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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.1986.tde-25092014-150325
Documento
Autor
Nome completo
Pio Colepicolo Neto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 1986
Orientador
Título em português
Contribuição ao estudo de espécies brasileiras de elaterídeos luminescentes: bioluminescência, metabolismo radicalar de oxigênio e digestão extra-corpórea
Palavras-chave em português
Bioluminescência
Resumo em português
Esta tese contem dados biológicos, ecológicos e bioquímicos de quatorze espécies brasileiras de elaterídeos luminescentes, distribuídos em duas tribos. Os insetos foram coletados de vários habitats e criados em laboratório, em colaboração com pesquisadores do Museu de Zoologia da USP. Demonstramos inicialmente que todos os elaterídeos estudados contêm a mesma luciferina de lampirideos, independentemente da natureza da lanterna (toráxica ou abdominal) e do estágio metamórfico. Estudos da biossíntese da luciferina a partir de 14C-cistina mostraram um rendimento radioquímico de síntese da ordem de 4%. Verificamos que cada espécie tem um λmax de bioluminescência característico, o que pode ter importância taxonômica, especialmente no caso de larvas. Estudo físico-químico ("in vitro") da luciferase mostrou a possível existência de isozimas de luciferase nas fases da metamorfose e nas lanternas abdominal e toráxica. A intensidade de emissão por ovos e larvas aumenta logarítmicamente com o aumento da temperatura absoluta, o que deve ter importância no mecanismo de caça das larvas. Ênfase especial foi dada ao Pyrearinus termitilluminans, espécie inquilina dos conhecidos "cupinzeiros luminescentes" encontrados no cerrado do Brasil Central e na bacia amazônica; descreve-se o processo de infestação dos cupinzeiros, usando-se observações de campo e moldagens das galerias com poliestireno. Uma conexão interessante foi constatada entre a bioluminescência e a produção de radicais de oxigênio, acompanhada por medidas de níveis de superóxido dismutase (SOD), ao comparar-se elaterídeos luminescentes e não-luminescentes da mesma tribo e ao comparar-se os segmentos abdominais e toráxicos de larvas de Pyrearinus termitilluminans. É também interessante notar que larvas de elaterídeos habitantes de troncos em apodrecimento (onde a concentração do oxigênio < 2%) possuem menor atividade da enzima antioxidante SOD que larvas de Pyrearinus termitilluminans, encontradas nas galerias aeradas dos cupinzeiros. Discute-se possíveis mecanismos de estocagem de oxigênio nas larvas luminescentes. Finalmente descobrimos que o regurgitado injetado pelas larvas de elaterídeos nas suas presas é fortemente tamponado em pH 7,3 e contém urna mistura de proteinases (tripsina e aminopeptidase) e carbohidrases (amilase, celulase, celobiase, maltase e trealase). A injeção deste coquetel enzimático imobiliza a presa e executa digestão pré-oral. As enzimas citadas foram caracterizadas por parâmetros físico-químicos (atividade específica, pH ótimo, pI, Mw, Km e migração eletroforética relativa) e mapeadas no interior do tubo digestivo das larvas. Os dados enzimaticos são tentativamente utilizados para análise filogenética destes insetos.
Título em inglês
Contribution the study of Brazilian species of luminescent elateridae: bioluminescence, oxygen radical metabolism and digestion extracorporeal
Palavras-chave em inglês
Bioluminescence
Resumo em inglês
This thesis contains biological, ecological and biochemical data of fourteen species of Brazilian luminescent Elateridae (two tribes, four genera). The insects were collected in different habitats and reared from eggs in laboratory at the Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo. Thin layer chromatography revealed that the luciferin from the elaterid species, at different stages of development and from either the thoracic or abdominal lanterns, is the same as that of Lampyridae. The radiochemical yield of luciferin biosynthesis from the precursor 14C-cystine, is ca 4%. In vivo and in vitro bioluminescence spectra are characteristic for each species and probably can be used as a tool in taxonomy, specially in the case of the larvae. Physical-chemical studies point to the possible existence of luciferase isozymes in the abdominal and thoracic lanterns of adult Pyrophorus divergens. The bioluminescence intensity from Pyrearinus termitilluminans eggs and larvae increases sharply upon increasing the temperature. We also describe the infestation process of the "luminous" termite mounds (found in the "cerrados" of Central Brazil and in the Amazonian basin) on basis of field observations and polymer-molds of the mound galleries. There is an interesting conection between bioluminescence and the oxygen radical production when compared the levels of superoxide dismutase (SOD) and catalase (two antioxidant enzyme) in luminescent and non-luminescent elaterids. SOD levels were found to be higher in luminescent insects. For luminescent larvae, a direct correlation between SOD activity and brightness from the segments of their body was observed. In addition, larvae of Pyrearinus termitilluminans (inhabiting aerated galleries) have higher SOD activity than Pyrophorus divergens (dwelling decaying logs). These results are interpreted in terms of SOD protection against deleterious effects of active oxygen arising from storage of molecular oxygen to sustain the bioluminescent reaction. Finally we discovered that the dark liquid regurgited by larval elaterids and injected onto their preys is highly buffered in pH 7,3 and contains a mixture of hydrolases (trypsin, aminopeptidase, amylase, cellulase, cellobiase, maltase and trehalase). The injection of this liquid immobilizes the prey and perform the pre-oral digestion. These enzymes were characterized by physico-chemical parameters (specific activity, optimum pH, pI, Mw, Km and electrophoretical relative migration) and mapped in the midgut cells. The enzymatic data is tentatively used for phylogenetical analysis of these insects.
 
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Data de Publicação
2014-09-25
 
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