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Complexação de íons de metais por matéria orgânica dissolvida: modelagem e aplicação em sistemas reais/ Complexation of metal ions by dissolved organic matter: modeling and application to real systems

Bezerra, Paulo Sérgio Silva; Takiyama, Luís Roberto; Bezerra, Cícero Wellington Brito
2009-09-01

Resumo em português Os íons de metais pesados são conhecidos tanto pela sua importância fisiológica e industrial, bem como pelo risco ambiental e à saúde humana. Para elucidar o comportamento dessas espécies nos corpos hídricos, os quais recebem grande parte da descarga de metais, seja de origem antrópica ou por fontes naturais, é necessário entender as interações que elas apresentam com o meio, principalmente a especiação química. Um dos mais importantes processos pelos quai (mais) s passam as espécies metálicas em corpos aquáticos naturais é a interação com a matéria orgânica dissolvida (MOD), que pode ser por adsorção, reações de troca iônica ou por complexação. Neste trabalho foram realizados vários experimentos com o objetivo de descrever o comportamento da complexação de três importantes cátions Cu(II), Cd(II) e Pb(II) com a matéria orgânica (ácido húmico comercial), sob condições diversas de força iônica em meio tamponado. Os resultados foram avaliados de acordo com o modelo de van den Berg e Kramer para a complexação de metais. O modelo foi aplicado na determinação da capacidade de complexação dos íons em amostras reais, oriundas de três rios maranhenses que integram a Amazônia legal: Itapecuru, Bacanga e Pericumã. Nas águas dos rios utilizou-se o parâmetro carbono orgânico dissolvido (COD) para expressar a MOD. Os resultados confirmaram forte interação entre a MOD e íons de metais pesados e que o modelo de van den Berg e Kramer é satisfatório para se estimar a constante de complexação (K) e a concentração de sítios de complexação (Lt). Nas amostras simuladas em laboratório a ordem de complexação dos metais foi Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) e a capacidade de complexação mostrou ser linear em função da concentração de ácido húmico comercial. Acredita-se que por ter menor raio iônico, o íon Cu(II) possui maior afinidade com os sítios de complexação. Nas amostras retiradas dos corpos aquáticos, observou-se que o rio com maior concentração de COD (rio Bacanga) apresentou maior capacidade de complexação; entretanto, a ordem foi Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) provavelmente devido à presença de íons Cu(II) em maior quantidade nas águas dos rios. Resumo em inglês Metal ions are known by their physiological and industrial importance as well as by their environmental risk aspects. To elucidate the behavior of these elements in superficial water bodies, it is necessary to understand the various occurring interactions, mainly those related to the chemical speciation. One of the most important processes that metal species undergo in natural aquatic bodies is their interaction with dissolved organic matter (DOM), which can happen throug (mais) h adsorption, ionic exchange and complexation. In this work, laboratory experiments with Cu(II), Pb(II) and Cd(II) ions and commercial humic acid were made under various conditions (ionic strength and buffering) to test the van den Berg and Kramer complexation model. After the simulation, the model was used to determine the Cu(II), Pb(II) and Cd(II) complexation capacity of natural waters from three important rivers in the state of Maranhao, Brazil (Itapecuru, Bacanga and Pericuma rivers). The dissolved organic carbon (DOC) concentration was used to express the DOM concentration. The results confirmed that there is a strong interaction between the DOM and metal ions, and that the van den Berg and Kramer model (with one coordination site) is suitable for estimating the complexation constant (K) and the ligand site concentration (Lt). The simulated water samples used in the laboratory showed the complexation order: Cu(II) > Cd(II) > Pb(II); and the complexation capacity was directly proportional to the humic acid concentration. We believe that the smaller Cu(II) ionic radius yields a stronger affinity with the DOM. In the experiments with natural waters, the river with more DOC (Bacanga river) showed better complexation capacity; however, the order was Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) probably because of the presence of appreciable concentrations of Cu(II) in natural waters.

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CROMATOGRAFIA DE AFINIDADE COM CORANTE RED A versus TROCA IÔNICA-PERMEABILIDADE EM GEL: COMPARAÇÃO DA PRATICIDADE NA PURIFICAÇÃO DE ENTEROTOXINA ESTAFILOCÓCICA A

KAMOGAE, M.; MIYA, N.; PEREIRA, J.L.; HIROOKA, E.Y.
1998-05-01

Resumo em português O presente trabalho compara processos de purificação de enterotoxina estafilocócica A, utilizando cromatografia de afinidade com corante Red A em relação a troca iônica (SP - Sephadex C-25) - permeabilidade em gel (Sephadex G-75). Aplicou-se nas colunas o sobrenadante da cultura de Staphylococcus aureus 722 em caldo contendo 3% de triptona e suplementado com 1% de extrato de levedura, previamente concentradas com Amberlite CG-50. O processo capturou rapidamente a EE (mais) A, porém a proporção de 15 mg de resina para 150 mg de toxina causou saturação, recuperando apenas 10 a 30% de toxina do sobrenadante. A cromatografia de afinidade com Red A permitiu a recuperação de 60,87% de toxina aplicada em 76 horas, em relação a 114 horas requeridas para purificação utilizando coluna de troca iônica e permeabilidade em gel, com rendimento de 6,5%. O perfil eletroforético das amostras purificadas indicaram que, a toxina obtida da coluna Red A apresentou teor de pureza superior, na ordem de 90%, em relação a 60% atingida pelo método clássico. Resumo em inglês Culture supernatant of Staphylococcus aureus 722 in 3% triptone plus 1% yeast extract was used for EEA purification, proceeding comparison between dye ligand Red A affinity chromatography and classic chromatography. The capture of SEA with Amberlite CG-50 allowed rapid enterotoxin concentration from the culture supernatant. However, the ratio of 15 mg of the resin to a total of 150 mg of the toxin satured the resin, giving only 10 to 30% of SEA recuperation from the super (mais) natant. The elution of concentrated material throught the Red A column resulted in a recovery of 60,87% of the toxin, and required 76 hours, indicating advantage on classic chromatography. Ion exchange column plus gel filtration recovered only 6,5 % of the SEA, and required 114 hours to conclude the procedure. The eletrophoresis of purified SEA indicated high grade of toxin obtained from Red A column, with 90 % of purity, compared to 60 % of classic column.

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Aspectos estruturais da membrana eritrocitária/ Structural aspects of the erythrocyte membrane

Murador, Priscila; Deffune, Elenice
2007-06-01

Resumo em português Este artigo descreve as estruturas e funções da membrana eritrocitária e sua importância na medicina transfusional. A membrana eritrocitária é uma das membranas mais conhecidas em termos de estrutura, função e genética. Como qualquer membrana plasmática, tem como função mediar transportes e, ainda, fornece ao eritrócito resistência e maleabilidade. De acordo com a International Society of Blood Transfusion (ISBT), são mais de 500 antígenos expressos na mem (mais) brana das hemácias e, destes, cerca de 270 estão envolvidos nos casos de reação transfusional e doença hemolítica do feto e do recém-nascido. Na classificação feita pela ISBT, destaca-se a série de alta freqüência representada por antígenos presentes em mais de 99% dos indivíduos de uma população. Estes antígenos são conhecidos também como antígenos públicos e a maioria, quando ausente, determina problemas graves do ponto de vista transfusional. Como exemplo dessa problemática, uma gestante com ausência do antígeno P já sofreu seis abortos de repetição por insuficiência placentária devido ao anticorpo formado pela ausência do antígeno. Proteínas importantes são descritas nesta revisão como: banda 3, glicoforinas, espectrina e outras. A banda 3 é a mais abundante proteína integral da membrana do eritrócito e sua principal função é mediar a troca de cloro e ânions de bicarbonato através da membrana plasmática. A segunda proteína integral mais abundante é a sialoglicoproteína glicoforina A (GPA). Com um alto conteúdo de ácido siálico, a GPA contribui com a rede de carga negativa na superfície da membrana do eritrócito, minimizando, assim, a interação célula-célula e prevenindo sua agregação. Glicoforina C (GPC) é o receptor para PfEBP-2 (baebl, EBA-140), o mais novo local de ligação identificado para o Plasmodium falciparum.O complexo terciário - espectrina, actina e 4.1R - define a rede de citoesqueleto da membrana do eritrócito e é ainda responsável pela estabilidade sob mecanismos de estresse. Essa revisão da membrana eritrocitária é importante para um melhor entendimento das reações transfusionais, onde a formação de anticorpos contra antígenos de alta freqüência dificulta a transfusão compatível. O estudo da diversidade antigênica, a caracterização bioquímica de diferentes proteínas trará uma contribuição para o estabelecimento da saúde, assim como para o diagnóstico, desenvolvimento de tecnologias, como a produção de anticorpos monoclonais e conduta terapêutica para muitas enfermidades. Resumo em inglês This article describes the structures and functions of the erythrocyte membrane and its importance in transfusional medicine. The erythrocyte membrane is one of the best known membranes in terms of structure, function and genetic disorders. As any other plasma membrane, it mediates transport functions. It also provides the erythrocytes with their resilience and deformability. According to the International Society of Blood Transfusion (ISBT), more than 500 antigens are ex (mais) pressed in the erythrocyte membrane, and around 270 are involved in transfusion reaction cases and hemolytic diseases of the fetus and newborn. In the ISBT classification, the high frequency series is represented by antigens in more than 99% of population (high prevalence antigen). In transfusion, the absence of these antigens determines severe problems as for example, one woman without the P antigen suffered 6 repetitive miscarriages due to placental insufficiency, which was caused by an antibody formed against the absent P antigen. Some important erythrocyte membrane proteins are described here including Band 3, Glycophorins and spectrin. The most abundant integral membrane protein is Band 3 and its main function is to mediate exchange of chloride and bicarbonate anions across the plasma membrane. The second most abundant integral membrane protein in the human erythrocyte is sialoglycoprotein glycophorin A (GPA). With its high sialic acid content, GPA is the main contributor to the net negative cell-surface charge and is thus critical for minimizing cell-cell interactions and preventing red cell aggregation. Glycophorin C (GPC) is the receptor for PfEBP-2 (baebl, EBA-140), the newly identified erythrocyte binding ligand of Plasmodium falciparum. The ternary complex of spectrin, actin and 4.1R defines the nodes of the erythrocyte membrane skeletal network, and is inseparable from membrane stability when under mechanical stress. This erythrocyte membrane review is important for a better understanding of transfusion reactions, where the antibody formation against high prevalence antigens makes compatible transfusions difficult. The study of antigen diversity and biochemical characterization of different proteins will contribute to healthcare, as well as diagnosis, development of technology such as monoclonal antibody production and the therapeutic conduct of many diseases.

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