Orientadores: Prof. Dr. Philip A. J. Gorin, Prof. Dr. Marcello IacominiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Curso de Pós-Graduação em BioquímicaInclui referências: p. 102-113Resumo: Estudos do envoltório externo de sementes de Magonia pubescens foram realizados utilizando-se microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura, assim como espectroscopia de RMN-13C de sólido (PC/RAM). Este envoltório é composto por cinco regiões e, quando as sementes são imersas em água, um gel é liberado a partir da segunda região. O gel contém principalmente oligossacarídeos celulósicos, agregados a uma xilana ácida ramificada. Além dos experimentos de microscopia e espectroscopia, as propriedades reológicas de uma fração do hidrogel original (fração gMpl) foram caracterizadas. A organização tridimensional do gel foi visualizada por microscopia eletrônica de varredura, tendo como característica predominante uma estrutura de exsudação lamelar. Quando coradas com azul de p-toluidina, as células da segunda região reagiram positivamente revelando a presença de dois componentes aniônicos com graus variados de carga. O citoplasma destas células, em oposição ao das outras regiões, apresentaram resposta positiva com o reagente ácido periódico-Schiff (PAS), demonstrando a presença de carboidratos contendo hidroxilas vicinais. Esta região PAS-positiva reagiu com o corante vermelho de rutênio, específico para substâncias ácidas, indicando que pelo menos parte destes carboidratos consiste em polissacarídeos ácidos. As células da segunda região apresentaram reação com calcoflúor, cuja intensidade reduziu em grande parte no citoplasma, quando os cortes foram pré-tratados com celulase, sugerindo que pelo menos parte das (3-glucanas presentes neste estrato é representada por material celulósico. Compostos fenólicos não foram detectados na segunda região usando o teste do cloreto férrico e do floroglucinol/HCl, porém estavam presentes nas outras, tendo sido sugerida a presença de lignina para as paredes celulares dos estratos 3, 4 e 5. A técnica de RMN-13C-PC/RAM foi incorporada a este trabalho como um auxílio às análises microscópicas padrão dos componentes celulares. A espectroscopia de RMN de sólido apresentou resultados em concordância com os dados microscópicos, no entanto para algumas regiões a resposta foi mais sensível e quantitativa. Sinais de ressonância de lignina foram identificados para as regiões 3, 4 e 5 do envoltório externo. A presença majoritária de carboidratos foi prontamente identificada em todos os estratos analisados usando os dados de RMN. Análises reológicas de soluções aquosas da fração gMpl do hidrogel original das sementes em estudo foram realizadas em modo dinâmico e estático de velocidade de cisalhamento. Experimentos envolvendo a aplicação de tensões crescentes sobre gMpl nas concentrações de 2 e 4 g.L'1 em H2O e LiCl 0.1 mol.L'1 revelaram características tixotrópicas. A avaliação das propriedades dinâmicas viscoelásticas na região linear (deformação de 1%, 1 Hz) demonstrou valores do módulo de cisalhamento dinâmico elástico (G') maiores que do viscoso (G"), para ambas as concentrações e solventes testados ao longo de toda a faixa de frequência analisada. Desta forma, foi possível classificar a fração gMpl como um gel forte, havendo dependência da concentração, com G' e G" apresentando valores superiores para concentrações crescentes. Para géis preparados em solução aquosa de LiCl, valores menores de G' e G" foram encontrados. As associações intercadeias dos carboidratos da fração gMpl não apresentaram dependência em relação ao tempo, tendo sido observados valores constantes de G' e G" por 1800 s. Rampas de temperatura (5°-95°C) mostraram que gMpl é um gel termoestável em modo de tensão controlada. Considerando todas as características da rede do gel gMpl, este componente de Tingui parece ser único.Abstract: A study of the external coat from seeds of Magonia pubescens was carried out using light and scanning electron microscopy, as well as CP-MAS 13C NMR spectroscopy. This coat consisted of five regions, and when the seeds were put in contact with water, a gel was extruded from their second layer. The gel contains mainly cellulosic oligosaccharides, aggregated with a branched acidic xylan. In addition to the microscopic and spectroscopic experiments, we now characterize the rheological properties of a fraction of crude hydrogel (fraction gMpl). The three-dimensional organization of the gel was visualised by scanning electron microscopy as a predominant feature, having an extruded cylindrical, laminated structure. When stained with p-toluidine blue, the cells of the second layer reacted positively revealing the presence of two anionic components. The cytoplasm of these cells, on the opposite side from the other layers, gave a positive response with the periodic acid-Schiff (PAS) reagent, showing the presence of carbohydrates containing vicinal hydroxyl groups. This PAS-positive region also reacted with ruthenium red, specific for acidic material, indicating that at least some of these carbohydrates are acidic polysaccharides. A positive reaction of cells of the second region following calcofluor staining, which decreased for the most part in the cytoplasm from this layer if samples were pretreated with cellulase, suggests that at least part of the (3-linked glucan present in this layer is cellulosic material. Phenolic compounds were not detected in the second layer using the ferric trichloride and floroglucinol/HCl tests, but existed in others, the presence of lignin being suggested for cell walls of the three innermost layers. CP-MAS 13C NMR was incorporated as an aid for the standard microscopic analysis of the cell components. The former technique gave results agreeing with those of the latter, and for some layers the response was more sensitive and quantitative. Resonances of lignin were identified for the three innermost layers. The presence of carbohydrates was readily identified for all analysed layers using the NMR data. We report dynamic viscoelastic and steady shear measurements of aqueous solutions of fraction gMpl isolated from the M. pubescens crude gel. Stress-growth experiments at analyzed gMpl concentrations of 2 and 4 g.L' 1 in H2O and 0.1 mol.L'1 LiCl revealed pseudoplastic and thixotropic characteristics. Linear dynamic viscoelastic properties (1% strain, 1 Hz) showed that the magnitudes of the elastic component (G') were higher than those of the loss moduli (G"), for both concentrations and solvents over the entire frequency range. This frequency sweep data allowed the classification of gMpl as a strong gel former, and showed a concentration dependence, with G' and G" becoming greater with increasing concentration. When the gel was prepared in aqueous LiCl, lower G' and G" values were found. The interchain associations of carbohydrates from gMpl were not time-dependent, values of G' and G" remaining constant over 1800 s. Heat treatment over a temperature range of 5°-95°C showed that gMpl in a controlled stress is a heat-stable gel. Considering all the gelling characteristics of the gMpl network, this Tingui component appears to be unique
