Bioelectroquímica

Métodos de Ensino

No plano curricular a disciplina de Bioeletroquímica corresponde a 6 unidades de crédito e, num semestre de treze semanas, o número total de aulas previstas será de 39 aulas teóricas (3 horas por semana) e 39 aulas práticas (3 horas por semana).

Os métodos de ensino das aulas teóricas e práticas têm como objetivo a aprendizagem global da disciplina.

As aulas são apoiadas em apresentações com textos simples, expondo de forma sintética e estruturada dos principais tópicos, e em diagramas, gráficos, e outro material que se considere de importância para a compreensão da matéria.

O número de aulas atribuídas à cadeira de Bioeletroquímica permite fundamentar o ensino em bases sólidas e aprofundadas de eletroquímica, que são depois utilizadas para a compreensão e clarificação de mecanismos e no desenvolvimento das aplicações mais atuais da bioeletroquímica.

Resultados de Aprendizagem

O objetivo da disciplina de Bioeletroquímica é dar aos alunos a oportunidade de obterem formação numa área da Química com muitas aplicações, nomeadamente no que diz respeito ao estudo de mecanismos de reações de transferência de eletrões de compostos de interesse biológico. Além disso, esta disciplina deverá contribuir para uma maior compreensão das reações heterogéneas de transferência de eletrões e da sua relação com as propriedades de superfície, a estrutura de materiais biológicos e as mutações permanentes ou transitórias observadas por outras metodologias. Os objetivos do programa são os seguintes:

Dar ênfase aos princípios necessários para a compreensão da natureza dos processos de elétrodo e descrever as técnicas eletroquímicas experimentais necessárias para o estudo dos mecanismos dos processos de elétrodo.

Caracterizar a região interfacial entre o elétrodo e a solução, através de modelos teóricos estabelecidos e explicar as propriedades da superfície dos diferentes materiais de elétrodo.

Estudar a cinética e o mecanismo de reações transferência de eletrão de compostos de interesse biológico, e esclarecer os processos metabólicos que envolvem a transferência de eletrões.

Descrever os sensores bioeletroanalíticos e as suas aplicações na quantificação de diferentes compostos.

A extensão dada a cada um destes capítulos será exposta no programa.

Descritores de Dublin

1. Conhecimento e Capacidade de compreensão

1.1. Compreensão e utilização de conceitos em Química

1.2. Compreender a estrutura da disciplina e a ligação com outras.

1.3. Capacidade de sintetizar a informação

2. Aplicação de Conhecimentos e Compreensão

2.1. Aplicar conhecimentos na resolução de problemas em situações novas

2.2. Capacidade para realizar trabalho experimental no laboratório

3. Realização de julgamento/tomada de decisão

3.1. Saber interpretar dados, fundamentar e argumentar oralmente e por escrito determinadas decisões

4. Comunicação

4.1. Compreender e saber utilizar as fontes de informação. Capacidade para pesquisar e utilizar bibliografia

4.2. Saber transmitir adequadamente os conhecimentos adquiridos, mesmo para o público não especialista

5. Competências de auto-aprendizagem

5.1. Capacidade para aprender autonomamente ao longo da vida.

Estágio(s)

Não

Programa

Introdução.
O âmbito da Bioeletroquímica. A origem do potencial elétrico de biomoléculas. As reações de transferência de eletrão em sistemas biológicos.
Fundamentos da transferência de eletrão em interfaces.
Células eletroquímicas: propriedades termodinâmicas e região interfacial. A interface eletroquímica entre biomoléculas. Membranas celulares, potenciais transmembranares, membranas lipídicas de bicamada. Cinética e transporte de massa no mecanismo da reação de transferência de eletrão.
Métodos eletroquímicos.
Técnicas voltamétricas: de varrimento linear, cíclico, com degrau ou impulso e técnicas potenciométricas, impedância. Células eletroquímicas, elétrodos e eletrólitos.
Cinética e mecanismo de transferência de eletrão de compostos de interesse biológico.
Tais como catecolaminas, purinas e pirimidinas, biopolímeros: * proteínas, * ácidos nucleicos e * DNA.
Eletroquímica do impulso nervoso e cardiovascular.
O potencial de ação no impulso nervoso e na contração muscular. Aspectos eletroquímicos da coagulação.
Biocorrosão.
Corrosão microbiana. Corrosão de amálgamas dentárias. Biomateriais e implantes. Biocompatibilidade.
Bioelectroanálise.
Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos: amperométricos ou potenciométricos. Imobilização de enzimas, anticorpos, etc., na superfície de elétrodos. Elétrodos modificados por mediadores.
Miniaturização de biossensores para implantação in vivo.
Detectores eletroquímicos para sistemas de fluxo contínuo e com aplicação em HPLC.
Eletroquímica de fármacos. Mecanismos das reações de oxidação-redução.
Quantificação das alterações no DNA causadas pela interação com fármacos antineoplásicos utilizando métodos eletroquímicos.
Eletroquímica de iões de metais tóxicos e pesticidas em sistemas biológicos e no ambiente.

Docente(s) responsável(eis)

Ana Maria Coelho Ferreira de Oliveira Brett

Métodos de Avaliação

Continua
Resolução de problemas : 10.0%
Trabalho de síntese : 10.0%
Projecto: 30.0%
Exame: 50.0%

Bibliografia

BRETT, C.M.A.; BRETT, A.M. Oliveira (1996). Electroquímica: Princípios, Métodos e Aplicações. Coimbra: Livraria Almedina.

BRETT, C.M.A.; Brett, A.M. Oliveira (1998). Electroanalysis. Oxford: Oxford University Primers. Nº 64.

KISSINGER H.; HEINEMAN, W.R. Ed. (1996). Laboratory techniques in electroanalytical chemistry. NY. Dekker.

G. Cass, Biosensors (1990). A Practical Approach. Oxford: IRL Press, OUP.

HART, J. (1990). Electroanalysis of Biologically Important Compounds. Chichester: Ellis Horwood.

RIU, J.; MAROTO A.; RIUS F.X. (2006). Nanosensors in environmental analysis. Talanta. 69, 288-301.

BRETT, A.M. Oliveira. DNA-based biosensors, in: Comprehensive Analytical Chemistry. Biosensors and Modern Specific Analytical Techniques, L. Gorton, (Ed.), 2005, vol. 44, chapter 4, 179-208.

WANG, J. Carbon-Nanotube Based Electrochemical Biosensors: A Review, Electroanalysis. 2005, 17, 7-14.