SFI5854 - Termodinâmica de Sistemas Biológicos

Objetivos:

Proporcionar ao aluno conceitos de termodinâmica aplicada a sistemas biológicos, com ênfase no uso e elaboração de modelos físicos moleculares para a interpretação de fenômenos macroscópicos.

Justificativa:

Esta disciplina é desenhada para proporcionar uma visão ampla da modelagem de fenômenos termodinâmicos em biologia. Sua estrutura procura introduzir a modelagem teórica de fenômenos físicos para estudantes com formação em ciências biológicas ou correlacionadas, e a natureza dos problemas de termodinâmica relevantes em biologia para estudantes com formação em física.

Conteúdo:

1. Cinética da interação com ligantes. Reações uni moleculares; reações biomoleculares; mecanismos de Michaelis-Menten; cinética de estados em equilíbrio; princípios termodinâmicos de cinéticas de relaxação; caso da ribonuclease. 2. Regulação da atividade biológica. Enzimas alostéricas; modelo WMC; hemoglobina. 3. Termodinâmica molecular. Mecanismos moleculares: potenciais moleculares e interações eletrostática; estabilização das interações em macromoléculas: estrutura de proteínas e estrutura de ácidos nucleicos; simulação de estruturas macromoleculares: minimização de energia, dinâmica molecular, entropia, efeito hidrofóbico. 4. Estatística configuracional de cadeias poliméricas. Cálculo de propriedades dependentes da conformação; a cadeia "random-walk"; a cadeia com rotação livre; cálculos para polipeptídeos. 5. A transição "helix-coil". Tratamento termodinâmico da transição; funções de partição para o equilíbrio conformacional; o modelo do zíper; método da função de partição. 6. Enovelamento de proteínas. Transições conformacionais; obtenção dos parâmetros termodinâmicos: modelo de dois estados; estudos de equilíbrio; estudos cinéticos; interpretação de cinética bifásica. 7. Transições estruturais em ácidos nucleicos. Comparação com os estudos em proteínas; estrutura e estabilidade de cadeias simples; equilíbrio entre cadeias simples e duplas; flutuações estruturais; transições "premelting" em DNA. Tópicos modernos de físicio-química biológica.