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quarta-feira, 7 de janeiro de 2015

Gene responsável por acumulação de arsênico em plantas é identificado (12/12/2014)
DNA

O arsênio é um elemento químico que pode provocar danos à saúde humana e está associado, inclusive, ao desenvolvimento de câncer. Quando um de seus compostos, a exemplo do arsênico, está presente no solo ou na água, naturalmente as plantas o absorvem e acumulam. Entretanto, os vegetais têm a habilidade de converter o arsênico em arsenito por meio de reações químicas que ocorrem nas raízes.

Essa conversão é a chave para eliminar a toxicidade da substância. Um grupo de cientistas da Universidade de Aberdeen (Reino Unido), da Academia Chinesa de Ciências (China), da Universidade Agrícola de Nanjing (China) e da Universidade Rothamsted (Reino Unido) estudou esse processo e encontrou o gene responsável por ele. O trabalho foi publicado na edição de dezembro da revista científica Public Library of Science (PLOS) Biology.

Por meio da análise do genoma da Arabidopsis thaliana, planta modelo muito usada em estudos científicos e cujo DNA é amplamente conhecido, os pesquisadores identificaram o gene que codifica a enzima responsável pela conversão e o denominaram High Arsenic Content 1 (HAC1). O estudo também revelou que a ausência desse gene fez com que o vegetal acumulasse arsênico em concentrações superiores às normais. Essa descoberta é importante para o processo de melhoramento genético das culturas que agora poderão gerar alimentos ainda mais saudáveis.

Autoridades de saúde asiáticas demonstram preocupação com o elevado nível de arsênico encontrado no arroz produzido por países como Bangladesh, China e India, onde o grão é um alimento básico para a população.

Fonte: PLOS, Dezembro de 2014

terça-feira, 16 de dezembro de 2014

A mineração dos ossos

Um dos venenos mais antigos, potentes e persistentes, o arsênio – associado ao ouro e liberado na extração desse metal precioso em rocha dura – acumula-se nos ossos e causa grave intoxicação. 
Danos não são instantâneos, nem evidentes. 
 
Por: Sergio Ulhoa Dani
Publicado em 16/12/2014 | Atualizado em 16/12/2014
A mineração dos ossos
Cidade de Paracatu (MG), com 80 mil habitantes, aos pés de uma mina de 'veneno', a arsenopirita. (foto: Cedida por Giorgio Palmera) 
 
A maior mina de ouro do Brasil está situada em Paracatu, na região noroeste de Minas Gerais, assentada sobre os escombros de um asteroide que colidiu com a Terra há bilhões de anos, trazendo do espaço um tesouro venenoso: grãozinhos de ouro incrustados em arsenopirita, o principal minério de arsênio. Este artigo aponta os efeitos retardados dessa colisão ‘lucrativa’ e relata o descaso, no Brasil e no mundo, em relação ao problema.

O arsênio é um elemento químico do grupo dos ‘metaloides’ ou ‘semimetais’ – os que apresentam algumas das propriedades físicas de um metal.

O arsênio também é considerado um elemento ferrofílico, por ter a propriedade de se associar ao ferro e às rochas. Além dos asteroides, as erupções vulcânicas são importantes fontes naturais de emissão desse elemento para a biosfera.

Para os seres vivos, o arsênio é um veneno. Ele atua como substituto instável do fósforo em ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, impedindo o funcionamento normal do organismo e causando danos à saúde
 
Para os seres vivos, o arsênio é um veneno. Ele atua como substituto instável do fósforo em ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, provocando os chamados ‘ciclos metabólicos fúteis’, ou ineficazes, que impedem o funcionamento normal do organismo e causam danos à saúde. A existência de genes de resistência ao arsênio nos genomas de quase todos os organismos é um indício forte da toxicidade desse veneno e de sua presença nos ambientes terrestres nas épocas das extinções em massa, causadas por colisões de asteroides e/ou por intensa atividade vulcânica: os organismos que sobreviveram foram os que tinham genes de resistência ao arsênio.

Não há dose segura para o arsênio, e não existe diferença de toxicidade entre sua ingestão e sua inalação. Há, entretanto, diferenças entre suas formas orgânicas e inorgânicas e entre os efeitos agudos e crônicos. As formas inorgânicas são em geral mais tóxicas que as orgânicas, embora umas possam se transformar nas outras.

Um dos compostos inorgânicos comuns do elemento, o trióxido de arsênio, é um veneno inodoro e insípido, conhecido desde a Antiguidade e usado como o ‘pó da herança’ por alguns herdeiros impacientes.

Apenas um grama desse veneno é suficiente para matar, em poucas horas, até sete pessoas adultas. Estudos científicos revelam que a exposição, ao longo de anos, a quantidades bem menores – poucas partes por bilhão (ppb), ou seja, poucos microgramas por quilo (μg/kg) – causa um catálogo de doenças e debilidades crônicas, de lesões de pele a doenças hematológicas, imunológicas, metabólicas, respiratórias, cardiovasculares, gastrointestinais, hepáticas, renais e neurológicas. Isso inclui várias formas de câncer: o arsênio está no topo da lista dos agentes carcinogênicos.
Arsenopirita
A arsenopirita é geralmente associada ao ouro (pontos dourados). Na mina de Paracatu, a concentração média de ouro é de 0,4 g por tonelada; já a de arsênio é de mais de 1 kg por tonelada. (foto: cedida por Ross Large/ Universidade da Tasmânia)
Os envenenamentos agudos por arsênio são casos isolados, caracterizados pela inibição da respiração celular, seguida de morte. O uso desse elemento para cometer assassinatos é uma prática popularizada em romances e filmes, como a comédia macabra Este mundo é um hospício (Arsenic and old lace, no título original, de 1944), de Frank Capra. A intoxicação crônica é menos conhecida, embora comum; ela afeta, no mundo, centenas de milhões de pessoas, expostas às quantidades crescentes de arsênio liberadas continuamente no ambiente por certas atividades humanas, entre elas a mineração de ouro e a queima de combustíveis fósseis e o uso de águas subterrâneas contaminadas.

O arsênio liberado em atividades humanas é chamado de ‘antropogênico’. Quantidades anormalmente altas de arsênio na água, em alimentos e em material disperso na atmosfera (poeira e gás) quase sempre indicam contaminação antropogênica. Em várias partes do mundo têm sido constatadas intoxicações crônicas de populações humanas, mas em geral os casos são negligenciados, em razão do longo período de latência (tempo entre a exposição ao veneno e a manifestação das doenças) e por conta de conveniências políticas e econômico-financeiras.

Questão mundial 

Há séculos, o arsênio tem sido usado como veneno e como droga. Há mais de 2,4 mil anos, esse elemento faz parte da farmacopeia tradicional chinesa. O conhecimento científico dos seus efeitos sobre a saúde humana foi impulsionado, a partir do século 18, pelos casos de intoxicação de operários da indústria extrativa. Entre os estudos sobre os efeitos do arsenato sobre as enzimas, destacam-se os trabalhos pioneiros dos enzimologistas mais notáveis do século 20, entre os quais o alemão Otto Warburg (1883-1970), o norte-americano Frank Weistheimer (1912-2007) e o irlandês Henry B. F. Dixon (1928-2008).

Na Alemanha, entre 1920 e 1942, os chamados danos tardios do arsênio foram notados após muitos anos de exposição ao veneno e mesmo anos depois que esta terminou
Na Alemanha, a intoxicação crônica de milhares de pessoas por arsênio, entre 1920 e 1942, nas regiões do Kaiserstuhl e vale do rio Moselle, foi descrita detalhadamente em estudos científicos e relatórios oficiais. A intoxicação foi causada pelo uso de inseticidas à base de arsênio em plantações de uva dessas áreas vinícolas tradicionais do sudoeste do país. Os chamados danos tardios do arsênio foram notados após muitos anos de exposição ao veneno e mesmo anos depois que esta terminou.

O período de latência variou de três a 50 anos (média: 26 anos), dependendo principalmente da quantidade de arsênio absorvida. Em 2013, atuando como médico na Alemanha, examinei dois pacientes idosos sobreviventes dessa intoxicação em massa. O uso de inseticidas contendo arsênio só foi proibido na Alemanha após o surgimento de inseticidas sem esse elemento. Hoje, os sindicatos de viticultores alemães reconhecem a intoxicação crônica e as vítimas têm direito a indenizações.

O arsênio também é a causa do maior envenenamento em massa da história da humanidade: a atual epidemia de arsenicose em Bangladesh e na região de Bengala Ocidental (Índia) afeta milhões de pessoas e mata centenas de milhares por ano de diversos tipos de câncer e outras doenças. Essa tragédia tem sido documentada em numerosos estudos científicos e relatórios oficiais, publicados a partir da década de 1990. O gatilho foi a perfuração indiscriminada de cerca de 12 milhões de poços tubulares de água em subsolo contendo depósitos minerais de arsênio.

quarta-feira, 12 de junho de 2013

Cianobactérias: aliadas contra o arsênio

Cianobactérias encontradas em lagos podem ser poderosas armas para remover elemento tóxico à saúde humana de ambientes aquáticos. Experimentos revelam potencial de atuação de duas espécies em amostras contaminadas. 
 
Por: Célio Yano
Publicado em 10/06/2013 | Atualizado em 10/06/2013
Aliadas contra o arsênio
Lago Dom Helvécio, localizado no Parque Estadual do Rio Doce (MG), onde foram coletadas cianobactérias da espécie ‘M. novacekii’ para estudo feito na UFMG. (foto: Fernando Marino/ Wikimedia Commons) 
 
Capazes de absorver arsênio em ambiente aquático, duas espécies de cianobactérias podem se tornar aliadas do homem e ajudar a limpar rios e lagos contaminados com a substância tóxica. O potencial de Microcystis novacekii e Synechococcus nidulans foi descoberto em testes feitos por pesquisadores do Laboratório de Limnologia, Ecotoxicologia e Ecologia Aquática (Limnea), da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Nos experimentos, soluções com diferentes concentrações de arsênio foram adicionadas a culturas de cianobactérias. As misturas foram então expostas a luz e agitação constante para permitir o crescimento dos microrganismos.

Após nove dias, M. novacekii removeu da água 21% de arsenito (forma de apresentação mais tóxica da substância), em uma solução de 15mg/L do metaloide. Já S. nidulans absorveu 21% de arseniato (forma da substância mais comum no ambiente, encontrada sobretudo em áreas de mineração), em uma concentração de 0,05 mg/L, quatro dias depois da exposição.
‘Microcystis novacekii’
‘Microcystis novacekii’ em imagem de microscopia óptica com aumento de 1.000 vezes. (foto: Fernanda Aires Guedes/ Limnea)
O arsênio é considerado elemento não essencial, ou seja, não tem função fisiológica conhecida em organismos vivos. Devido à semelhança química com o fósforo, pode substituí-lo em determinadas moléculas, modificando sua estrutura e função. Com base em estudos epidemiológicos, a Agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer o classifica como agente carcinogênico para humanos.
Em ecossistemas aquáticos, o arsênio pode contaminar peixes e moluscos, provocando a morte das espécies mais sensíveis. Devido à bioacumulação, a substância torna-se disponível ainda nas diferentes rotas da cadeia alimentar, passando para níveis tróficos superiores.

A principal fonte de exposição humana ao arsênio, considerado agente carcinogênico, é a ingestão de água contaminada
 
Análises feitas no fim do ano passado pela Proteste Associação de Consumidores revelaram a presença de arsênio em níveis alarmantes em peixes frescos vendidos em São Paulo. De acordo com a instituição, 72,5% das amostras testadas apresentavam a substância em taxa superior à estabelecida por lei.

A principal fonte de exposição humana à substância, no entanto, ainda é a ingestão de água contaminada. Estudos toxicológicos mostram que há risco à saúde quando a concentração de arsênio é superior a 10 µg (microgramas) por litro de água.

Escolha

Cianobactérias são organismos encontrados em solos úmidos, águas marinhas e continentais e em associação com outros organismos, como líquens e plantas aquáticas. Para os testes, os pesquisadores da UFMG – que participam do programa Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Recursos Minerais, Água e Biodiversidade – coletaram bactérias da espécie S. nidulans em área de mineração do município de Nova Lima (MG). M. novacekii foi retirada do lago Dom Helvécio, no Parque Estadual do Rio Doce (MG).
Cada espécie foi escolhida por um motivo, segundo o ecólogo Francisco Barbosa, coordenador do Limnea. Enquanto S. nidulans é mais fácil de estudar em laboratório, por crescer e se adaptar a diferentes condições de cultivo rapidamente, M. novacekii raramente é citada na literatura em trabalhos de ficologia. “Isso nos instigou a escolhê-lo como organismo-modelo de novas pesquisas”, diz Barbosa.

Os resultados confirmaram a hipótese de que as cianobactérias podem ser cultivadas em laboratório com o propósito de descontaminar corpos d’água
Os resultados confirmaram a hipótese de que as cianobactérias podem ser cultivadas em laboratório com o propósito de descontaminar corpos d’água. Mas, além disso, os microrganismos podem, segundo o ecólogo da UFMG, servir como bioindicadores.

“Verificamos em nossos estudos que o estado de oxidação trivalente do arsênio é duas ordens de grandeza mais tóxico que o pentavalente”, afirma. “Portanto, avaliar a contaminação ambiental por arsênio total, como é previsto pela legislação sanitária brasileira, pode não ser suficiente para estimar as concentrações seguras do metaloide para a saúde humana e para o meio ambiente.”
“Por causa da capacidade de reconhecer essas formas químicas diferentes e de reagir a elas, pretendemos testar futuramente as cianobactérias como organismo modelo de bioindicação.” No momento são feitos estudos para desvendar o comportamento do arsênio assimilado pela cianobactéria. “Nossa hipótese é que durante o processo de bioacumulação do metaloide pelo microrganismo ocorrem mudanças na substância e possivelmente formas mais tóxicas se transformam em menos tóxicas”, diz Barbosa.
‘Synechococcus nidulans’
‘Synechococcus nidulans’ em imagem de microscopia óptica com aumento de 1.000 vezes. (foto: Maione W. Franco/ Limnea)
Há cinco anos o Limnea desenvolve testes com o uso de cianobactérias para remoção de poluentes. Grande parte das pesquisas foi feita com M. novacekii, que já se mostrou viável como agente para biorremoção de metais (chumbo e cádmio) e semimetais (arsênio), e como agente de biodegradação de pesticidas, herbicidas e até de hormônios. Estes últimos vão parar em corpos d’água por estarem presentes em produtos como anticoncepcionais.

Célio YanoCiência Hoje On-line/ PR

sexta-feira, 10 de dezembro de 2010

A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus

  1. Felisa Wolfe-Simon1,2,*,
  2. Jodi Switzer Blum2,
  3. Thomas R. Kulp2,
  4. Gwyneth W. Gordon3,
  5. Shelley E. Hoeft2,
  6. Jennifer Pett-Ridge4,
  7. John F. Stolz5,
  8. Samuel M. Webb6,
  9. Peter K. Weber4,
  10. Paul C. W. Davies1,7,
  11. Ariel D. Anbar1,3,8 and
  12. Ronald S. Oremland2
+ Author Affiliations
  1. 1NASA Astrobiology Institute, USA.
  2. 2U.S. Geological Survey, Menlo Park, CA, USA.
  3. 3School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Tempe, AZ, USA.
  4. 4Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA.
  5. 5Department of Biological Sciences, Duquesne University, Pittsburgh, PA, USA.
  6. 6Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, Menlo Park, CA, USA.
  7. 7BEYOND: Center for Fundamental Concepts in Science, Arizona State University, Tempe, AZ, USA.
  8. 8Department of Chemistry and Biochemistry, Arizona State University, Tempe, AZ, USA.
  1. *To whom correspondence should be addressed. E-mail: felisawolfesimon@gmail.com

Abstract

Life is mostly composed of the elements carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. Although these six elements make up nucleic acids, proteins, and lipids and thus the bulk of living matter, it is theoretically possible that some other elements in the periodic table could serve the same functions. Here, we describe a bacterium, strain GFAJ-1 of the Halomonadaceae, isolated from Mono Lake, California, which substitutes arsenic for phosphorus to sustain its growth. Our data show evidence for arsenate in macromolecules that normally contain phosphate, most notably nucleic acids and proteins. Exchange of one of the major bioelements may have profound evolutionary and geochemical significance.