Espectroscopia Biomolecular

Conhecimentos de Base Recomendados

Física, Bioquímica Introdutória, Bioquímica I.

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 na internet), e esclarecimento de dúvidas.

Resultados de Aprendizagem

Esta unidade curricular tem por objectivo proporcionar aos alunos os conceitos básicos das técnicas espectroscópicas mais importantes, a capacidade de interpretar espectros básicos de moléculas simples e o modo como os parâmetros espectroscópicos obtidos são utilizados em bioquímica estrutural. Algumas destas técnicas são também fundamentais como aplicação em imageologia médica. As técnicas espectroscópicas cobertas são: ressonância magnética nuclear e ressonância paramagnética electrónica, espectroscopia de absorção electrónica, dicroísmo circular, luminescência, espectroscopia vibracional (absorção no infravermelho e Raman), difracção de raios-X e espectrometria de massa. Assim, o aluno deverá ser capaz de aplicar as técnicas espectroscópicas fundamentais à caracterização estrutural e dinâmica de biomoléculas.

Estágio(s)

Não

Programa

1- Introdução à Espectroscopia Molecular. Interacção da radiação com a matéria. Tipos de radiação e de espectros. Características gerais.
2- Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear. Introdução às bases físicas da RMN. Espectrómetro RMN. Parâmetros espectrais e o seu conteúdo informativo. Exemplos em sistemas biológicos. Deslocamento químico. Constante de acoplamento. Excitação e relaxação magnética. Experiências de um pulso e de dois pulsos. Efeitos da permuta química. Transferência de magnetização. RMN a duas dimensões. Aplicações na elucidação estrutural em pequenas moléculas, peptídeos, proteínas, ácidos nucleicos e membranas biológicas. Estudos metabólicos e clínicos por RMN. Introdução à imagem médica por ressonância magnética (IRM). Agentes de contraste.
3- Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Electrónica. Bases físicas e instrumentação. Parâmetros espectrais e o seu conteúdo informativo. Valor de g, relaxação e estrutura hiperfina dos espectros. Aplicações em Biologia e Medicina. Armadilhas de spin. Sondas de spin em Biofísica. RPE de metais de transição em metaloproteínas.
4- Espectroscopia de absorção electrónica e dicroísmo circular. Cromóforos no ultra-violeta e visível. Aspectos instrumentais. Parâmetros dos espectros. Regras de selecção e intensidade de transições electrónicas. Espectros de biopolímeros – proteínas, ácidos nucleicos. Hipocromismo. Actividade óptica das bandas de transição electrónica – rotação óptica e dicroísmo circular. Efeito Cotton. Estrutura secundária de proteínas por dicroísmo circular.
5- Espectroscopia de Luminescência. Fluorescência e fosforescência. Conversão inter-sistemas. Tempos de vida e transições entre estados. Processos de desactivação não radiativos. Desvio de Stokes. Efeitos ambientais. Rendimento quântico de fluorescência. Factores que afectam a intensidade de fluorescência. Sondas de polaridade. Aplicações biofísicas. Quenching dinâmico. Processos controlados por difusão. Aplicações em Biofísica.
6- Espectroscopia de Infravermelho. Parâmetros experimentais. Lei de Hooke e oscilador harmónico. Níveis de energia vibracional. Energia de ponto zero. Vibrações não harmónicas. Transições vibracionais. Modos normais de vibração. Moléculas poliatómicas. Frequências características de grupos. Região de impressão digital. Exemplos e Aplicações.
7- Técnicas de Dispersão da Luz. Dispersão da luz pela matéria. Dispersão elástica de Rayleigh. Dispersão por uma rede de partículas. Dispersão e difracção da luz por cristais – raios X, neutrões – factores atómicos. Equação de Bragg. Difractogramas e mapas de densidade electrónica. Difracção de electrões e Microscopia Electrónica. Dispersão da luz em solução. Dispersão inelástica - dinâmica e Raman. Transições vibracionais. Espectros Raman de ressonância.
8- Espectrometria de Massa. Introdução às bases físicas da espectrometria de massa. Aplicações biológicas. Estrutura e interacção de proteínas. Proteómica e metabonómica.

Docente(s) responsável(eis)

Carlos Frederico de Gusmão Campos Geraldes

Métodos de Avaliação

Contínua
Resolução de problemas: 10.0%
Mini Testes: 20.0%
Exame: 70.0%

Bibliografia

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