Questionário 1 Andrielle

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Questionário Membrana, Sinalização e Citoesqueleto. 
1) Proteínas carreadores e proteínas canal são similares em muitos aspectos, como 
especificidade e a saturação em altas concentrações do soluto transportado. As proteínas 
carreadoras são mais lentas no transporte do que as proteínas canal. Explique este 
fenômeno. 
Proteínas carreadoras diferem de canais proteicos basicamente pela maneira de 
distinguirem os solutos, transportando alguns e outros não. As moléculas de tamanho e 
carga elétrica apropriados passarão pela proteína-canal se esta estiver aberta, como se 
fosse um “alçapão estreito”. Por outro lado, as moléculas transportadas por uma 
proteína carreadora devem se encaixar no sítio de ligação da mesma, provocando uma 
mudança conformacional que permitirá a transferência dessas moléculas uma a uma 
através da membrana, de forma semelhante a uma “roleta de contagem de passageiros” 
ou a uma catraca, sendo assim, mais lenta que a passagem por um canal. A ligação entre 
uma proteína carreadora e seus solutos se dá de forma tão específica quanto a ligação 
enzima-substrato. 
2) O que são “lipids rafts” e qual sua importância? 
São fragmentos de “membranas resistentes a detergente” ou DRM (detergente-resistant 
membranes), onde os lipídeos estão compactados mais firmemente, e assim, não são 
acessíveis aos detergentes, embora seja mais aceito que não haja DRMs exatamente 
correlatas in vivo, e por definição é dito que isso seja consequência do tratamento com 
detergentes. São denominados “rafts” – como se fossem balsas ou jangadas boiando em 
meio aos outros lipídeos e proteínas solubilizados com detergentes - e descritos como 
domínios de esfingolipídeos, colesterol e ácidos graxos saturados, contendo um 
subconjunto de proteínas de membrana. Muitos processos de sinalização celular 
parecem depender da agregação de fosfolipídeos em domínios “raft”, como a sinapse de 
células T. Estes lípidos conferem segregação lateral de proteínas de membrana, 
facilitando assim a organização espacial para seu transporte em vesículas e regulação de 
proteínas envolvidas em muitos processos celulares, tais como a proliferação celular, 
apoptose, e sinalização celular. Portanto, os “lipid rafts” estão lançando nova luz sobre 
as origens dos distúrbios metabólicos e doenças como o câncer, resistência à insulina, 
inflamação, doença cardiovascular e doença de Alzheimer. 
3) Explique a ação funcional dos diferentes fatores envolvidos na maior ou menor 
fluidez da membrana plasmática. 
A fluidez da membrana plasmática em uma dada temperatura depende de sua 
composição de fosfolipídeos, e da natureza das caudas hidrocarbonadas. Quanto mais 
próximas as caudas, e mais regular o empacotamento das mesmas, mais viscosa e 
menos fluida será a bicamada. O grau de empacotamento das caudas hidrocarbonadas 
depende de seu comprimento e seu grau de insaturação (número de duplas ligações). 
Caudas mais curtas tendem a ter interações reduzidas com outras caudas, aumentando a 
fluidez da bicamada. A maioria dos fosfolipídeos de membrana possuem uma cauda 
com uma ou mais duas insaturações (que geram dobras, tornando mais difícil o 
empacotamento), e a outra cauda saturada. Assim, quanto maior o número de 
insaturações, maior a fluidez, e vice-versa. A inclusão do colesterol (molécula pequena 
e rígida) em membranas celulares animais preenche espaços entre moléculas vizinhas de 
fosfolipídeos, reforçando a bicamada, tornando-a mais rígida e menos permeável. 
 4) Uma importante função da bomba de Sódio/Potássio em células animais é a 
manutenção do equilíbrio osmótico. Como protozoários e células vegetais sobrevivem, 
uma vez que não possuem bomba de Sódio/Potássio? 
As paredes celulares de células vegetais são firmes e impedem que estas inchem se 
rompam, tornando-as tolerantes a grandes diferenças osmóticas através de sua 
membrana plasmática. Com a pressão contrária exercida pela parede celular, ela 
consegue balancear a pressão osmótica criada pelos solutos na célula, limitando o 
movimento da água para dentro da célula. A osmose e o transporte ativo de íons para 
dentro da célula resultam em uma pressão de turgor que mantém as células vegetais 
dilatadas com água, com sua parede celular tensa. 
Em alguns protozoários de água doce, como as amebas, o excesso de água que entra na 
célula por osmose é continuamente bombeado para fora através de vacúolos contráteis. 
O vacúolo primeiramente se enche com uma solução rica em solutos (vindos do 
citosol), atraindo água para dentro dele por osmose. Então, bombeia os solutos 
ativamente de volta para o citosol, e esvazia o vacúolo, então, no exterior. 
 
5) Qual a importância de direcionar seletivamente diferentes transportadores de glicose 
para os domínios apical e basolateral da membrana plasmática de células do epitélio 
intestinal? Como estes diferentes marcadores não se difundem para diferentes domínios, 
uma vez que a membrana é líquida? 
O domínio apical tem a função de absorver (importar) as moléculas de glicose, portanto, 
ao invés de transportadores passivos de glicose, devem possuir transportadores ativos, 
para não permitir a perda de glicose para o lúmen intestinal em casos de refeições 
pobres em açúcares. Esses transportadores ativos são simportadores de glicose/Na+, que 
podem capturar glicose contra o seu gradiente de contração. Já no domínio basolateral, 
deve haver mais uniportadores passivos de glicose, que a liberam a favor de seu 
gradiente de concentração para o sangue e demais tecidos, os quais têm menor 
concentração de glicose que os enterócitos. Esses marcadores não se difundem para 
diferentes domínios devido à presença da linha de junção de células epiteliais 
adjacentes, chamada junção-compacta, locais em que as proteínas de junção 
especializadas formam um cinturão contínuo ao redor da célula, onde ela faz contato 
com as células vizinhas, criando um local de selamento pelo qual as proteínas de 
membrana não podem se difundir. 
 
6) Quais as diferenças entre a sinalização parácrina e a sinalização endócrina? 
Na sinalização parácrina, as célula-alvo estão na vizinhança da célula emissora. Os 
neurotransmissores e o ácido retinóico são exemplos de sinais parácrinos. A fim de que 
os sinais parácrinos sejam liberados somente para suas células-alvo específicas, as 
moléculas sinalizadoras secretadas não devem difundir para muito longe e por esta 
razão elas são rapidamente captadas pelas células-alvo vizinhas, destruídas por enzimas 
extracelulares ou ainda imobilizadas na matriz extracelular. Na sinalização endócrina, 
os alvos são células distantes. Células endócrinas produzem hormônios que viajam 
através do sangue para chegar a todas as partes do corpo. Sinais endócrinos são 
chamados de hormônios, e as células-alvo possuem alta especificidade para eles, de 
forma que não podem atuar sobre as demais células. A epinefrina e norepinefrina podem 
funcionar como hormônios, sendo liberados pela glândula supra-renal, indo atuar no 
coração por meio da corrente sanguínea. A norepinefrina também pode ser produzida 
por neurônios e funcionar como neurotransmissor no cérebro. O estrogênio pode ser 
liberado pelo ovário, funcionando como hormônio, ou agindo localmente via parácrina 
ou autócrina. 
7) Explique de forma geral a comunicação celular por sinais hidrofóbicos, como 
hormônios esteroides e gases. 
Moléculas hidrófobas podem mover-se para dentro e para fora das células pela 
passagem através de bicamadas lipídicas, portanto, podem atuar sobre receptores 
intracelulares (citosólicos ou nucleares). Tem-se demonstrado que o óxido nítrico (NO), 
o ácido araquidónico e os esteróides desempenham um papel importante na sinalização 
intracelular.Depois de produzidos, eles podem se difundir e ir atuar de froma parácrina 
ou endócrina em outras células. NO pode estimular a guanilil ciclase para produzir 
cGMP que regula várias enzimas e canais iônicos (induz o relaxamento do músculo 
liso). Normalmente, cGMP é convertido em GMP por fosfodiesterase, inibida pela 
droga para impotência sexual, Viagra (citrato de sildenafil). O ácido araquidônico ativa 
a proteína quinase, que fosforila moléculas-alvo. Muitas de suas moléculas-alvo estão 
envolvidos na aprendizagem e outras atividades neuronais. E por último, o principal 
papel dos hormônios esteroides é a de regular a transcrição, uma vez que muitos 
receptores de esteroides são fatores de transcrição no núcleo das células-alvo. 
 
8) Quais as principais classes de receptores para sinais hidrofílicos? Dê exemplos. 
Receptores associados a canal iônico: quando ativados por seus ligantes causam 
abertura de canais iônicos. Ex.: receptor nicotínico da acetilcolina (ACh), ativado pela 
ligação com a ACh provoca uma entrada de Na+ na célula e uma saída de K+, 
provocando a despolarização do neurônio pós-sináptico e o início de um novo potencial 
de ação. Outro exemplo é o receptor GABA, que possui um canal de cloro, e 
hiperpolariza a célula quando ativado (ação inibitória pela entrada de Cl- na célula). 
Receptores associados à proteína G: exercem sua função por meio de mensageiros 
intracelulares, que poderão atuar em nível citoplasmático por meio da fosforilação de 
enzimas e alteração de sua atividade ou pela mobilização de estoques intracelulares de 
cálcio, que pode atuar como segundo mensageiro ou alterar a polaridade da célula e 
facilitar sua despolarização, já que possui carga positiva, regulando canais iônicos. 
Exemplos: receptor de glutamato, receptores adrenérgicos, e recdeptores muscarínicos 
de ACh. 
Receptores associados a enzimas: respondem às proteínas extracelulares que regulam 
crescimento, proliferação, diferenciação e sobrevivência das células e tecidos animais; 
Medeiam reconfigurações rápidas do citoesqueleto. Exemplos: receptores tirosina-
quinase (receptor de insulina, do fator de crescimento, por exemplo), serina/treonina-
quinase, guanilil ciclase. 
 
9) Como o aumento de cAMP nas células pode ativar genes? 
A adenosina 3',5'-monofosfato cíclico (cAMP ou AMP cíclico) é um dos mais 
importantes mensageiros secundários. O hormônio, uma vez ligado a um receptor 
específico ligado a proteína G na célula-alvo, provoca a ativação de uma enzima 
intracelular (adenilciclase) por meio da subunidade alfa da proteína G. Esta enzima 
converte parte do ATP intracelular em AMP-cíclico. O AMP-cíclico, enquanto presente 
no interior da célula, ativa a proteína cinase (PKA) dependente de AMP-cíclico, que se 
desloca para o núlceo e fosforila uma série de outras proteínas regulatórias gênicas 
específicas, ativando-as ou inibindo-as. Quando ativadas, essas proteínas estinulam a 
transcriçaõ de um conjunto compleot de genes-alvo. Após algum tempo AMP-cíclico é 
transformado em sua forma não cíclica pela enzima fosfodiesterase ficando disponível 
para produção de ATP e cancelando seu efeito sinalizador naquele momento. 
 
10) O Fator de crescimento de plaquetas (PDGF) é um dímero de duas cadeias 
polipeptídicas. Qual o efeito esperado da ação de apenas um monômero de PGDF sobre 
a sinalização intracelular a partir do receptor para PGDF? 
Todos os PDGFs funcionam como homodímeros (PDGF-AA, PDGF-BB) secretados 
ligados por dissulfeto, mas apenas PDGFA e B podem formar heterodímeros (PDGF-
AB). O receptor funcional para PDGF (PDGFR) é um receptor tirosina-quinase (RTK), 
classificado em tipo alfa e tipo beta. O tipo alfa liga-se a PDGF-AA, PDGF-BB e 
PDGF-AB, enquanto que o tipo beta se liga com alta afinidade a PDGF-BB e PDGF-
AB. O PDGF liga-se ao PDGFR no sítio localizado dentro dos segundo e terceiro 
domínios de ligação de imunoglobulina. Assim, o monômero não seria capaz de ativar o 
receptor, haja visto que a ligação com o receptor associado a enzima é específico para o 
dímero. 
11) Como ocorre a ramificação dos filamentos de actina? Explique o processo de 
organização dos filamentos de actina na forma de feixes e na forma de rede em células 
de mamíferos. 
O citoesqueleto de actina in vivo não é exclusivamente composta de actina. Outras 
proteínas são necessárias para a sua formação, manutenção e função. Estas proteínas são 
denominadas proteínas de ligação a actina ou actin binding proteins (ABP) e são 
envolvidas na polimerização, despolimerização, estabilidade, e organização da actina 
em feixes e redes, também sua fragmentação e destruição. Por exemplo, existem 
proteínas sequestrantes de monônomeros de actina-G que dificultam a sua incorporação 
em microfilamentos, como a timosina. Há também proteínas que estimulam a sua 
polimerização, proteínas de nucleação, de interligação, de capeamento das 
extremidades, ou que dão complexidade para as redes de síntese. Outras proteínas que 
se ligam à actina regulam o comprimento dos microfilamentos, cortando-os, o que dá 
origem a novas extremidades ativas para a polimerização, permitindo sua ramificação. E 
há ainda proteínas motoras, como as miosinas, permitindo movimentos celulares e 
contração. 
 
12) Quais as principais diferenças estruturais e funcionais entre miosina II e miosinas 
“não convencionais”? 
A miosina II (também conhecida como miosina convencional) é do tipo miosina 
responsável pela produção de contração em células musculares. Esta proteína faz parte 
do sarcômero e forma filamentos macromoleculares compostos de várias subunidades 
de miosina. Miosinas similares de formação de filamento foram encontradas no 
músculo cardíaco, músculo liso, e células não musculares. No entanto, no início da 
década de 1970, pesquisadores começaram a descobrir novos genes de miosina em 
eucariotas simples que codificam proteínas que atuam como monômeros e, portanto, 
foram entituladas miosinas de Classe I. Estas novas miosinas foram coletivamente 
denominadas "miosinas não convencionais" e têm sido encontrados em muitos outros 
tecidos além do músculo. As miosinas não convencionais também têm domínios de 
cauda divergentes, sugerindo funções exclusivas. As miosinas de classe I apresentam 
funções no transporte vesicular. Têm sido implicadas também como responsáveis pela 
resposta de adaptação dos estereocílios no ouvido interno. 
13) Explique a estrutura, o arranjo e a instabilidade dinâmica dos microtúbulos. 
Microtúbulos são tubos ocos formados por subunidades de tubulina e que são 
polarizados estruturalmente. Um microtúbulo cresce a partir de um anel inicial de 13 
moléculas de tubulina; dímeros de tubulina (alfa-tubulina que fica exposta na 
extremidade menos e beta-tubulina na extremidade mais) são adicionados um a um. Os 
microtúbulos estendem-se sempre a partir de um centro organizador. Em células 
animais, o centrossomo atua como centro organizador, e contem centenas de estruturas 
em forma de anel construídas com gama-tubulina, as quais servem como sítio de 
nucleação para o crescimento de microtúbulos. Os microtúbulos assim formados 
apresentam uma instabilidade dinâmica, que permite que cresçam ou encurtem 
rapidamente, em um balanço entre montagem e dissociação. Dímeros de tubulina 
podem se ligar a duas moléculas de GTP, uma das quais pode ser hidrolisada após a 
montagem. Durante a polimerização, os dímeros de tubulina estão no estado ligado a 
GTP. O GTP ligado a α-tubulina é estável e desempenha uma função estrutural. No 
entanto, o GTP ligado a β-tubulina pode ser hidrolisado a GDP logo após a montagem. 
As propriedades de montagem de GDP-tubulina são diferentes daquelas de GTP-
tubulina,como GDP-tubulina é mais propenso a despolimerização. A subunidade de 
tubulina ligada a GDP na ponta de um microtúbulo tenderá a se desligar, embora uma 
tubulina ligada a GDP no meio de um dos microtúbulos não possa aparecer 
espontaneamente para fora do polímero. Como a tubulina é adicionada sobre a 
extremidade do microtúbulo no estado ligado a GTP, propõe-se que haja uma capa de 
tubulina ligada a GTP na ponta do microtúbulo, protegendo-o da desmontagem. Quando 
a hidrólise alcança a ponta do microtúbulo, ele começa uma despolimerização rápida e 
encolhimento. Esta mudança do crescimento para o encolhimento é chamada de 
catástrofe. Tubulina ligada a GTP pode começar a adicionar à ponta do microtúbulo 
novamente, proporcionando uma nova capa e protegendo os microtúbulos do 
encolhimento. Isto é referido como "salvamento" (rescue). 
14) Explique a estrutura e mecanismos funcionais das proteínas motoras dos 
microtúbulos. 
As cinesinas e dineínas apresentam a mesma forma e a mesma função que consiste em 
transportar estruturas dentro da célula para diferentes locais. Trabalham sempre 
sozinhas e sobre microtúbulos interagindo com eles e formam filamentos. São formadas 
em geral por duas cadeias pesadas e várias outras cadeias pequenas e médias. A cadeia 
pesada forma as cabeças que são núcleos catalíticos de ATP (ATPase) que podem se 
acoplar aos microtúbulos. As outras cadeias formam a cauda que pode se ligar a 
estruturas que serão transportadas. As dineinas, ao contrário das cinesinas movem no 
sentido axonal retrógrado de um microtúbulo. Podem ser de dois tipos: citoplasmático e 
axonemal. No citoplasma eles atuam na movimentação e organização de vesículas, 
cromossomos e estruturas como o aparelho de Golgi. As dineinas axonemais atuam em 
cílios e flagelos. As cinesinas caminham em direção à extremidade de crescimento 
rápido dos microtúbulos. Uma família de cinesinas, no entanto, tem o motor localizado 
próximo ao C terminal e anda na direção oposta. Dentre as possíveis cargas das 
cinesinas estão mitocôndrias, vesículas contendo neurotransmissores e até outros 
microtúbulos. Há até cinesinas que têm o poder de se auto associar formando motores 
bipolares que deslizam microtúbulos em direções opostas. Além do funcionamento 
como carregadoras, as cinesinas também têm um importante papel na formação dos 
fusos meióticos e mitóticos. O ciclo mecânico inicia-se com a entrada de um ATP no 
sítio de ligação de nucleotídeos, que mobiliza uma pequena alça alguns décimos de 
angstrom. Essa mudança conformacional é amplificada e transmitida pela região de 
interface entre as cadeias pesadas (a super hélice), lançando o outro motor para frente, 
onde ele se liga ao microtúbulo. Ocorre então a hidrólise do ATP seguida da liberação 
de um fosfato e novas transformações espaciais que levam ao desacoplamento da cabeça 
de trás do microtúbulo. Retorna-se então ao estado inicial, com troca de posição das 
cabeças. A super hélice funciona tanto como coordenadora dos ciclos mecanoquímicos 
como determinante da direção do movimento: as cinesinas com motores perto do N 
terminal se movem numa direção e os com motores perto do C terminal noutra, mesmo 
sendo os motores praticamente iguais. Isso se dá pois as super hélices estão torcidas em 
sentido contrário, e exercem forças em direções opostas. 
 
15) Explique as diferenças estruturais e funcionais de microtúbulos estáveis e 
microtúbulos instáveis. 
As células empregam microtúbulos estáveis como suportes rígidos para se construir 
diversos tipos de estruturas polarizadas permanentes, tais como cílios e flagelos. Os 
microtúbulos aí encontrados estão organizados em um padrão diferente daqueles 
encontrados no citoplasma. São nove pares de microtúbulos dispostos em anel, ao redor 
de um único par de microtúbulos isolados (arranjo “9+ 2”). Eles estão associados a 
diversas proteínas para realizarem o movimento de cílios de flagelos, e essas proteínas 
se projetam a intervalos regulares ao longo do comprimento do feixe de microtúbulos. 
Algumas interligam o feixe de microtúbulos e mantêm sua união. Outras geram a força 
que provoca sua curvatura. A dineína ciliar é a proteína motora mais importante para a 
flexão central do feixe de microtúbulos. Cada cílio ou flagelo cresce a partir de um 
centro organizador que é chamado corpo basal, presente no citoplasma. 
Os microtúbulos instáveis são aqueles formados e dissociados no citoplasma pelo 
processo da instabilidade dinâmica, que permite que cresçam ou encurtem rapidamente, 
em um balanço entre montagem e dissociação, que permite a formação do fuso mitótico 
para as divisões celulares, e sua dissociação ao fim das mesmas. O seu centro 
organizador é o centrossomo. Os centrossomos lançam e retraem novos microtúbulos de 
forma constante e exploratória em diferentes direções. Se o microtúbulo encontrar 
alguma molécula ou estrutura celular que o estabilize, ele pode manter uma conexão 
relativamente estável, conectando compartimentos celulares, em um sistema que 
mantém o posicionamento das organelas umas em relação às outras, direcionando 
também o transporte intracelular através de proteínas motoras (dineínas e cinesinas). 
16) Por que drogas como a vincristina e a vimblastina, que são alcaloides de plantas, são 
usadas no tratamento de câncer, por exemplo? 
A vincristina e a vimblastina tem a capacidade de parar o processo mitótico, ligando-se 
aos dímeros de tubulina (vincristina) ou estimulando o desligamento da extremidade 
menos do sítio de nucleação no centrossomo (vimblastina). Assim sendo, essas drogas 
prejudicam a dinâmica dos microtúbulos, impedindo a correta formação e dissociação 
do fuso mitótico durante a divisão celular, o que resulta no processo de apoptose da 
célula. Uma vez que as células cancerosas se dividem mais rapidamente do que as 
células saudáveis, eles são mais afetadas pela droga, no entanto células da medula óssea 
e do intestino, devido à sua constante renovação, também sofrem bastante com esse 
tratamento quimioterápico. 
17) Como são formados os filamentos intermediários, qual sua função e distribuição 
pela célula? Dê exemplos destes filamentos. 
Filamentos intermediários são compostos de uma variedade de proteínas que são 
expressas em diferentes tipos de células. Apesar da diversidade em tamanho e sequencia 
de aminoácidos, todos os filamentos intermediários apresentam uma organização 
estrutural em comum: possuem um domínio de haste central alfa-hélice. A primeira fase 
de montagem do filamento é a formação de dímeros em que os domínios centrais da 
haste de duas cadeias polipeptídicas são enrolados em torno um do outro numa estrutura 
em espiral. Os dímeros, então, associam-se de forma escalonada antiparalela para 
formar tetrâmeros, que podem montar uma extremidade à outra para formar 
protofilamentos. O filamento intermediário final contém cerca de oito protofilamentos 
enrolados em torno de si em uma estrutura parecida com cabo de aço ou corda. Como 
eles são montados a partir de tetrâmeros antiparalelos, ambas as extremidades dos 
filamentos intermediários são equivalentes. Por conseguinte, em contraste com os 
filamentos de actina e microtúbulos, filamentos intermediários são apolares; eles não 
têm extremidades distintas mais e menos, e são também mais estáveis, não apresentando 
o mesmo comportamento dinâmico. No entanto, a fosforilação regula sua montagem e 
dissociação (como a laminina nuclear durante o processo mitótico). 
Os filamentos intermediários formam uma rede elaborada no citoplasma da maioria das 
células, que se prolonga a partir de um anel em torno do núcleo para a membrana 
plasmática. Eles posicionam e fixam o núcleo dentro da célula.Além disso, os 
filamentos intermediários podem se associar não só com a membrana plasmática, mas 
também com os outros elementos do citoesqueleto, os filamentos de actina e 
microtúbulos. Proporcionam, assim, uma estrutura de suporte que integra os 
componentes do citoesqueleto e organiza a estrutura interna da célula. 
Exemplos: queratinas, em células epiteliais; vimentinas, em fibroblastos, células 
musculares e leucócitos; desmina, células musculares; neurofilamentos, em neurônios 
maduros; lamininas, no envelope nuclear (células eucarióticas, claro! ). 
 
 
Referências: 
 
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 
2006. 
 
FIELDING, Christopher J. Lipid Rafts and Caveolae: From Membrane Biophysics 
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<http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-3527607501.html> Acesso 
em: 18 mai. 2015. 
 
COOPER G. M. Intermediate Filaments. In: The Cell: A Molecular Approach. 2ª ed. 
Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Disponível 
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http://www.web-books.com/MoBio/Free/Ch6B.htm 
 
Ma DW. Lipid mediators in membrane rafts are important determinants of human health 
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http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.1139/H07-036?url_ver=Z39.88-
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AcB