A intensificação de atividades industriais e agrícolas na margem de corpos d’água tem imposto aos ambientes aquáticos uma crescente carga de resíduos. dentre esses, poluentes orgânicos persistentes (pops) e metais-traço, os quais se concentram no ambiente e nos organismos em decorrência de sua difícil degradação. pops são biomagnificados através da dieta, alcançando níveis elevados em tecidos adiposos de predadores de topo, como cetáceos. pops são frequentemente relacionados à maior incidência de doenças oportunistas e de carcinomas e à diminuição das taxas reprodutivas em cetáceos. faz-se necessário o emprego de biomarcadores que permitam identificar antecipadamente quadros de exposição a tais compostos. o presente trabalho mensurou biomarcadores de biotransformação de xenobióticos, do sistema de defesa antioxidante e defesa imunológica em amostras tegumentares de botos da tainha, residentes no complexo estuarino de santo antônio dos anjos-imaruí-mirim, sc (cel), e no estuário da lagoa dos patos, rs (elp). valores de contaminantes bioacumulados e resposta de biomarcadores foram comparados entre locais, machos e fêmeas, adultos e juvenis e entre botos amostrados no inverno e no verão. níveis de resposta de biomarcadores também foram correlacionados aos níveis de organoclorados (ocs), bifenilas policloradas (pcbs) e éteres difenílicos polibromados (pbdes) bioacumulados. botos de cel e elp apresentaram padrão de pcbs e pesticidas similares. botos de cel apresentaram valores médios de ¿ddts/¿pcbs significativamente maiores que os animais de elp, e correlação negativa (r=-0,57) entre a o tamanho da área de concentração de vida e ¿pops bioacumulados. no elp, os botos apresentaram concentrações mais elevadas de mirex e pcbs. dentre os biomarcadores avaliados, níveis de transcrição de metalotionéina 2a (mt2) foram significativamente mais elevados em botos de cel. local não exerceu influência significativa sobre níveis de resposta dos demais biomarcadores, além do local, estação de coleta e sexo influenciaram significativamente concentrações de pops bioacumulados e níveis de resposta de biomarcadores. concentração de pcbs, ddts e hexaclorobenzeno (hcb) foram menores em botos amostrados no inverno. similarmente, atividade glutationa-s-transferase (gst) foi menor em botos amostrados no inverno. variação sazonal também foi observada para níveis de transcrição de interleucina 1 (il1), glutationa redutase (gr), glutationa peroxidase (gpx), gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (gapdh), beta-actina (b-act), receptor aril de hidrocarboneto (ahr) e glutationa-s-transferase, isoforma pi (gst-pi), com valores mais elevados de transcrição em botos amostrados no inverno. em relação ao sexo, concentração de pcbs, ddts e mirex foram significativamente maiores em machos. o número de transcritos do complexo principal de histocompatibilidade classe ii (mhcii) e beta-actina (b-act) também foram significativamente maiores em machos. as atividades superóxido dismutase (sod), gpx e gr não variaram de acordo com local, sexo, faixa etária ou estação de coleta. apesar de não terem sido obtidos valores de correlação significativos entre as classes de pops e os níveis de resposta de biomarcadores, a análise de componentes principais (pca) permite observar variação similar entre pbdes, pcbs, mirex e hcb e atividade gst, sod e, em menor grau, atividade gpx. resultados da pca também indicam variação similar entre ddts e níveis de transcritos de arnt e, em menor grau, atividade gr. atividade erod e catalase ficaram abaixo do limite de detecção, assim como níveis de transcrição de cyp1a, interleucina-2 (il-2) e interferon gama (ifn-g) ficaram abaixo do limite de detecção. portanto, tais biomarcadores não foram incluídos em análises subsequenrtes. os resultados indicam que níveis de pops mensurados estão abaixo de valores críticos obtidos em áreas extremamente poluídas e reforçam o papel do rio tubarão como fonte de pops para cel. a análise de biomarcadores reflete os níveis de contaminação dos botos, apresentando variação também moderada entre as amostras. níveis de transcrição de mt2, no entanto, indicam maior contaminação por metais-traço em cel, embora tais elementos não tenham sido mensurados no presente trabalho. os dados obtidos reforçam o potencial de uso dos níveis de transcrição de arnt bem como atividade de gst como biomarcadores de exposição a pops. níveis de transcrição de mhcii sugerem maior resposta imune em botos com maiores níveis de pops bioacumulados, possivelmente decorrente de uma maior exposição destes animais a patógenos. por fim, nossos resultados enfatizam a necessidade de levar em conta a variação sazonal e de sexo quando da realização de estudos de biomonitoramento em cetáceos.