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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2007.tde-24042007-154751
Documento
Autor
Nome completo
Jairo Cavalcante de Souza
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Carlin Filho, Nelson (Presidente)
Mestnik Filho, Jose
Saxena, Rajendra Narain
Título em português
"Implementação da técnica de correlações angulares perturbadas no laboratório Pelletron para estudo de estruturas e interações de biomoléculas"
Palavras-chave em português
Biomoléculas
Espectrômetro de correlações angulares pertubadas
Resumo em português
Este trabalho de mestrado trata da implementação de um espectrômetro de correlações angulares perturbadas no Laboratório do Acelerador Pelletron do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. O espectrômetro é formado por seis detectores cintiladores com cristais de 'BaF IND.2', de 3 polegadas de diâmetro por 6 de comprimento, com um sistema eletrônico e de aquisição de dados multiparamétrico padrão CAMAC. Diferentemente do usual, os espectros de energia dos raios gama dos núcleos de prova são adquiridos para cada detector, o que permite manter um controle maior sobre todo o experimento. Além disso, um mesmo experimento pode ser revisto com diferentes abordagens por diversas vezes, pois todas as informações sobre ele são armazenadas. Com a configuração eletrônica adotada, os espectros de energia são obtidos por meio de um QDC (charge to digital converter), dispensando o uso de pré-amplificadores. Os espectros de tempo são adquiridos com um TDC (time do digital converter). A seleção dos eventos de coincidência é realizada computacionalmente, procedimento que pode ser realizado durante a aquisição dos dados. Como a motivação para a implementação desse espectrômetro é o estudo de estruturas e interações de biomoléculas por meio da técnica de correlações angulares (PAC), foram realizadas medidas exploratórias, com o uso do espectrômetro do Laboratório de interações Hiperfinas (LIH) do Centro do Reator de Pesquisas (CRPq) no IPEN, paralelamente à implementação do espectrômetro. As primeiras medições foram realizadas com amostras de vesículas lipídicas. Com essas medidas foi possível notar a influência da variação de tamanho das moléculas (diminuição de tamanho em uma ordem de grandeza) no tempo de correlação rotacional à temperatura ambiente, quando adicionado SDS (sodium dodecyl sulfate) na suspensão para formação de um agregado micelar. As duas séries de medidas seguintes foram realizadas com amostras de SDS nas quais variaram-se as concentrações para se tentar verificar alterações na geometria ou na mobilidade das moléculas em função desse parâmetro. Foi possível notar que o comportamento das funções perturbação experimentais variaram com as amostras, porém não foi possível notar sistemática no comportamtento. Outro fator notado foi a influência do meio. O comportamento das moléculas quando na presença de metanol nas amostras era bem diferente das soluções aquosas. Também não foi possível obter uma conclusão clara quanto à concentração micelar crítica para soluções aquosas. Por fim foram realizadas medidas com amostras de proteína calmodulina. Foram feitas medidas à temperatura ambiente e a 77K. Notou-se que essa proteína é passível de ser estudada por meio da técnica PAC. Para confirmar a presença da proteína nas amostras e também tentar verificar um deslocamento na massa devido à presença do íon 'ANTPOT.111 Cd' 'ANTPOT.2+' foram realizadas medidas de espectrometria de massas no Laboratório de Espectrometria de Massas na Embrapa em Brasília. Foi possível confirmar a presença da proteína nas amostras, porém não foi possível notar a presença de 'ANTPOT.111 Cd' devido à baixa concentração de íons utilizados com a técnica PAC.
Título em inglês
Implementation of The Perturbed Angular Correlations Technique at The Pelletron Laboratory for the Study of Biomolecules Structures and Interactions
Palavras-chave em inglês
Biomolecules Structures.
Perturbed Angular Correlations Spectrometer
Resumo em inglês
This work is related to the implementation of a perturbed angular correlation (PAC) spectrometer at the University of São Paulo Pelletron Laboratory. The spectrometer consists of 6 cylindrical BaF$_2$ scintillator detectors, with 3 inches diameter and 6 inches length and a multiparameter CAMAC data acquisition system. Different from usual, the gamma ray energy spectra of the cascade nuclei are acquired for each detector, which allows us to have more control of the experiment. Besides, the same experiment can be revised with different approaches at any time. With the adopted electronics configuration, the energy spectra are obtained through a QDC (charge to digital converter) module, which dispenses the use of pre-amplifiers. The time spectra are acquired with a TDC (time to digital converter) module. The selection of coincidence events is performed computationally, and this procedure can be evaluated during the data acquisition. The main motivation for implementing this spectrometer is the study of the structure and interactions of biomolecules through the perturbed angular correlation technique. Test measurements were performed, parallel to the spectrometer construction, with the use of the Hyperfine Interactions Laboratory spectrometer at the Centro do Reator de Pesquisas do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (CRPq-IPEN). The first measurements were performed with lipidic vesicles samples. In this case it was possible to observe the influence of the molecule dimension change (decrease in one order) on the rotational correlation time at room temperature, when SDS (sodium dodecyl sulfate) was added in the suspension to form micellar aggregation. The two following series of measurements were performed with SDS samples in which the concentration was varied in order to verify modifications in the geometry or mobility of the molecules as a function of that parameter. The behavior of the experimental perturbation functions varied with the samples. However, it was not possible to point out any systematics in their behavior. The molecules behavior when in presence of methanol in the samples was very different from the aqueous solutions. Also, it was not possible to obtain a clear conclusion about the critical micellar concentration for the aqueous solutions. Finally, the last measurements were performed with calmodulin protein samples, at room temperature and at 77K. In this case we concluded that this protein can be studied through the PAC technique. In order to confirm the presence of the protein in the samples and at same time to verify if any mass displacement occurred due to the presence of the $^{111}$Cd$^{2+}$, mass spectrometry measurements were performed at the Laboratório de Espectrometria de Massas -- Embrapa in Brasília. It was possible to confirm the presence of the protein in the samples, but it was not possible to observe the mass displacement due to the presence of the $^{111}$Cd, since the ions concentration used with the PAC technique is very low.
 
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dissertacao_jairo.pdf (2.64 Mbytes)
Data de Publicação
2007-10-02
 
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  • CARLIN, N., et al. Irradiation facility for radiobiology and molecular biophysics studies at the University of São Paulo Pelletron Accelerator Laboratory. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A, 2005, vol. 540, p. 215-221.
  • KAPPKE, Jaqueline, et al. Evaluation of ESCHERICHIA COLI cells damages induced by ultraviolet and photon beam radiation. Brazilian Journal of Physics, 2005, vol. 35, nº 3B, p. 805.
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