Bioquímica Física

Conhecimentos de Base Recomendados

Bioquímica introdutória.

Métodos de Ensino

A matéria será apresentada e discutida com os alunos em aulas teóricas. Paralelamente, efectuar-se-ão sessões de trabalho traduzidas em: análise de problemas específicos/tutoriais, discussão de projectos, leccionação com ajuda de meios informáticos (ex. acesso a links específicos da internet), e esclarecimento de dúvidas.

Resultados de Aprendizagem

Esta unidade curricular visa proporcionar conhecimentos essenciais sobre a estrutura macroscópica dos estados da matéria, os conceitos fundamentais de Termodinâmica e equilíbrio químico e a sua aplicação a soluções aquosas de macromoléculas biológicas, tais como proteínas, ácidos nucleicos e membranas celulares e seus modelos, bem como da cinética química e a sua aplicação a catálise enzimática.

Estes conceitos deverão munir o aluno de um entendimento conceptual analítico e sintético dos aspectos termodinâmicos e energéticos das soluções de macromoléculas e suas transições estruturais, das reacções biomoleculares, bem como dos aspectos cinéticos das reacções biológicas e da reactividade e catálise enzimática.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Caracterização molecular e estrutural dos estados da matéria: gases, líquidos e sólidos.
2. Introdução à Termodinâmica química. Funções  de estado. Leis da Termodinâmica. Termoquímica. Energia interna, entalpia, energia livre. Equilíbrio químico e temperatura. Actividade.
3. Termodinâmica de soluções de macromoléculas biológicas. Soluções ideais e reais. Potencial químico.
Propriedades coligativas. Estruturas e lei de Raoult e lei de Henry. Pressão osmótica. Parâmetros de caracterização da estrutura macromolecular em solução. Termodinâmica das transições estruturais de proteínas, ácidos nucleicos e membranas. Cooperatividade. Pressão osmótica. Equilíbrio de membrana.
Diálise. Potencial electroquímico.
4. Equilíbrio químico em reacções de sistemas biológicos. Energia livre padrão e constante de equilíbrio.
Potenciais de eléctrodo. Transporte de electrões. Transporte iónico em membranas. Ligação de ligandos a macromoléculas. Cooperatividade.
5. Cinética química. Lei da velocidade, constantes cinéticas e ordem de reacção. Mecanismo da reacção e molecularidade. Meios heterogéneos. Catálise em meios homogéneos e heterogéneos. Dependência da temperatura: energia de actividade e equação de Arrhenius. Estado de transição. Postulado de Hammond. Leis cinéticas para reacções de ordem zero, 1.ª e 2.ª ordem. Exemplos em bioquímica. Reacções complexas, paralelas e consecutivas. Exemplos em bioquímica. Métodos aproximados de obtenção da lei da velocidade. Cinética e equilíbrio químico. Principio da reversibilidade microscópica. Reacções rápidas e seu estudo experimental. Controle por difusão.
6. Catálise enzimática. Cinética de Michaelis-Menten para um substrato e seus limites. Aproximação de pré-equilíbrio e do estado estacionário. Determinação de parâmetros cinéticos. Tipos de inibição -  análise quantitativa. Enzimas alostéricas. Reacções com mais de um substrato. Tipos de mecanismos. Determinação dos parâmetros cinéticos. Detecção experimental de intermediários de reacções enzimáticas. Mecanismos químicos de estabilização do estado de transcrição. Flexibilidade e ajuste induzido. Princípios de catálise: ácido-base, electrostática, iónica, covalente, intra-e intermolecular. Factores entrópicos. Exemplos. Relações estrutura-reactividade.

Docente(s) responsável(eis)

Maria da Conceição Monteiro Pedroso de Lima

Métodos de Avaliação

Contínua
Resolução de problemas: 10.0%
Mini Testes: 30.0%
Exame: 60.0%

Bibliografia

ATKINS, P.W.; LOCKE, John W. (2002). Atkins Physical Chemistry. 7th ed. U.K.: Oxford University Press.

TINOCO, Ignacio; SAUER, Kenneth; WANG, James  [et.al.]. (2002). Physical Chemistry: Principles and Applications in Biological Sciences. 4 th ed. London: Prentice Hall.

HOLDE, Kensal E. van; JOHNSON, Curtis; HO, Pui Shing (2005). Principles of Physical Biochemistry. 2 nd ed. N. Jersey: Prentice Hall.

CHANG, Raymond (2000). Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences. 3 rd ed. University Science Books.

CANTOR, C. R.; and SCHIMMEL, P.R. Freeman (1980). Biophysical Chemistry, Parte II: Techniques for the study of biological Struture and Function. New York.

FERSHT, Alan (1985). Enzyme structure and Mechanism. 2 nd ed. W. H. Freeman and Company.