A estrutura e o comportamento de proteínas são de grande interesse a uma infinidade de áreas de conhecimento, com especial destaque para alimentação e saúde. As proteínas compõem uma fundamental classe de moléculas biológicas, com capacidade para interagir com diversas outras estruturas e formar complexos. Dois tópicos principais são abordados neste trabalho: (a) avaliação da formação de complexos entre três proteínas do soro do leite (-lactoalbumina, -lactoglobulina e lactoferrina) em diferentes condições experimentais de força iônica e pH da solução através de derivadas da energia livre e (b) avaliação de aspectos relacionados com a fundamentação teórica dos modelos moleculares com granularidade grossa e uso do dielétrico contínuo empregados para estudo do fenômeno da complexação molecular, através da análise, em larga escala, da correlação de cargas em proteínas disponíveis no banco de dados de proteínas. Os estudos teóricos de complexação foram realizados através do emprego de simulações Monte Carlo Metropolis, com o modelo do solvente contínuo, constante dielétrica homogênea e sal implicitamente descrito. Os estudos de complexação permitem compreender os mecanismos moleculares envolvidos, elucidando, inclusive, controvérsias experimentais e oferecendo orientação para aplicações. Já os resultados do estudo de correlação de cargas em estruturas experimentais de proteínas permitem justificar as aproximações do modelo. / The structure and behavior of proteins are of great interest for a number of science fields, with special emphasis to food industry and health. Proteins comprise a fundamental group of biological molecules, with the capacity of interacting with several other structures and creating complexes. Two major topics are covered in this study: (a) evaluation of complex formation among three whey proteins (-lactalbumin, -lactoglobulin and lactoferrin) under different experimental conditions of ionic strength and pH of solution through free energy derivatives and (b) evaluation of features related to the theoretical basis of the coarse-grained molecular models and the use of continuous dielectric which are employed to investigate the molecular complexation phenomenon, through analysis, on a large scale, of charge correlation in proteins available in the protein data bank. The theoretical studies of complexation were performed through the use of Monte Carlo Metropolis simulations, with continuous solvent model, homogeneous dielectric constant and salt implicitly described. The complexation studies allow to understand the molecular mechanisms involved, also elucidating experimental controversies and offering orientation to applications; whereas the results of the charge correlation study in experimental structure of proteins allow justify the approximations of the model.

O galato de lantânio contendo substituições parciais de estrôncio e magnésio (La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ) apresenta estrutura tipo perovsquita e alta condutividade para íons de oxigênio. Outras características desta cerâmica são o extenso domínio eletrolítico e a baixa condutividade eletrônica. É um material promissor para uso como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido que operam em temperaturas intermediárias, devido sua alta condutividade iônica e estabilidade em uma ampla faixa de pressão parcial de oxigênio. Neste trabalho, a composição La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O3-δ foi preparada pelo método convencional de mistura de óxidos a partir de diferentes rotas e pelo método de complexação de cátions. As amostras foram consolidadas pelo método convencional de sinterização e por sinterização rápida. Pelo método de mistura de óxidos foi possível obter a fase ortorrômbica do LSGM, mas não foi possível eliminar as fases SrLaGaO4, La4Ga2O9 e SrLaGa3O7, independente das condições de sinterização utilizadas. Precipitados de óxido de magnésio foram observados nas amostras preparadas pelos dois métodos de síntese empregados identificados apenas por microscopia eletrônica de varredura. As densidades obtidas foram superiores a 97% da densidade teórica em amostras sinterizadas a 1450 °C/4 h, para os materiais preparados por mistura de óxidos. Amostras preparadas por método de complexação de cátions e aquelas consolidadas por sinterização rápida apresentaram menores valores de densidade. Grãos de tamanhos micrométricos foram obtidos para os dois métodos de sinterização. Amostras calcinadas a 1250°C apresentaram maiores densidades e maiores valores de condutividade iônica dos grãos e dos contornos de grãos, quando comparadas com as demais amostras. / Lanthanum gallate with partial substitution on La and Ga sites (La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ) has perovskite structure and high oxide-ion conductivity. Other properties of this ceramic material comprise a relatively wide electrolytic domain and low electron conductivity. Doped lanthanum gallate is a potential solid electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cells due to its high ionic conductivity and stability in a wide range of oxygen partial pressure. In this work, the composition La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ was prepared by the conventional method of mixing of the starting oxides followed by different processing routes and by the cation complexation method. The ceramic specimens were consolidated by conventional sintering and by fast firing. All specimens prepared by solid state reaction show the characteristic orthorhombic phase of lanthanum gallate and SrLaGaO4, La4Ga2O9 and SrLaGa3O7 secondary phases, independent on the method of sintering. Energy dispersive X-ray spectroscopy coupled to scanning electron microscopy evidenced that all prepared specimens contain MgO grains precipitated along the grain boundaries. High relative densities were obtained for specimens prepared by solid state reaction and consolidated by conventional sintering at 1450 °C/4 h. All specimens exhibit micron sized grains independent on the sintering method. The highest values of relative density and ionic conductivity were obtained for specimens calcined at 1250°C.

This study aimed to understand the interactions between humic substances extracted from peat and metallic species, of the National Park of Itabaiana - SE, seeking a further application in the remediation of soil, surface water contaminated by agricultural activities. We collected samples of soil, fertilizer and peat and characterized by the organic matter content, elemental analysis, pH and concentrations of metals, and for peat analysis was performed in the infrared spectroscopic and complexation capacity of humic substances peat with potentially toxic metals (Ni, Pb, Cu and Mn). In surface water samples were analyzed for major physico-chemical parameters and metal concentrations. Soil samples (2.62%) and poultry manure (13.77%) analyzed showed low levels of organic matter, the goat manure (72.72%) and the mixture of castor bean and goat manure (75.56%) showed high levels of organic matter. The concentrations of the metals Ni, Cr and Cd in samples of soil, fertilizers, except for the castor-oil sample, surface water Pb, Ni, Cd, Al, Cu and Mn exceeded the limits provided by law. The peat samples collected at depth higher (40 to 60 cm) had organic matter content and C / N ratio higher indicating that the organic matter is more decomposed and humified. The infrared spectra in the region of humic substances showed absorption bands more intense than those of peat. The metals Fe, K and Na showed higher concentrations at depth 0-20 cm, while others (Cd, Pb and Mo) were below the limit of quantification, the Ni remained constant at all depths (0-20, 20-40 , 40 - 60 cm). The values of complexing capacity of humic substances of peat for metal species in this study was 1.06, 1.53, 1.84, 2.06 mmol g-1 SH; for Pb, Cu, Ni and Mn respectively indicating a optimal interaction of humic substances extracted from peat of the National Park of Itabaiana-SE. / Este trabalho teve como objetivo compreender as interações entre substâncias húmicas extraídas de turfas e espécies metálicas, do Parque Nacional Serra de Itabaiana SE, visando uma posterior aplicação na remediação de solos, águas superficiais contaminadas com metais potencialmente tóxicos pelas atividades agrícolas na região do açude Macela, Itabaiana - SE. Foram coletadas amostras de solo, fertilizantes e turfa e caracterizadas por meio do teor de matéria orgânica, análise elementar, pH e concentrações de metais, sendo que, para a turfa foi feita análise espectroscópica na região do infravermelho e a capacidade de complexação das substâncias húmicas de turfa com metais potencialmente tóxicos (Ni, Pb, Cu e Mn). Foram coletadas amostras de águas superficiais e analisados os principais parâmetros físico-químicos e as concentrações de metais. As amostras de solo (2,62 %) e esterco de aves (13,77 %), analisadas apresentaram baixos teores de matéria orgânica, as de esterco caprino (72,72 %) e as da mistura torta de mamona e esterco caprino (75,56 %) apresentaram altos teores de matéria orgânica. As concentrações dos metais Ni, Cr e Cd nas amostras de solo, fertilizantes, exceto na amostra torta de mamona, nas amostras de águas superficiais Pb, Ni, Cd, Al, Cu e Mn excederam os limites apresentados pelas legislações. As amostras de turfa coletadas em profundidade mais elevada (40 - 60 cm) apresentaram teor de matéria orgânica e a razão C/N mais elevada indicando que a matéria orgânica está mais decomposta e humificada. Os espectros na região do infravermelho das substâncias húmicas apresentaram bandas de absorção mais intensas do que as de turfa. Os metais Fe, K e Na apresentaram concentrações superiores na profundidade 0 - 20 cm, enquanto outros (Cd, Mo e Pb) ficaram abaixo do limite de quantificação, o Ni manteve-se constante em todas as profundidades (0 20; 20 40; 40 - 60 cm). Os valores da capacidade de complexação das substâncias húmicas de turfa por espécies metálicas neste trabalho foi 1,06; 1,53; 1,84; 2,06 mmol g-1 SH; para o Pb, Cu, Ni e Mn respectivamente indicando uma ótima interação das substâncias húmicas extraídas de turfa do Parque Nacional Serra de Itabaiana-SE.

Theoretical studies of the molecular mechanisms responsible for the formation and stability of protein complexes have gained importance due to their practical applications in the understanding of the molecular basis of several diseases, in protein engineering and biotechnology. The objective of this project is to critically analyze and refine a coarse-grained force field for protein-protein interactions based on experimental thermodynamic properties and to apply it to cancer-related S100A4 protein system. Our ultimate goal is to generate knowledge for a better understanding of the physical mechanisms responsible for the association of particular proteins in different environments. We studied the role of short and long-range interactions on the complexation of homo-associations. Furthermore, we analyzed the influence of the pH and its correlation with the charge regulation mechanism. We analyzed and refined the adjustable Lennard-Jones parameter for a mesoscopic model based on experimental second virial data for lysozyme, chymotrypsinogen, and ribonuclease A via Monte Carlo simulations. From of that, the S100A3 protein was used to test the new calibrated parameters. Finally, we evaluated the dimerization process of S100A4 proteins, observing the role of physical-chemistry variables involved in the thermodynamical stability of different oligomers. / Estudos teóricos dos mecanismos moleculares responsáveis pela formação e estabilidade dos complexos de proteínas vêm ganhando importância devido às suas aplicações práticas no entendimento da base molecular de várias doenças, em engenharia de proteínas e biotecnologia. O objetivo deste projeto é analisar criticamente e aperfeiçoar um campo de força de granulidade grossa para interação proteína-proteína com base em propriedades termodinâmicas experimentais e aplicá-lo ao sistema proteico S100A4 relacionado com o câncer. Nosso objetivo final é gerar conhecimento para uma melhor compreensão dos mecanismos físicos responsáveis pelas associações de proteínas particulares em diferentes ambientes. Estudamos o papel das interações de curto e longo alcance na complexação de homo-associações. Além disso, analisamos a influência do pH e sua correlação com o mecanismo de regulação de cargas. Por meio de simulações Monte Carlo, analisamos e refinamos o parametro ajustável de Lennard-Jones para um modelo mesoscópico, usando dados experimentais do segundo virial para a lisozima, o quimotripsinogênio e a ribonuclease A. A partir disso, a proteína S100A3 foi usada para testar os novos parâmetros calibrados. Finalmente, foi avaliado o processo de dimerização das proteínas S100A4, observando o papel de algumas variáveis físico-químicas envolvidas na estabilidade termondinâmica de diferentes oligómeros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSPG.pdf: 896184 bytes, checksum: 0237c1553b20f09b9264cf38e782d113 (MD5) Previous issue date: 2004-06-30 / The influence of phytoplankton and their excreted materials in natural waters have been considered important issues among metal speciation studies. This work focused on the potential influence of the high molecular weight materials excreted by dominant phytoplankton species of Barra Bonita reservoir (Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa and Aulacoseira granulata) in the speciation and complexation of Cu and Cd. Therefore, this study comprised field and laboratory studies. Seasonal samplings were made during a period of two years in the reservoir. The total, ionic and organic concentrations of Cu and Cd were determined, as well as the complexation parameters with ligands present in the reservoir water. Also, the dissolved organic carbon and physico-chemical parameters of the water column were obtained. A speciation model was applied to metal complexation parameters and total metal concentrations obtained in field investigations. Laboratory cultures of the selected microalgae were made to obtain high molecular weight excreted materials. In a similar manner, the high molecular weight materials were isolated from the reservoir water. These materials were analysed for metal complexation with Cu and Cd, monosaccharide composition and elemental analysis (C, H, N and S). In the reservoir water, Cd speciation was dominated by ionic species, while Cu was mostly associated to the dissolved organic matter. Seasonal samplings presented Cu ligands with similar complexation parameters for the entire period studied. Cd complexation was not detected in the reservoir water. The speciation model resulted in similar Cu2+ concentration to the mean value obtained in field analyses, and indicated higher Cu association to the ligands of the reservoir water. Cu was complexed by all high molecular weight materials studied, while Cd was complexed solely by the cyanophyte materials. Higher proportions of acid monosaccharides in the high molecular weight materials corresponded to higher Cu and Cd complexation parameters, whereas no relation between C, H, N and S proportions and metal complexation properties of the high molecular weight materials was observed. The excreted materials of dominant microalgae from Barra Bonita reservoir had Cu ligands with intermediate to weak binding strength, as those present in the reservoir water. These results indicate the potential influence of such organic materials in metal speciation, bioavailability and mobility of metals with similar behaviour to that of Cu in the reservoir water. / A influência do fitoplâncton e de seus produtos excretados resultantes da fotossíntese em corpos d'água têm sido o enfoque de vários trabalhos que investigam a especiação e o destino de metais. Este estudo teve como hipótese a potencial influência dos materiais de alta massa molecular excretados por três espécies fitoplanctônicas (Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa e Aulacoseira granulata), dominantes no reservatório de Barra Bonita, em relação à especiação e complexação dos metais Cu e Cd na água do reservatório. Para tanto o estudo foi dividido em investigações de campo e experimentos de laboratório. Coletas sazonais por um período de dois anos no reservatório foram avaliadas quanto às espécies dissolvidas totais, orgânicas e iônicas de Cu e Cd, a determinação dos parâmetros de complexação destes metais com ligantes presentes na água, assim como o conteúdo de carbono orgânico dissolvido e os parâmetros físico-químicos da coluna d água. Uma modelagem da especiação química dos metais estudados foi feita com o uso das concentrações totais e os parâmetros de complexação adquiridos nas coletas sazonais. No laboratório foram obtidos os materiais de alta massa molecular excretados em cultivos das microalgas selecionadas, e o material de alta massa molecular dissolvido na água do reservatório, isolado seguindo-se o mesmo procedimento usado para os excretados algais. Estes materiais foram analisados quanto aos parâmetros de complexação com Cu e Cd, e composição monossacarídica e elementar (C, H, N e S). A especiação do Cd na água do reservatório foi dominada por formas iônicas, enquanto o Cu estava em grande maioria associado à matéria orgânica dissolvida. A água do reservatório apresentou, nas coletas sazonais, ligantes para Cu com parâmetros de complexação semelhantes em todo o período estudado. Nas condições experimentais empregadas, não foi detectada a complexação de Cd com ligantes oriundos da água do reservatório. A modelagem da especiação de Cu resultou em uma concentração semelhante de Cu2+ àquela medida em amostras de campo, e maior associação do Cu aos ligantes caracterizados neste estudo. O Cu foi complexado tanto pelos materiais de alta massa molecular das microalgas como também pela água do reservatório, enquanto o Cd foi complexado somente pelo material excretado pelas cianofíceas. Maiores proporções de monossacarídeos ácidos nos materiais corresponderam a parâmetros de complexação de Cu e Cd com valores mais elevados. No entanto, não foi observada uma relação entre as proporções de C, H, N e S e a complexação dos metais. Os excretados das microalgas dominantes no reservatório apresentaram ligantes para Cu com força de associação de intermediária a fraca, assim como os ligantes presentes no reservatório. Estes resultados confirmam o potencial de influência dos excretados na especiação, mobilidade e destino de metais com comportamento semelhante ao Cu, no reservatório de Barra Bonita.

Theoretical studies of the molecular mechanisms responsible for the formation and stability of protein complexes have gained importance due to their practical applications in the understanding of the molecular basis of several diseases, in protein engineering and biotechnology. The objective of this project is to critically analyze and refine a coarse-grained force field for protein-protein interactions based on experimental thermodynamic properties and to apply it to cancer-related S100A4 protein system. Our ultimate goal is to generate knowledge for a better understanding of the physical mechanisms responsible for the association of particular proteins in different environments. We studied the role of short and long-range interactions on the complexation of homo-associations. Furthermore, we analyzed the influence of the pH and its correlation with the charge regulation mechanism. We analyzed and refined the adjustable Lennard-Jones parameter for a mesoscopic model based on experimental second virial data for lysozyme, chymotrypsinogen, and ribonuclease A via Monte Carlo simulations. From of that, the S100A3 protein was used to test the new calibrated parameters. Finally, we evaluated the dimerization process of S100A4 proteins, observing the role of physical-chemistry variables involved in the thermodynamical stability of different oligomers. / Estudos teóricos dos mecanismos moleculares responsáveis pela formação e estabilidade dos complexos de proteínas vêm ganhando importância devido às suas aplicações práticas no entendimento da base molecular de várias doenças, em engenharia de proteínas e biotecnologia. O objetivo deste projeto é analisar criticamente e aperfeiçoar um campo de força de granulidade grossa para interação proteína-proteína com base em propriedades termodinâmicas experimentais e aplicá-lo ao sistema proteico S100A4 relacionado com o câncer. Nosso objetivo final é gerar conhecimento para uma melhor compreensão dos mecanismos físicos responsáveis pelas associações de proteínas particulares em diferentes ambientes. Estudamos o papel das interações de curto e longo alcance na complexação de homo-associações. Além disso, analisamos a influência do pH e sua correlação com o mecanismo de regulação de cargas. Por meio de simulações Monte Carlo, analisamos e refinamos o parametro ajustável de Lennard-Jones para um modelo mesoscópico, usando dados experimentais do segundo virial para a lisozima, o quimotripsinogênio e a ribonuclease A. A partir disso, a proteína S100A3 foi usada para testar os novos parâmetros calibrados. Finalmente, foi avaliado o processo de dimerização das proteínas S100A4, observando o papel de algumas variáveis físico-químicas envolvidas na estabilidade termondinâmica de diferentes oligómeros.

O difosfato de cloroquina é um fármaco antimalárico, de conhecida fotossensibilidade. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver, caracterizar e avaliar a fotodegradação de complexos binários e ternários de difosfato cloroquina. Para tanto, foi desenvolvida uma metodologia analítica que permitiu identificar e quantificar o fármaco por CLAE com detecção UV, que mostrou seletividade, além de adequada especificidade, sensibilidade, linearidade, precisão exatidão, frente a seus respectivos produtos de degradação e fotodegradação. Os complexos com β-ciclodextrina e HP-β-ciclodextrina obtidos não foram capazes proteger o fármaco da degradação promovida pela luz nos meios água, HCI 0,1N e tampão fosfato pH 6,8. Em HCI 0,1N verificou-se que alguns complexos capazes, inclusive, de acelerar a degradação promovida pela luz. Foram também realizados estudos de recristalização do fármaco em diferentes solventes para avaliar o impacto sobre suas características físico-químicas, os quais resultaram possíveis modificações cristalinas observadas mediante técnica de DSC quando foram utilizados etanol e clorofórmio como solventes para o processo. / The chloroquine diphosphate is an antimalarial drug of know photosensibility. The present work had as objective to development, characterize and evaluate photodegradation of binary and ternary complex of chloroquine diphosphate. For such a way, an analytical methodology was developed that allowed to identify and quantify the drug for CLAE with detection UV, that showed good selectivity, beyond adjusted specificity, sensitivity, linearity, precision and accuracy, front its respective products of degradation and photodegradation. The complexes with &#946-ciclodextrin and HP-&#946-ciclodextrin had not been capable to protect the drug of the degradation promoted by the light in solvent water, HCl 0,1N and buffer phosphate pH 6,8. In HCl 0,1N is verified that some complex are capable to speed up the degradation promoted by the light. Also studies of recrystallization of the drug in different solvents were carried trough to evaluate the impact on its physical-chemistry characteristics, which had resulted in possible observed by DSC crystalline modifications technique when ethanol and chloroform had been used as solvent for the process.

O difosfato de cloroquina é um fármaco antimalárico, de conhecida fotossensibilidade. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver, caracterizar e avaliar a fotodegradação de complexos binários e ternários de difosfato cloroquina. Para tanto, foi desenvolvida uma metodologia analítica que permitiu identificar e quantificar o fármaco por CLAE com detecção UV, que mostrou seletividade, além de adequada especificidade, sensibilidade, linearidade, precisão exatidão, frente a seus respectivos produtos de degradação e fotodegradação. Os complexos com β-ciclodextrina e HP-β-ciclodextrina obtidos não foram capazes proteger o fármaco da degradação promovida pela luz nos meios água, HCI 0,1N e tampão fosfato pH 6,8. Em HCI 0,1N verificou-se que alguns complexos capazes, inclusive, de acelerar a degradação promovida pela luz. Foram também realizados estudos de recristalização do fármaco em diferentes solventes para avaliar o impacto sobre suas características físico-químicas, os quais resultaram possíveis modificações cristalinas observadas mediante técnica de DSC quando foram utilizados etanol e clorofórmio como solventes para o processo. / The chloroquine diphosphate is an antimalarial drug of know photosensibility. The present work had as objective to development, characterize and evaluate photodegradation of binary and ternary complex of chloroquine diphosphate. For such a way, an analytical methodology was developed that allowed to identify and quantify the drug for CLAE with detection UV, that showed good selectivity, beyond adjusted specificity, sensitivity, linearity, precision and accuracy, front its respective products of degradation and photodegradation. The complexes with &#946-ciclodextrin and HP-&#946-ciclodextrin had not been capable to protect the drug of the degradation promoted by the light in solvent water, HCl 0,1N and buffer phosphate pH 6,8. In HCl 0,1N is verified that some complex are capable to speed up the degradation promoted by the light. Also studies of recrystallization of the drug in different solvents were carried trough to evaluate the impact on its physical-chemistry characteristics, which had resulted in possible observed by DSC crystalline modifications technique when ethanol and chloroform had been used as solvent for the process.