Academic literature on the topic 'Fitoquelatina'

Com o objetivo de avaliar o efeito da aplicação de cádmio (Cd) e chumbo (Pb) na cultura da mostarda (Brassica juncea) e sua relação com o desenvolvimento das plantas, os teores, o acúmulo e a translocação nas raízes e na parte aérea, plantas de mostarda em solução nutritiva de Clark foram cultivadas e submetidas a doses crescentes de Cd (0,00; 0,25; 1,00; 5,00 e 10,00 mg.L-1) e de Pb (0,00; 2,50; 10,00; 50,00 e 100,00 mg.L-1). O Cd mostrou significativa translocação na planta, o que se deve à formação de um complexo entre essa espécie química e a fitoquelatina; a baixa translocação de Pb e o efeito deletério se devem a depósitos radiculares de quelatos estáveis de Pb.

Salsola kali, una planta desértica, ha sido propuesta como un potencial hiperacumulador de Cd. Estudios de espectroscopía de Rayos-X han mostrado que compuestos conteniendo oxígeno y grupos tiol están involucrados en la absorción de Cd en esta planta. Por ello se ha planteado que algunos ácidos orgánicos, pared celular, fitoquelatinas y otros compuestos conteniendo glutatión, pueden estar relacionados con los mecanismos de hiperacumulación de Cd en S. kali. En esta investigación se expusieron plantas silvestres a diferentes concentraciones de Cd para determinar el contenido de este metal en el xilema y floema, así como en fracciones proteínicas. Adicionalmente, extractos de las plantas se analizaron mediante cromatografía líquida a alta presión para identificar y cuantificar ácidos orgánicos. Las plantas se trataron con 0, 20, 200 y 400 mg Cd L-1 por 48 h en hidroponia. La incorporación de Cd se midió por separado en raíces, floema y xilema. Se encontró que en plantas tratadas con concentraciones de Cd por encima de los 200 mg Cd L-1, el contenido de Cd fue mayor en el floema que en el xilema. El perfil proteínico (SDS-PAGE) mostró que en plantas tratadas con Cd se incrementa la presencia de dos péptidos y se expresa uno nuevo. Después de una filtración en gel G25 y codeterminación de Cd, se encontró que es muy probable que dos proteínas (de 29 kDa y 14 kDa) estén asociadas al Cd. El uso de primers degenerados de la familia Brassica permitió la identificación de un posible gen de la fitoquelatin sintasa. Los ácidos cítrico y oxálico fueron identificados en los extractos de las plantas. No se encontraron diferencias significativas entre las concentraciones de ácido cítrico en plantas control y en aquellas tratadas con Cd. Por otro lado, la cantidad de ácido oxálico en plantas expuestas a Cd fue significativamente menor que en las plantas control. Estos datos pueden indicar que el Cd pudo haber precipitado como cristales de oxalato. Los resultados reportados aquí serán útiles para entender a mayor profundidad los mecanismos de hiperacumulación de Cd en S. kali.

Processos estão sendo desenvolvidos a fim de recuperar áreas contaminadas por metais pesados. Assim, estudos que caracterizam fungos que degradam estes poluentes, se fazem necessários. Assim sendo, o objetivo desse trabalho foi caracterizar fungos em ambientes aquáticos contaminados por metais pesados e inserir genes a fim de melhorar absorção de metais pesados. 340 isolados fúngicos resistentes a quatro diferentes metais pesados (Pb, Cd, Cr e Hg) foram selecionados e identificados através de exame direto, microcultivo e seqüenciamento de ITS. Os isolados foram testados quanto a velocidade de crescimento radial em meios suplementados com metais pesados. Trichoderma sp. apresentou VCR de 0,9cm/dia (Pb), VCR de 0,7cm/dia (Cd), VCR de 0,8cm/dia e VCR de 0,9cm/dia(Hg). Curvularia afinis apresentou uma VCR de 0,3cm/dia; Uma cepa do gênero Penicillium apresentou alta VCR na maior concentração testada 0,26cm/dia na concentração de 0,5g/L de Cádmio; Aspergillus apresentou VCR de 0,42cm/dia e Microsphaeropsis arundinis apresentou VCR de 0,24 cm/dia. Trichoderma harzianum apresentou melhor capacidade de retenção de metal e foi observada em MET. Saccharomyces cerevisiae foi transformada com o gene sintético EC20 para aumento a retenção destes metais.
Processes are being developed in order to recover areas contaminated by heavy metals. Thus, studies featuring fungi that degrade these pollutants are needed. Therefore, the aim of this study was to characterize fungi in aquatic environments contaminated by heavy metals and insert genes in order to improve absorption of heavy metals. 340 fungal isolates resistant to four different heavy metals (Pb, Cd, Cr and Hg) were selected and identified through direct examination, microculture and ITS sequencing. The isolates were tested for the radial growth rate in media supplemented with heavy metals. Trichoderma sp. presented VCR 0,9cm / day (Pb), VCR 0.7cm / day (Cd), VCR 0.8cm / day and VCR 0,9cm / day (Hg). Curvularia afinis presented a VCR 0.3 cm / day; A strain of Penicillium showed high VCR at the highest concentration tested 0,26cm / day at a concentration of 0.5 g / L of cadmium; Aspergillus presented VCR 0,42cm / day and showed VCR arundinis Microsphaeropsis 0.24 cm / day. Trichoderma harzianum showed better metal holding capacity and was observed in TEM. Saccharomyces cerevisiae was transformed with the synthetic gene EC20 for increasing the retention of these metals.

Mestrado em Toxicologia
De todos os metais não essenciais, o cádmio é, possivelmente, aquele que tem atraído mais atenção no campo da ciência dos solos e da nutrição vegetal, devido à sua elevada toxicidade. São conhecidos vários mecanismosque conferem às plantas a capacidade paratolerar a presença de cádmio, sendo o mais frequente a complexação dos iões metálicos porpéptidos específicos, que impedem o metal de interferir com as reacções metabólicasmais importantes. Estes péptidos estão largamente distribuídos pelo reino vegetal e são vulgarmente conhecidos como fitoquelatinas ou metalotioninas de classe III. As fitoquelatinas são uma família muito particular de isopéptidos,ricos em cisteína, formados por várias unidades de γ-glutamilcisteína (γ-Glu-Cys), seguidas de um terminal Gly ou β-Ala, no caso das homofitoquelatinas. A sua síntese é, exclusivamente, activada na presença de metais, através datranspeptidação da glutationa ou da homoglutationa. Tem sido sugerido que o aumento do nível de exposição e de stresse está associado com o aumentoda síntese destes politióis e do número de repetições das unidades de γ-Glu-Cys. O mecanismo de complexação por fitoquelatinas está aindapouco compreendido, contudo tem sido aceite que este é processado em duas fases:um complexo de baixo peso molecular (LMW) é inicialmente formado com os iões de Cd2+ no citosol; esteé, posteriormente, transportado para o vacúolo onde, através da adição de mais iões de cádmio e de enxofre inorgânico,é formado um complexo mais pesado (HMW). O trabalho apresentado descreve uma análise das respostas de Pisum sativum L. “Resal”a diferentes graus de exposição a cádmio, com particularincidência nos seus efeitos fitotóxicos e na avaliação quantitativa e qualitativada síntese de fitoquelatinas bem como da formação dos complexos HMW e LMW com o metal. Foi estudada, numa primeira fase, a resposta dos diferentes órgãosvegetais de Pisum sativum L. “Resal”à fitotoxicidade imposta por exposições de 9 e 75 dias às concentrações de 1, 3, 30, 60 e 120 μM de cádmio.Verificou-se que a presença de concentrações crescentes de metal induziuuma redução geral no crescimento e na produtividade desta cultivar, bemcomo uma acumulação elevada de cádmio. Contudo, nas concentrações inferiores e mais próximas das situações de contaminação ambiental (1 e 3μM), as plantas foram capazes de suportar as condições de stresse impostase manter um crescimento normal. As raízes foram os órgãos de acumulaçãopreferencial de cádmio; no entanto, foi observado que os frutosacumularam níveis de cádmiopassíveis de prejudicar a saúde. A relação entre diferentesconcentrações de metal e a produção de fitoquelatinas ou as suas isoformasfoi também analisada. Nas concentrações toleráveis as plantas conseguiramsuportar o stresse imposto graças a um aumento da síntese de fitoquelatinas e homo-fitoquelatinas. No entanto, na presença de concentrações mais elevadas de metal, pareceevidente que o consumo de GSH e Cys, necessário à activação do mecanismo de defesa, bem como os efeitos tóxicos provocados pela presença de grandesconcentrações de cádmio intracelular provocam uma incapacidade paramanter os valores de crescimento normais. A importância dos péptidos quelantes na complexação do cádmiointracelular foi igualmente demonstrada ao longo de um período de 15 dias de exposição a 3 μM. Provou-se que nas plantas de P. sativum L. “Resal”,a sequestração metálica baseou-se na formação de três complexoscom diferentes pesos moleculares, dois dos quais foram identificados como oscomplexos descritos por outros autores(LMW e HMW), cuja capacidade de sequestração de cádmio e de acumulação de enxofre remetem para oaumento da predominância e importância do complexo HMW na tolerância àsconcentrações crescentes de cádmio intracelular e para um papel transitório do complexo LMW na complexação. Os dados apresentados reflectem ainda aimportância crescente que a formação destes complexos tem na sequestraçãodo cádmio absorvido pelas raízes das plantas e a sua relação com ocrescimento radicular.
Among the non essential metals, cadmium is possibly the one that has captured more attention in the field of soil science and plant nutrition, due to its high toxicity. There are several known mechanisms that confer plants the ability to tolerate the presence of cadmium, the most common being the complexation of the metal ions by specific peptides, which prevent them from interfering with the most important metabolicreactions. These peptides are largely distributed throughout the plant kingdom and are commonly known as phytochelatins orclass III methallothioneins. Phytochelatins are a cystein-rich isopeptide family, formed by several repeated units of de γ-glutamilcystein (γ-Glu-Cys) with a Gly terminal or a β-Ala, in the case of homophytochelatins. Their synthesisis exclusively activated in the presence of metals through the transpeptidation ofglutathione or homoglutathione.It has been suggested that higher degrees of stress or exposure are related to a higher synthesis of these polythiols and to an increase of the γ-Glu-Cys repeats. The chelation mechanism is still poorly understood, however, it is of general belief that it is processed in two phases: a low molecular weight complex (LMW) is firstly formed with Cd 2+in the cytsol; then is transported to the vacuole, were more Cd 2+ and S2- ions are added, forming a higher weighted complex (HMW). The work here presented describes an analysis of the toleranceresponses of Pisum sativum L. “Resal” to different degrees of cadmium exposure, focusing mainly on its toxic effects and on the qualitative andquantitative evaluation of the phytochelatin synthesis, as well as the HMW andLMW complex formation. In a first stage, different plant organ responses to 9 and 75-day exposures to the different cadmium concentrations, 1, 3, 30, 60 e 120 μM, was studied. Itwas observed that the presence of growing metal concentrations induced ageneral growth and productivity reduction, as well as high metal accumulation.However, in the lower and more realistic concentrations (1 and 3 μM), plantswere able to withstandthe imposed stress and maintain normal growth. Rootswere the main targets for cadmium accumulation; nevertheless fruitsaccumulated cadmium in such levels that may be hazardous to human health. The relation between the different metal concentrations and phytoquelatin ortheir isoforms production was analysed. Cadmium exposure induced anincrease in constitutive thiol homoglutathione and cysteine and in γEC peptides, synthesized as a response to stress, as well a concomitant GSHdecrease. In tolerable concentrations, plants were able to cope with stress dueto an increase in phytochelatn and homophytochelatin synthesis. However, in higher concentrations it was apparent that the GSH depletion, necessary to thedefence mechanism activation, as well as the cadmium high toxic effects,induced incapacity to maintain normal growth. The importance of chelating peptides in intracellular cadmium complexation was equally demonstrated along a 15-day exposure to 3μM.It was proved that in P. sativum L. “Resal” plants,metal sequestration was based on the formation of three complexes, with different molecular weights, two of which were identified as the two complexes described by other authors (LMWand HMW). The sequestration capacity and sulphide accumulation indicatedan increase of the HMW complex predominance and its importance in growing intracellular cadmium concentrations tolerance, as well as a transient role of LMW in metal complexation. The data presented also reflect the growingimportance that these complexes formation has on the sequestration of thecadmium absorbed by the roots and their relation to root growth.

La fitorremediación es una técnica de descontaminación de ecosistemas que aprovecha la capacidad de las plantas para acumular sustancias tóxicas en su interior sin que afecten severamente a su ciclo vital. Dicha técnica presenta un bajo impacto medioambiental, convirtiéndose en una alternativa a los métodos clásicos, más agresivos y costosos. En lo referente a metales pesados, las plantas inducen la síntesis intracelular de fitoquelatinas (PC), ligandos tiólicos que complejan los metales y los almacenan en orgánulos celulares de bajo metabolismo como las vacuolas. A pesar de las investigaciones realizadas hasta la fecha, el mecanismo de actuación de las fitoquelatinas no está totalmente establecido, incluida la secuencia de formación y la estequiometria final de los complejos PC-M. Por esta razón, resulta de gran interés estudiar estos procesos de complejación, pues sus conclusiones pueden ayudar a entender la fitorremediación y a optimizar su aplicación. Las investigaciones recogidas en esta tesis se sustentan -como metodología básica- en el análisis quimiométrico mediante MCR-ALS de los datos obtenidos de valoraciones complexométricas registradas por técnicas electroanalíticas, concluyendo con la proposición de modelos de complejación para el sistema en estudio. La elección del plomo como metal complejante se debe a su alta toxicidad y dispersión en el medio ambiente, así como por suponer un paso más en el uso de dicha metodología, pues el estudio de los sistemas PC/Pb(II) presentan problemas que la dificultan. Estos problemas son, principalmente, el desplazamiento lateral de las señales voltamperométricas que produce un decrecimiento en la linealidad de los datos obtenidos, y la presencia de señales anódicas que favorece un fuerte solapamiento entre los picos de las diferentes especies químicas; ambos problemas comprometen la aplicación del método MCR-ALS y el correcto examen de los resultados. El objetivo de esta tesis adquiere así una doble vertiente. Por un lado, para solucionar dichos problemas y, de alguna forma, ampliar la aplicabilidad de MCR-ALS a eventuales sistemas más complejos, se estudian nuevas adaptaciones metodológicas (análisis MCR-ALS de matrices espectro-voltamperométricas), herramientas (programa shiftfit, que corrige el desplazamiento de potencial de las señales voltamperométricas) y metodologías experimentales (uso de electrodos alternativos al de mercurio). Por otro lado, se procura la consecución de resultados para los propios sistemas PC/Pb(II) estudiados, es decir, la determinación de modelos de complejación lo bastante completos y sólidos para servir de apoyo a los resultados de los estudios in vivo o in vitro. Los trabajos publicados y la explicación de los resultados están organizados en tres bloques: • El primer bloque (artículo 11.1) recoge la aproximación inicial al estudio de la complejación de fitoquelatinas y ligandos relacionados con plomo utilizando la metodología básica. Los resultados ponen de relieve la relativa solvencia del procedimiento, así como el verdadero alcance de los problemas que se describen en el capítulo 5. • El segundo bloque recopila los resultados de la aplicación de las nuevas metodologías y herramientas propuestas para solucionar las insuficiencias o ambigüedades de los modelos de complejación obtenidos en el artículo anterior. Estas metodologías son el análisis quimiométrico conjunto de valoraciones registradas por polarografía y dicroísmo circular (11.2), la formulación del programa shiftfit que corrige el movimiento lateral de señales polarográficas, es decir, la falta de un valor fijo del potencial de pico (11.3) y, finalmente, el uso del electrodo de película de bismuto (BiFE) con la intención de minimizar el solapamiento que producen las señales anódicas (11.4). • Tras la aplicación de estas metodologías a sistemas sencillos, en el tercer bloque se aplican a sistemas con plomo (11.5 y 11.6), incluyendo la comparación de los diferentes modelos de complejación obtenidos en los artículos 11.1 y 11.5 para el sistema PC3/Pb(II).
Phytoremediation is a decontamination technique that takes profit by the plants ability to accumulate toxic substances without affecting severely their vital cycles. This technique presents the advantatges of being cheap and non-destructive to ecological systems. Regarding heavy metals, plants induce the intracellular synthesis of phytochelatins (PC), Cys-rich polypeptides that complex metals and storage them in cellular organelles of limited metabolism as vacuoles. Despite the research achieved to date, the mechanism of actuation of phytochelatins is not entirely established, including the sequence of formation and the final stoichiometry of the PC-M complexes. By this reason, it is of great interest to study these complexation processes, reaching conclusions that would be able to help the optimization of phytoremediation. The investigations collected in this doctoral thesis are held -as basic methodology- in the chemometric analysis through MCR-ALS of the data obtained from complexometric titrations carried out by voltammetric techniques. This methodology concludes with the proposition of complexation models for the systems under study, but when lead is used as complexing metal, PC/Pb(II) systems present problems that make it more difficult. Mainly, these problems are the lateral movement of the voltammetric signals (producing a decrease in the linearity of the data), and the presence of anodic signals that propitiate a strong overlapping between peaks of different chemical species; both troubles compromise the MCR-ALS application and the correct investigation of the results. To solve the aforementioned problems -and that way to increase the applicability of MCR-ALS to more complex systems-, some new tools have been applied for the first time: • Methodologic adaptations as the MCR-ALS simultaneous analysis of spectro- and electrochemical data (row-wise CD-DPP augmented matrices) to differenciate real chemical species from physicochemical or kinetic phenomena of the diffusion layer. • Chemometric programs as shiftfit that corrects the potential shift of the polarographic signals to obtain a matrix of corrected voltammograms with an increased linearity. • The use of the bismuth film electrode (BiFE) for complexation studies, to minimize the overlapping produced by the anodic signals.

El objetivo principal de la Tesis ha sido profundizar en el conocimiento de la complejación de metales por ligandos de S y Se. Se ha dedicado una atención especial a las fitoquelatinas (PCn), que son la base de la fitorremediación, por su capacidad de complejar los metales pesados. Se ha intentado conocer los complejos formados, mediante experimentos realizados con diferentes técnicas analíticas. En una primera fase, el trabajo se centra en el uso de la polarografia de impulsos diferencial (DPP) asistida con el método quimiométrico de Resolución Multivariante de Curvas por Mínimos Cuadrados Alternados (MCR-ALS) para resolver las mezclas de péptidos presentes en plantas (fitoquelatinas y sus fragmentos) y Cd2+. Los resultados obtenidos se han comparado con los obtenidos por la espectrometría de masas (ESI-MS). El siguiente objetivo fue estudiar la fitoquelatina PC5, en presencia de los iones Cd2+ y Pb2+. El mayor tamaño de este péptido, respecto a otras PCn estudiadas anteriormente, podria implicar a priori modelos de complejación competitiva más complejos. Por ello, se planteó un estudio sistemático basado en una combinación del análisis quimiométrico (mediante MCR-ALS y los nuevos algoritmos pHfit y GPA) de las medidas por DPP y Dicroísmo Circular (CD), y ESI-MS. El tercer objetivo fue estudiar la selenocistina (SeCyst), en diversas situaciones de complejación competitiva. El comportamiento electrónico de SeCyst sola o en presencia de un ion metálico (Bi3+, Cd2+, Co2+, Cu2+ , Cr3+ , Ni2+ , Pb2+ y Zn2+) fue estudiado por DPP en un amplio intervalo de pH. Se han realizado también estudios por Valoración Isotérmica Calorimétrica (ITC) a pH fisiológico (7.4) que además, permitieron obtener parámetros termodinámicos y constante de complejación. En un estudio más detallado, se seleccionó el Cd2+ como modelo para comportamiento de SeCyst en la presencia de un metal no esencial, en cambio, se eligió el Zn2+ para el caso de un elemento esencial. Además, se estudiaran mezclas de SeCyst y el glutatión (GSH) en presencia de Cd2+ a pH fisiológico. Un último objetivo consistió en evaluar la posible utilización de electrodos modificados para la detección de tioles. En una estancia en la Universidad de Oxford, se llevaron a cabo estudios de modificación de dos tipos de electrodos de carbono: el de carbono vitrificado (GCE) y el de grafito pirolítico “edge plane pyrolytic graphite” (EPPG), inmovilizando en sus superficies un centro metálico redox (derivados del Ferroceno, Fc). Finalmente, se estudió su respuesta catalítica en presencia de Cys.
The main goal of the Thesis has been to deepen the knowledge about metal complexation by ligands containing S and Se. A special attention has been paid to phytochelatins (PCn), which are on the basis of phytoremediation due to their ability to complex heavy metals. The formed complexes have been studied by means of different analytical techniques. In a first step, the work is focused on the use of Differential Pulse Polarography (DPP), assisted by Multivariate Curve Resolution by Alternating Least Squares (MCR-ALS), in order to resolve the mixtures of peptides present in plants (phytochelatins and their fragments) and Cd2+. The obtained results have been compared with those by mass spectrometry (ESI-MS). The next goal has been the study of the phytochelatin PC5 in the presence of Cd2+ and Pb2+. The bigger size of this PCn as compared to other previously studied could imply a priori more complicated models of competitive complexation. Then, a systematic study was devised based on the combination of chemometric analysis (by means of MCR-ALS and the new algorithms pHfit and GPA) of the data obtained by DPP and circular dichroism, and ESI-MS. A third goal has been the study of selenocystine (SeCyst) in different situations of competitive complexation. The electrochemical behaviour of SeCyst alone or in the presence of a metal ion (Bi3+, Cd2+, Co2+, Cu2+, Cr3+, Ni2+, Pb2+ and Zn2+) has been studied by DPP in a wide pH range. Studies by isothermal titration calorimetry (ITC) have also been made, which have provided thermodynamic parameters and complexation constants. In a more detailed study, Cd2+ and Zn2+ ions have been selected as models of non-essential and essential metal, respectively, in order to study their behaviour in the presence of SeCyst. Mixtures of SeCyst and glutathione have been also studied in the presence of Cd2+ at physiological pH. The last goal has been to evaluate the possible use of modified electrodes for the detection of thiols. During a stay in the University of Oxford, several studies were carried out on the modification of two kinds of carbon electrode: glassy carbon (GCE) and edge plane pyrolitic graphite (EPPG). The modification consisted on the immobilisation of a metallic redox center (a ferrocene derivative) onto the surface. Then, the catalytic responses in the presence of Cys have been studied.

L’objectiu general de la present Tesi Doctoral és la separació i la detecció de molècules d’interès biològic que contenen grups tiols i dels seus complexos metàl•lics en mostres sintètiques i naturals utilitzant la cromatografia de líquids en fase inversa amb detecció electroquímica. La fitoremediació és una tecnologia basada en l’ús de plantes per eliminar contaminants del medi ambient o reduir-ne la seva toxicitat fins a fer-los innocus. Les fitoquelatines són pèptids rics en cisteïna que sintetitzen les plantes, les algues i alguns fongs i que s’enllacen als metalls pesants mitjançant el grup tiol. Les fitoquelatines estan involucrades en la desintoxicació i l’homeòstasi dels metalls pesants, i és per això que l’estudi de la complexació d’aquestes molècules amb els metalls pesants és d’especial interès. Per tal d’assolir l’objectiu general, es divideix la Tesi en dos parts ben diferenciades: la primera dirigida al desenvolupament de la metodologia de separació i detecció de les fitoquelatines sintètiques i dels seus complexos amb Hg(II); i la segona dedicada a l’aplicació d’aquesta metodologia a sistemes naturals. Per a aquesta segona part, es seleccionen plantes cultivades en presència de diversos metalls pesants, ja sigui de forma artificial com natural. Aquesta Tesi es presenta com l’inici d’una nova línia de recerca del grup d’Electroanàlisi dedicada a l’estudi de la complexació de metalls pesants tòxics per les fitoquelatines utilitzant la cromatografia de líquids d’alta resolució (HPLC) en fase inversa acoblada a la detecció electroquímica. Aquesta metodologia es presenta com un mètode selectiu, sensible, senzill i econòmic desenvolupat paral•lelament a les tècniques voltamperomètriques estàtiques, àmpliament utilitzades al grup de recerca, i com una alternativa més econòmica a la detecció per espectrometria de masses globalment utilitzada en estudis de fitoremediació. La idea principal d’aquesta Tesi Doctoral és la separació i la detecció de fitoquelatines i altres molècules relacionades, així com dels seus complexos amb mercuri. Per tant, la primera part de la memòria (I. Introducció) que consta de tres capítols, està dedicada a la presentació del tema per situar-nos dins de context. A la segona part (II. Metodologia aplicada) s’explica amb detall els fonaments de les tècniques instrumentals i quimiomètriques utilitzades en la present Tesi Doctoral. A la tercera part (III. Experimental) es repassa la instrumentació, els reactius i els procediments de treball utilitzats. Aquesta memòria de Tesi Doctoral es presenta com a compendi de publicacions; els treballs publicats i la discussió dels resultats obtinguts es disposa a la quarta part de la memòria (IV. Resultats i discussió). Finalment, a la cinquena part de la memòria (V. Conclusions) es presenten les conclusions generals d’aquesta Tesi i a la sisena i última part (VI. Bibliografia) les referències bibliogràfiques consultades.
El objetivo general de esta tesis doctoral es la separación y detección de moléculas de interés biológico que contienen grupos tiol y de sus complejos metálicos en muestras sintéticas y naturales, usando la cromatografía de líquidos en fase reversa con detección electroquímica. La fitoremediación es una tecnología basada en el uso de plantas para eliminar contaminantes del medio ambiente o reducir su toxicidad hasta hacerlos innocuos. Las fitoquelatinas son péptidos ricos en cisteína que sintetizan las plantas, las algas y algunos hongos y que se enlazan a los metales pesados mediante el grupo tiol. Las fitoquelatinas están involucradas en la desintoxicación y la homeostasis de los metales pesados mediante la quelación de estos iones en el citosol y el almacenaje posterior de estos complejos en las vacuolas. Éste es el motivo por el cual el estudio de la complejación de estas moléculas con los metales pesados es de especial interés. Para lograr este objetivo general, la tesis se divide en dos partes bien diferenciadas: una primera parte dirigida al desarrollo de la metodología de separación y detección de las fitoquelatinas sintéticas y de sus complejos con Hg(II); y la segunda parte dedicada a la aplicación de esta metodología a sistemas naturales. Para esta segunda parte, se seleccionan plantas cultivadas en presencia de distintos metales pesados, ya sea de forma artificial como natural. Se han desarrollado diversas metodologías para el análisis de fitoquelatinas y compuestos relacionados, entre las cuales la espectrometría de masas es la técnica más usada. El objetivo de esta tesis es desarrollar una metodología analítica sensible y barata que combine la cromatografía de líquidos de alta resolución con la detección electroquímica utilizando un electrodo de carbono vitrificado. Con esta metodología no sólo se separan i detectan las fitoquelatinas i sus compuestos relacionados sino también sus complejos con el Hg. Entre todos los metales pesados, se escoge el Hg(II) para los estudios de complejación de fitoquelatinas debido a su elevada estabilidad de los complejos formados, aparte de ser un metal altamente toxico con graves efectos perjudiciales para la salud y para el medio ambiente. En la segunda parte de la tesis, esta metodología se aplica al estudio de plantas cultivadas en presencia de distintos metales pesados. Primeramente se consideran plantas de la especie Hordeum vulgare cultivadas en presencia de Hg(II) y en presencia simultánea de Hg(II) y Cd(II), y se evalúa la síntesis de fitoquelatinas provocada por estos metales tóxicos. De forma similar se evalúa la capacidad inductora de fitoquelatinas de distintos metales pesados, como son el Hg(II), el Cd(II), el Pb(II) y el As(III) y se compara la capacidad para inducir fitoquelatinas de cada uno de ellos. Finalmente se estudian plantas contaminadas con Hg de forma natural, procedentes de la zona de Almadén. Esta zona es mundialmente conocida por las minas de Hg más grandes que se han descubierta hasta la actualidad. Por este motivo, este estudio es de especial interés ya que permite profundizar en los mecanismos naturales que han desarrollado las plantas para combatir la toxicidad del mercurio. Debido a que esta tesis opta a la Mención Internacional de Doctorado, en un último capítulo se presentan los resultados obtenidos en la estancia pre-doctoral realizada a la Facultad de Farmacia de la Université Libre de Bruxelles (Bélgica) bajo la supervisión del Professor Jean-Michel Kauffmann. La temática de la estancia efectuada en este centro europeo se enmarca perfectamente dentro del proyecto de tesis, ya que amplía los sistemas de detección de compuestos tiólicos con la utilización de electrodos de plata.

Doutoramento em Engenharia do Ambiente - Instituto Superior de Agronomia
A contaminação de produtos hortícolas com metais pesados como o cadmio pode ser um problema ambiental e de saúde pública. O espinafre é um vegetal importante na alimentação, sendo pertinente avaliar o seu comportamento em meios contaminados para prevenir a contaminação da cadeia alimentar. Neste trabalho, caracterizou-se a acumulação de cadmio e a tolerância da planta de espinafre, através de ensaios em solução nutritiva, utilizando diferentes níveis de contaminação (5 até 100 μM), diferentes tempos de exposição (24 horas até 21 dias) e diferentes estados de desenvolvimento (30 e 70 dias). Foi também feita uma caracterização da acumulação de cadmio nas plantas em solo contaminado. Este trabalho permitiu verificar que em curtos períodos de exposição (24 horas) e com 40 dias de crescimento, o espinafre acumula elevadas concentrações na raiz, com baixa translocação para a parte aérea. Para tempos de exposição superiores a planta acumula cadmio em folhas com concentrações que ultrapassam o limite máximo legislado de 0,2 mg kg-1 de matéria fresca. As plantas expostas a 100 μM de cadmio apresentaram efeitos visíveis de toxicidade apenas a partir do 17º dia de exposição. As folhas de plantas expostas a 25 e 50 μM de cadmio durante 14 dias apresentaram concentrações acima de 100 mg kg-1 MS, sem sinais visíveis de toxicidade. Em solos, também se verificou acumulação nas folhas superior ao limite máximo. Esta capacidade de tolerar elevadas concentrações de cadmio resulta de uma resposta antioxidante global da planta de espinafre, através da atividade enzimática da catalase, guaiacol-peroxidase e ascorbato-peroxidase que atuam na remoção de H2O2 em excesso e da glutationa-redutase, responsável pela produção de glutationa fundamental para a produção de fitoquelatinas, que aparenta ser um dos mecanismos essenciais para uma eficaz defesa. A ação de ácidos orgânicos, carotenoides e ascorbato, são também responsáveis pela elevada tolerância da planta
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Com o aumento de atividades humanas nocivas ao meio ambiente e principalmente ao meio aquático, torna-se importante a elucidação dos mecanismos de defesa que envolvem os organismos expostos. As algas têm particular importância por serem a base da cadeia alimentar do ecossistema marinho. Ao acumular as substâncias tóxicas presentes no ambiente e servirem de alimento para outras espécies, elas podem provocar biomagnificação do agente tóxico ao longo da cadeia. A escolha da microalga Lingulodinium polyedrum deve-se à sua ampla distribuição em âmbito nacional e mundial e por ser um organismo modelo para estudos de toxicologia envolvendo metais. Este trabalho tem como objetivos padronizar as condições do meio de cultivo de forma a proporcionar o crescimento ideal da espécie, traçar a curva de crescimento e monitorar os aspectos biológicos que sofrem alterações frente a metais, tais como: taxa fotossintética, atividade da enzima antioxidante superóxido dismutase, balanço entre glutationa reduzida e oxidada, bioacumulação intracelular dos metais a que foram expostas e identificação de substâncias quelantes sintetizadas pelas algas, conhecidas como fitoquelatinas. Para alcançar estes objetivos foram utilizadas técnicas analíticas tais como espectrofotometria, espectrometria de massas e espectrometria de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente. Dentre os resultados obtidos estão diminuição da quantidade de glutationa reduzida e oxidada quando algas são expostas a metais, diminuição da quantidade de cádmio presente no meio, aumento da atividade de superóxido dismutase e síntese de fitoquelatinas. Com os resultados obtidos podemos concluir que as fitoquelatinas podem ser usadas como biomarcadores de exposição ao cádmio e o organismo, por ser capaz de diminuir a quantidade de metais disponíveis no ambiente, tem potencial para biorremediar ambientes poluídos.
Given the increase of environmentally harmful human activities, in particular the ones injurious to the aquatic environment, it is important to elucidate the defense mechanisms utilized by organisms exposed to damaging agents. Those species can later be suggested to be used as pollution bioindicators or bioremediatiors. Algae are of particular importance because they are the basis of the marine ecosystem food chain. Given that these organisms can accumulate toxic substances from the environment and they serve as food for other species, it will cause biomagnification of the toxic agent in the chain. The choice of the microalgae Lingulodinium polyedrum was due to its wide national and global distribution and the fact that it is a model organism for toxicology studies involving metals. This work aims to standardize the medium conditions in order to provide the ideal growth of the species; plot the growth curve; and monitor the biological aspects that change in the presence of metals, such as: photosynthetic rate, antioxidant enzyme superoxide dismutase activity, balance between oxidized and reduced glutathione, intracellular accumulation of metals and identification of chelating substances synthesized by the alga, known as phytochelatins. To achieve these objectives there were used analytical techniques such as spectrophotometry, mass spectrometry and inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. Among the obtained results there are the decrease in the amount of reduced and oxidized glutathione when algae are exposed to the metal; reduction in the quantity of cadmium in the medium; and increase in superoxide dismutase activity and phytochelatin synthesis. Based on the results it can be concluded that phytochelatins can be used as biomarkers of exposure to cadmium and the organism have potential to bioremediate polluted environments.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5905.pdf: 1907881 bytes, checksum: 316c0379a3333dccd30de1cd2334cae6 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21
Universidade Federal de Sao Carlos
Recent research and advances in analytical chemistry show that the total content determination of an element, although it is essential, is limited since it is not sufficient to provide information about the bioavailability and toxicity of the species. Furthermore, plants are usually the main route of chemical elements (essential or toxic) entry in the food chain. Arsenic speciation in plants is important since it can be found in inorganic forms, more toxic, or methylated forms, less toxic. Moreover, both As and Cd can bind to phytochelatins (tri peptides) that are formed in plant tissue as a defense mechanism to the stress caused by potentially toxic elements. This research project aimed the determination and speciation of As and Cd in Brachiaria brizantha cv. Marandu forage grown in previously contaminated soil. In the first part of the work, these contaminants were added to the soil and after a certain period of time the forages were harvested, frozen-dried and ground in freezer mill containing liquid N2. As well as it was determined the total content of As and Cd by ICP-QMS. The mean concentrations found were 2.3 ± 0.27 mg kg-1 of As and 2.9 ± 0.07 mg kg-1 of Cd. In the second part of the work, the separation and identification of As(III), As(V), MMA (monomethylarsonic acid), and DMA (dimethylarsinic acid) species were performed using an anion exchange column and HPLC-ICPMS. Different sample preparation involving water, diluted nitric acid solution and a water methanol mixtures were evaluated in order to extract As species in plant samples. The interference standard (IFS) method using 83Kr+, was employed to minimize spectral interferences on 75As+ determination caused by polyatomic species such as 40Ar35Cl+. The procedure that presented the best xiv performance was the one using nitric acid solution with extractions carried out at 90 ºC, an efficiency of 90 % and quantitative extraction of all four As species were achieved. Improvement in accuracy from 77 % to 94 % was obtained using the IFS method. The third part of the work evaluated the As species stability in samples stored under different temperatures along 12 months, with periodical determination of them (each two months). It can be concluded that for As species evaluated, lyophilization and frozen-dried were the best sample preparation strategies. Sample storage at low temperatures resulted in poor extraction efficiency, furthermore, the sample particle size was the critical factor for choosing the best processing and storage procedure of sample. The fourth part addressed the evaluation of As-phytochelatin and Cd-phytochelatins species using HPLC-ICP-MS for the isotopes determination and HPLC-ESI-MS in order to do the phytochelatins analysis. Phytochelatins were not found in the samples stored for long periods, even at low temperatures, which demonstrates the species instability. Freshly-harvested and extracted samples were analyzed by ESI-MS and mainly glutathione (m/z 308); the phytochelatins PC2 (m/z 540) and PC3 (m/z 772), their respective oxidized forms and the compound As-PC3 (m/z 844) were found among roots, leaves and stems. The new legal requirements and trade restrictions require the development of analytical procedures to measure metalloid species in a variety of animal and plant tissues. With the combination of techniques such as ICP-MS and ESI-MS coupled to HPLC has become feasible the determination of uncommon species.
As recentes pesquisas e progressos em química analítica evidenciam que a determinação do teor total de um elemento, embora essencial, é limitada uma vez que não é suficiente para fornecer informações a respeito de biodisponibilidade e toxicidade das espécies. Geralmente, as plantas são a principal via de entrada de elementos químicos (essenciais ou tóxicos) na cadeia alimentar. A especiação de arsênio em plantas é importante uma vez que o mesmo pode ser encontrado nas formas inorgânicas, mais tóxicas ou formas metiladas, menos tóxicas. Além disso, tanto o As como o Cd podem se ligar a fitoquelatinas (tri peptídeos) que são formados no tecido vegetal como um mecanismo de defesa ao estresse causado por elementos potencialmente tóxicos. Este projeto de pesquisa visou a determinação e a especiação dos elementos As e Cd em forrageira do gênero Brachiaria brizantha cv. Marandu cultivada em solo previamente contaminado com esses elementos. Na primeira parte do trabalho os contaminantes foram adicionados ao solo e após determinado período as forragens foram cortadas, liofilizadas e moídas em moinho criogênico, bem como determinados os teores totais de As e Cd por ICP-QMS, sendo obtidos 2,3 ± 0,27 mg kg-1 de As e 2,9 ± 0,07 mg kg-1 de Cd. Na segunda parte do trabalho, a separação e a identificação das espécies As(III), As(V), MMA (ácido monometilarsênico) e DMA (ácido dimetilarsônico) foram realizadas utilizando coluna de troca aniônica e o acoplamento HPLC-ICP-MS. Diferentes preparos de amostra envolvendo os extratores água, metanol e ácido nítrico diluído foram avaliados para a especiação de As. O método do padrão de interferência (IFS), utilizando 83Kr+, foi empregado para corrigir interferências xii espectrais sobre 75As+ causadas por espécies poliatômicas, como 40Ar35Cl+. O procedimento de extração que utilizou solução de ácido nítrico diluído a 90 ºC foi o mais eficiente, com recuperação quantitativa (~90 %) das quatro espécies de As avaliadas. Melhoria na exatidão de 77 % para 94 % foi obtida utilizando o método IFS. A terceira parte do trabalho envolveu o estudo da estabilidade de espécies de As ao longo de 12 meses em amostras armazenadas sob diferentes condições e temperaturas, com determinações realizadas bimestralmente. Para as espécies de arsênio avaliadas, a liofilização seguida por moagem criogênica foi o procedimento de preparo que forneceu os melhores resultados. Baixas temperaturas isoladamente não se mostraram adequadas para o armazenamento das amostras, pois resultaram em recuperações pouco eficientes, sendo o tamanho de partícula da amostra determinante na escolha do melhor procedimento de armazenamento. A quarta parte do trabalho abordou a avaliação de espécies de As-fitoquelatinas e Cd-fitoquelatinas empregando HPLC-ICP-MS na determinação dos isótopos e HPLC-ESI-MS na determinação das fitoquelatinas. Não foram encontradas fitoquelatinas nas amostras armazenadas por longo período, mesmo que em baixas temperaturas, o que evidencia a instabilidade das espécies. Amostras recém-cortadas e extraídas foram analisadas por ESI-MS, sendo encontradas entre raízes, folhas e caule, principalmente glutationa (m/z 308); as fitoquelatinas PC2 (m/z 540) e PC3(m/z 772), as respectivas formas oxidadas dessas e o composto As-PC3 (m/z 844). As novas exigências legais e restrições ao comércio exigem o desenvolvimento de procedimentos analíticos para medir espécies metalóides em grande variedade de tecidos animais e vegetais. Com o uso complementar de técnicas como ICPMS e ESI-MS acopladas à HPLC tem se tornado viável a determinação de espécies pouco exploradas.

O arsênio é um dos mais tóxicos elementos químicos e reconhecidamente carcinogênico. Ele pode ser encontrado em alimentos basicamente em 5 formas: arsenobetaína (AsB), dimetil-arsênio (DMA), monometil-arsênio (MMA), arsenato (As5+) e arsenito (As3+), sendo estas duas últimas (As-i) as mais tóxicas. Assim, é de suma importância a utilização da especiação química de As para avaliação dos reais riscos associados à ingestão de alimentos contaminados. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivos o desenvolvimento de um método para separação das espécies de As por LC e detecção por ICP-MS; extrações quantitativas das espécies de As de tecidos animais e em grãos de arroz; aplicação dos métodos em amostras de alimentos consumidos no Brasil; e estudo do metabolismo do As em diferentes cultivares de arroz. O método desenvolvido para a extração das espécies de As em tecidos animais (ovo, músculos de ave, peixe e boi, etc.) utilizou apenas metanol (10%v/v) e ácido nítrico (2%v/v) como extratores e 2 minutos de sonicação, mostrando recuperação quantitativa do analito (>88%, n=3) pela análise dos materiais de referência (CE278, DOLT-3, DORM-3 e SRM NIST 1577). No entanto, para a análise de arroz, apenas ácido nítrico 2%v/v foi utilizado como extrator, possibilitando uma recuperação quantitativa (>94%, n=6), quando da análise do material de referência (NIST Rice Flour 1568a). Para a separação cromatográfica foram avaliadas diversas colunas, das quais a troca aniônica (Hamilton PRP-X100®) foi utilizada em todos os experimentos. A aplicação dos métodos na análise de alimentos diversos consumidos no Brasil mostrou uma grande variação nas concentrações das diferentes espécies do arsênio em músculos, ovos e, especialmente, no arroz. Devido as altas concentrações de As encontradas em amostras de arroz comercializadas no Brasil (em vários casos com predominância das espécies mais tóxicas, As3+ e As5+) e ao grande consumo deste alimento no país e no mundo, foi também realizado um estudo de metabolismo do As em 6 diferentes cultivares. O foco deste estudo foi a síntese de fitoquelatinas (PCs), compostos não peptídicos produzidos por plantas expostas a elementos tóxicos, e sua influência no fator de transferência (TF) do As solo-grãos. O TF do As, assim como a concentração das PCs, variaram em relação aos cultivares (genótipos) estudados. Além disso, as PCs mostraram ter uma forte correlação positiva entre si e com a concentração de As-i nos grãos, bem como uma correlação negativa do TF do As raízes-grãos. Portanto, os métodos desenvolvidos demonstraram fácil aplicação em rotina para avaliação toxicológica dos alimentos em relação às espécies de As e, finalmente, o estudo de metabolismo do As pela planta do arroz pode contribuir para escolha de cultivares que o absorvam menos, reduzindo sua ingestão frente ao consumo de arroz.
Arsenic is one of the most toxic chemicals and known carcinogen. It can be found in food basically in 5 different forms: arsenobetaine (AsB), dimethyl arsenic (DMA), monomethyl arsenic (MMA), arsenate (As5+) and arsenite (As3+), the latter two forms (i-As) are the most toxic. Thus, it is of extreme importance the use of chemical speciation for the evaluation of the real risks associated to arsenic intake from contaminated food. In this sense, this study aimed develop a simple method for separation of arsenic species by LC and detection by ICP-MS, quantitative extraction of arsenic species from animal tissues and rice grains, the application of the proposed method in the analysis of food samples commercialized in Brazilian markets, and the study of arsenic metabolism in different rice cultivars. The method developed for the extraction of arsenic species in animal tissues (egg, muscle of chicken, fish and cattle, etc.) used only methanol (10%v/v) and nitric acid (2%v/v) as extractant and 2 minutes of sonication, showing quantitative recovery of the analyte (>88%, n=3) when analyzing reference materials (CE278, DOLT-3, DORM-3 e SRM NIST 1577). However, for the analysis of rice grains, only nitric acid (2%v/v) was used as extractant, allowing a quantitative recovery (>94%, n=6), when analyzing the reference material (NIST Rice Flour 1568a). For the chromatographic separation several columns were evaluated and an anion exchange column (Hamilton PRP X-100) was used in all experiments. The analysis of several foods consumed in Brazil, showed a wide variation in the concentrations of different arsenic species in muscle, eggs, and especially in rice. Due to the high concentrations of arsenic found in rice samples (in several cases with predominance of more toxic species, As3+ and As5+) and the large consumption of this food in the country and abroad, it was also carried out a study on arsenic metabolism in 6 different rice cultivars. The focus of this study was the synthesis of phytochelatins (PCs), non-peptide compounds produced by plants exposed to toxic elements, and its influence on the transfer factor (TF) soil-grains. The TF of arsenic as well as the concentration of PCs varied in relation to the cultivars (genotype) studied. Furthermore, the PCs have shown a strong positive correlation between themselves and with the concentration of i-As in the grains, and a negative correlation with TF roots-grains. Therefore, the developed method demonstrated feasibility for routine use in toxicological studies of arsenic species in food samples and, finally, the study of arsenic metabolism in rice plant can contribute to the selection of cultivars that absorb less arsenic, thereby reducing the intake of this toxic element by rice consumption.

Cadmium (Cd) concentration in the environment has increased in most recent decades, which represents a serious socio-environmental problem, since Cd is toxic to most living beings. Thus, it is important to reduce the concentration of this metal in contaminated environments, and the use of plants properly supplied with sulfur (S) can contribute to this (phytoextraction), since S is a component of metabolites involved in defense responses against stress caused by Cd. Therefore, our aim with this study was to evaluate the effect of S on i) Cd uptake kinetics, ii) root development and nutrient uptake, iii) metabolic profiling and thiol peptides synthesis, and iv) activity of antioxidant and photosynthetic system of Massai grass (Panicum maximum Jacq. cv. Massai) used for Cd phytoextraction. The studies were carried out in a greenhouse conditions using pots of 0.5 and 2.0 L for development of the study about Cd uptake kinetics (treatments represented by combinations of S: 0.1 and 1.9 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.1 and 0.5 mmol L-1) and Cd detoxification mechanisms (treatments represented by combinations of S: 0.1, 1.9 and 3.7 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.0, 0.1 and 0.5 mmol L-1), respectively. Pots were distributed in randomized blocks, with four replications. Plants used in Cd kinetics study were exposed to treatments for 14 days after they remained in solutions containing only S for 42 days, while plants used in Cd detoxification study were exposed to treatments for 9 days after growing in solutions containing only S for 44 days. At the end of studies, plants used were harvested and sent for analysis. Maximum uptake rate (Vmax) and Cd apoplastic influx of Massai grass exposed to highest Cd concentration was highest when the plants were supplied with highest S concentration. The root development of Massai grass was strongly inhibited when plants were exposed to 0.5 mmol L-1 Cd, but proper (1.9 mmol L-1) S supply allowed highest Cd uptake, while excessive S supply (3.7 mmol L-1) decreased iron plaques formation in the roots of plants. Lysine, cysteine, ornithine, arginine, tryptophan and histidine were accumulated in more than one tissue in plants exposed to Cd, as well as galactinol. Glutathione (GSH), phytochelatins (PCs) and their homologues were strongly induced by Cd, whereas plants supplied with 1.9 and/or 3.7 mmol L-1 S showed the highest concentrations of these peptides. Plants supplied with highest S concentration showed lowest lipid peroxidation and highest photosynthetic rate, which evidences that antioxidant system of these plants was more efficient in mitigating the damages caused by Cd. In view of these results, it is clear that Massai grass properly supplied with S shows greatest Cd tolerance, as well as phytoextraction potential
A concentração de cádmio (Cd) no ambiente aumentou em décadas recentes, o que representa sério problema sócio-ambiental, visto que o Cd é tóxico para a maioria dos seres vivos. Por isso, é importante reduzir a concentração desse metal em ambientes contaminados e o uso de plantas adequadamente supridas com enxofre (S) pode contribuir para isso (fitoextração), uma vez que o S é componente de metabólitos envolvidos no combate ao estresse causado pelo Cd. Assim, o nosso objetivo com esse estudo foi avaliar o efeito do S na i) cinética de absorção do Cd, no ii) desenvolvimento radicular e na absorção de nutrientes, no iii) perfil metabólico e síntese de compostos tiol, e iv) na atividade do sistema antioxidante e fotossintético do capim-massai (Panicum maximum Jacq. cv. Massai), utilizado para fitoextração de Cd. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação utilizando-se vasos de 0,5 e 2,0 L para a condução do estudo de cinética de absorção de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1 e 1,9 mmol L-1 e Cd de 0,1 e 0,5 mmol L-1) e para o estudo dos mecanismos de detoxificação de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1; 1,9 e 3,7 mmol L-1 e Cd de 0,0; 0,1 e 0,5 mmol L-1), respectivamente. Os vasos foram distribuídos em blocos ao acaso, com quatro repetições. As plantas utilizadas no estudo de cinética foram expostas aos tratamentos durante 14 dias após as mesmas terem permanecido em soluções contendo apenas S durante 42 dias, enquanto as plantas utilizadas no estudo de detoxificação de Cd foram expostas aos tratamentos pelo período de 9 dias após terem crescido em soluções contendo apenas S por 44 dias. Ao final dos estudos, as plantas utilizadas foram colhidas e encaminhadas para análises. A velocidade máxima de absorção (Vmax) e o influxo apoplástico de Cd do capim-massai exposto à maior dose de Cd foram maiores quando as plantas foram supridas com a maior dose de S. O desenvolvimento radicular do capim-massai foi fortemente inibido quando as plantas foram expostas à dose de Cd de 0,5 mmol L-1, mas o adequado (1,9 mmol L-1) suprimento de S permitiu maior absorção de Cd, enquanto o suprimento excessivo (3,7 mmol L-1) de S diminuiu a formação de placas de ferro nas raízes das plantas. A lisina, cisteína, ornitina, arginina, triptofano e histidina foram acumulados em mais de um tecido nas plantas expostas ao Cd, assim como o galactinol. A glutationa (GSH), as fitoquelatinas (PCs) e seus homólogos foram fortemente induzidos pelo Cd, sendo que as plantas supridas com as doses de S de 1,9 e/ou 3,7 mmol L-1 apresentaram as maiores concentrações desses peptídeos. As plantas supridas com as maiores doses de S apresentaram menor peroxidação lipídica e maior taxa fotossintética, o que demonstra que o sistema antioxidante dessas plantas foi mais eficiente na atenuação dos danos causados pelo Cd. Diante desses resultados, fica claro que o capim-massai suprido adequadamente com S apresenta maior tolerância ao Cd, assim como maior potencial de fitoextração