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Modelo teórico e experimental da reciclagem do Carbono-13 em tecidos de mamíferos e aves/ Theorical and experimental model for Carbon-13 turnover in mammalian and avian tissues

Ducatti, Carlos; Carrijo, Alfredo Sampaio; Pezzato, Antônio Celso; Mancera, Paulo Fernando de Arruda
2002-03-01

Resumo em português A diferença entre fontes alimentares da ordem de 14‰, originárias de plantas com ciclos fotossintéticos Carbono-3 (C3) e Carbono-4 (C4) e seus subprodutos, abre novas perspectivas para o estudo do metabolismo do carbono em aves e animais de pequeno porte. Os autores propõem um modelo teórico e experimental capaz de exprimir os resultados de enriquecimento relativo, delta per mil (delta‰) da razão 13C/12C versus tempo em diferentes tecidos. Utilizou-se a equação (mais) y(t) = (y0 -- q/k) e-kt + q/k onde, y(t) é a concentração isotópica no tempo desejado, y0 a concentração isotópica inicial existente no tecido, k é uma constante de troca isotópica com unidade 1/tempo, t é unidade de tempo e q é a taxa de entrada de metabólitos que contém carbono, com valores de delta‰/tempo. Para fígado de galinhas que tiveram a ração de ciclo fotossintético C4 substituída por dieta C3 obteve-se a equação delta13C = -24,74‰ + 12,37‰ e-0.237(nT), com meia-vida (T) de 2,9 dias. O patamar de equilíbrio de substituição do carbono foi alcançado em --24,48‰, de modo que praticamente 98,4% do conteúdo isotópico do C4 no fígado foi substituído por C3 após 5,6 meias-vidas. O modelo foi adequado para determinar o tempo de reciclagem total ou parcial da concentração de carbono nos tecidos em estudo. Resumo em inglês Food source differences of about 14‰ from plants with carbon-3 (C3) and carbon-4 (C4) photosynthetic cycles and their derived products make carbon metabolism studies possible in birds and small mammals. The authors suggest a theorical and experimental model for determining the relative enrichment results, delta per thousand (delta‰) of the 13C/12C ratio as a function of time for different tissues. The following equation was used: y(t) = (y0 -- q/k) e-kt + q/k where, y(t (mais) ) is the isotopic concentration at time t, y0 is the initial isotopic concentration in the tissue, k is the turnover constant expressed in 1/time, and q is the input of metabolites which contain carbon expressed in delta‰/time. The equation below was obtained from the analysis of hen livers, the carbon-4 photosynthetic cycle ration of which was switched to a carbon-3 diet: delta13C = -24.74‰ + 12.37‰ e-0.237(nT) with 2.9 day half-life. The carbon switching steady-state was reached at --24.48‰ so that nearly 98.4% of the C4 isotopic content in the liver was replaced by C3 after 5.6 half-lives. The proposed model is suitable to determine the partial or entire turnover of carbon concentration in some selected tissues.

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Fluxos de nutrientes em larvas de peixes: aplicação de técnicas com marcadores isotópicos e de modelação/ Nutrient fluxes in fish larvae: use of tracer studies and modelling techniques

Conceição, Luís; Morais, Sofia; Aragão, Cláudia
2007-07-01

Resumo em português Um modelo mecanístico que simule o crescimento durante a fase larvar de peixes deverá contribuir para um melhor conhecimento do processo de crescimento e respectivo metabolismo, com a intenção de elucidar as suas necessidades alimentares e desenvolver estratégias de alimentação adequadas. O modelo desenvolvido simula o crescimento e a evolução da composição bioquímica das larvas ao longo do tempo. O modelo depende essencialmente do consumo de alimento, sendo o (mais) s nutrientes absorvidos usados para a produção de energia ou em processos de biossíntese e é baseado na estequiometria do metabolismo intermediário. Simulações utilizando este modelo sugerem que se deve prestar mais atenção a possíveis desequilíbrios no perfil de aminoácidos (AA) e a eventuais excessos de lípidos no alimento usado em cultivo larvares, de forma a optimizar o crescimento. Estudos usando marcadores isotópicos têm sido utilizados para estudar o metabolismo de AA e de lípidos em larvas de peixes e técnicas de modelação foram aplicadas de forma a permitir uma melhor compreensão dos resultados obtidos nestes estudos. A capacidade digestiva, bem como a utilização energética de diferentes AA, ácidos gordos e classes de lípidos, tem sido estudada utilizando a administração de nutrientes marcados (normalmente com 14C) directamente no tubo digestivo, através de um microcapilar. Este método permite a quantificação do nutriente marcado presente nas fezes, retido nos tecidos da larva e catabolizado. Um outro método, combinando a utilização de alimento vivo cujas proteínas estão marcadas com um isótopo estável com uma técnica espectroscópica/espectrométrica, permite a determinação do enriquecimento isotópico de AA individuais e pode ser usado para estimar o perfil ideal de AA indispensáveis na dieta. Em conjunto, estes dois tipos de técnicas de análise de fluxos de nutrientes têm permitido avanços importantes na compreensão da fisiologia da nutrição e crescimento de larvas de peixes. Resumo em inglês A mechanistic simulation model of fish larval growth should contribute to a better understanding of growth and metabolism of fish larvae. It should also assist in studying the nutritional requirements and developing feeding strategies. A model was developed that simulates growth and biochemical composition in time. The model is driven by feed intake, with absorbed nutrients being used for energy production and biosynthesis, based on the stoicheometry of intermediary metab (mais) olism. Model simulations suggest that imbalanced dietary amino acid (AA) profiles and dietary lipid excess may lead to suboptimal growth in fish larvae culture. Tracer studies have therefore been used to study AA and lipid metabolism in fish larvae. In addition, modeling techniques have been also used in these studies, to better interpret results obtained. Digestive capacity, as well as utilization of different AA, fatty acids and lipid classes, has been studied using radiolabeled nutrients (normally with 14C) using a tube-feeding technique. This method allows quantification of the tracer that is present in faeces, retained in tissues and catabolised. Another method, combining the use of live food in which proteins are labeled with a stable isotope and a spectroscopic/spectrometric technique that allows determination of the isotopic enrichment in individual AA, can be used to estimate ideal dietary indispensable AA profiles. Together these two types of techniques that allow the study of nutrient fluxes have lead to important advances in the understanding of fish larvae nutritional physiology and growth.

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Variabilidade genotípica de milho para acumulação de nitrogênio e contribuição da fixação biológica de nitrogênio/ Genotypic variability of maize for nitrogen accumulation and contribution of biological nitrogen fixation

Mendonça, Marcio Mattos de; Urquiaga, Segundo Sacramento; Reis, Veronica Massena
2006-11-01

Resumo em português O objetivo deste trabalho foi comparar nove genótipos de milho, com inoculação de uma mistura de bactérias diazotróficas, quanto ao acúmulo de biomassa e N, por meio da técnica de diluição isotópica do 15N. O experimento foi conduzido em um tanque de concreto de 120 m² e 60 cm de profundidade, preenchido com Argissolo Vermelho-Amarelo. Os genótipos variaram quanto à produção de grãos, matéria seca total e acúmulo de N, mas não houve diferenças no enriq (mais) uecimento de 15N, o que demonstra que a produção e o acúmulo de N foram conseqüência da variabilidade genotípica para extrair N do solo. Resumo em inglês The aim of this work was to compare nine genotypes of maize inoculated with a mixture of diazotrophic bacteria, and to quantify the contribution of biological nitrogen fixation (BNF). In order to quantify the BNF, isotopic dilution technique was used, in a concrete tank loaded with Ultissol horizon B, labelled with 15N. Differences were observed between total dry matter, grain production and N accumulation but differences in the enrichment of 15N were not observed, showing that the productivity and N accumulation were a result of the phenotype variability in extract N from the soil.

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Caracterização isotópica de águas de formação hipersalinas de um campo de petróleo da Bacia do Recôncavo, Brasil

Teles, Danilo Ribeiro de Sá; Azevedo, Antônio Expedito Gomes de; Santos, Christian Pereira Lopes dos
2010-06-01

Resumo em português Água de formação é a água que ocorre naturalmente nos poros de uma rocha e é produzida junto com o petróleo. E geralmente hipersalina podendo chegar a concentrações de até 250 g/l de sólidos dissolvidos. A concentração dos materiais nela dissolvidos e a composição isotópica da água e de alguns dos elementos nela presentes se constituem em excelentes traçadores, podendo revelar a dinâmica do fluxo subterrâneo, a mistura de fontes distintas e a origem da (mais) salinização dessas águas. Este trabalho reporta a composição isotópica (δ2H , δ18O ) e a condutividade elétrica (CE) de amostras de água de formação, provenientes de 10 poços de um campo de petróleo da Bacia do Recôncavo, com o objetivo de avaliar a sua evolução, interação com minerais e rochas e interconexões do reservatório em subsuperfície. As amostras são ricas em material dissolvido, com condutividade elétrica variando de 84 mS/cm a 137 mS/cm aumentando com a profundidade de extração. Também foi observado um enriquecimento em isótopos pesados de H e O em direção aos níveis mais profundos, possivelmente causado pela interação água-rocha, potencializada pela elevada temperatura, característica dos níveis mais profundos, e pelo longo período de residência dessas águas. À profundidade de 1450 a 1520 metros, zona de produção de 7 dos 10 poços amostrados, verifica-se uma pequena variação da composição isotópica e da CE, indicando uma homogeneidade das amostras nesse nível do reservatório. No nível de produção mais raso, situado a 450 metros abaixo da superfície, obteve-se os menores valores de δ2H , δ18O e de condutividade elétrica, com composição isotópica similar a da água do mar, possivelmente representando a água que entrou na formação durante a sedimentação da bacia. Resumo em inglês Formation water is the water present in reservoir rock pores, produced together with petroleum. Usually it is hypersaline with concentrations that can be higher than 250 g/l of dissolved solids. The concentration of the dissolved elements and the isotopic composition of the water and of some of the dissolved elements can be excellent tracers to study the dynamic of underground fluid flux, the mixing of distinct sources and the origin of salinization of these waters. This (mais) work reports the isotopic composition (δ2H , δ18O ) and electrical conductivity (EC) of formation waters from 10 wells of a petroleum field of the Recôncavo Basin, looking for their evolution, interaction with the minerals and rocks and reservoir interconnection. The samples have electric conductivity ranging from 84 to 137 mS/cm, with conductivity increasing with depth of production zone. It is observed an enrichment of deuterium and oxygen-18 with the depth of production zone, probably due to water-rock interactions that were probably increased by higher temperatures of the deeper levels and longer residence times. The samples from the production zone between 1450 to 1520 m, drained by 7 of the 10 wells sampled, show a small range in isotopic composition and in electric conductivity, indicating homogeneity in this level of the reservoir. In the shallow level of 450 m the values of δ2H , δ18O and EC are lower, with isotopic composition similar to the oceanic water, possibly representing the original water that entered the reservoir during the sedimentation of the basin.

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