor signaling: The intracellular domains in G protein coupling

To better understand the mechanisms of how the human prostacyclin receptor (1P) mediates vasodilation and platelet anti-aggregation through Gs protein coupling, a strategy integrating multiple approaches including high resolution NMR experiments, synthetic peptide, fluorescence spectroscopy, molecular modeling, and recombinant protein was developed and used to characterize the structure/function relationship of important segments and residues of the IP receptor and the α-subunit of the Gs protein (Gαs). The first (iLP1) and third (iLP3) intracellular loops of the IP receptor, as well as the Gαs C-terminal domain, relevant to the Gs-mediated IP receptor signaling, were first identified by observation of the effects of the mini gene-expressed corresponding protein segments in HEK293 cells which co-expressed the receptor and Gαs. Evidence of the IP iLP1 domain interacted with the Gαs C-terminal domain was observed by fluorescence and NMR spectroscopic studies using a constrained synthetic peptide, which mimicked the IP iLP1 domain, and the synthetic peptide, which mimicked Gαs C-terminal domain. The solution structural models and the peptide-peptide interaction of the two synthetic protein segments were determined by high resolution NMR spectroscopy. The important residues in the corresponding domains of the IP receptor and the Gαs predicted by NMR chemical shift mapping were used to guide the identification of their protein-protein interaction in cells. A profile of the residues Arg42 - Ala48 of the IP iLP1 domain and the three residues Glu392 ∼ Leu394 of the Gαs C-terminal domain involved in the IP/Gs protein coupling were confirmed by recombinant proteins. The data revealed an intriguing speculation on the mechanisms of how the signal of the ligand-activated IP receptor is transmitted to the Gs protein in regulating vascular functions and homeostasis, and also provided substantial insights into other prostanoid receptor signaling. ^

Measurement of plasma electron density generated in an experiment of laser shock processing, utilizing the H­α­-line

In this work we have realized plasma diagnosis produced by Laser (LPP), by means of emission spectroscopy in a Laser Shock Processing (LSP). The LSP has been proposed as an alternative technology, competitive with classical surface treatments. The ionic species present in the plasma together with electron density and its temperature provide significant indicators of the degree of surface effect of the treated material. In order to analyze these indicators, we have realized spectroscopic studies of optical emission in the laser-generated plasmas in different situations. We have worked focusing on an aluminum sample (Al2024) in air and/or in LSP conditions (water flow) a Q-switched laser of Nd:YAG (λ = 1.06 μm, 10 ns of pulse duration, running at 10 Hz repetition rate). The pulse energy was set at 2,5 J per pulse. The electron density has been measured using, in every case, the Stark broadening of H Balmer α line (656.27 nm). In the case of the air, this measure has been contrasted with the value obtained with the line of 281.62 nm of Al II. Special attention has been paid to the self-absorption of the spectral lines used. The measures were realized with different delay times after the pulse of the laser (1–8 μs) and with a time window of 1 μs. In LSP the electron density obtained was between 1017 cm−3 for the shortest delays (4–6 μs), and 1016 cm−3 for the greatest delays (7,8 μs).

Chiral molecular self-assembly of phospholipid tubules: A circular dichroism study

We report on spectroscopic studies of the chiral structure in phospholipid tubules formed in mixtures of alcohol and water. Synthetic phospholipids containing diacetylenic moieties in the acyl chains self-assemble into hollow, cylindrical tubules in appropriate conditions. Circular dichroism provides a direct measure of chirality of the molecular structure. We find that the CD spectra of tubules formed in mixtures of alcohol and water depends strongly on the alcohol used and the lipid concentration. The relative spectral intensity of different circular dichroism bands correlates with the number of bilayers observed using microscopy. The results provide experimental evidence that tubule formation is based on chiral packing of the lipid molecules and that interbilayer interactions are important to the tubule structure.