MARTINS, A. C. V. Explicando Ab Initio a Intensidade de Ativação e Antagonismo do Receptor Glutamatérgico GluR2. 2012. 186 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-15T19:45:54Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_acvmartins.pdf: 19105504 bytes, checksum: f0f159f1a6d20c407175e61df08a65ab (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-04-23T19:59:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_acvmartins.pdf: 19105504 bytes, checksum: f0f159f1a6d20c407175e61df08a65ab (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-23T19:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_acvmartins.pdf: 19105504 bytes, checksum: f0f159f1a6d20c407175e61df08a65ab (MD5) Previous issue date: 2012 / The transmission of nerve impulses occurs through the synapses, involving neurotransmitters and receptors. The ionotropic glutamate receptors GluRs are important ionic channels of the central nervous system, founded in rapid excitation synapses, and related to important cerebral functions like learning and memory. Besides this, GluRs are also associated with important neurological and psychiatric diseases like Alzheimer, Parkinson, epilepsy, cerebral ischemia, amyotrophic lateral sclerosis, and schizophrenia. In this work, we take advantage of the available data in the literature of co-crystallization of the following full agonists glutamate (C5H9NO4) and AMPA (C7H10N2O4), the partial agonist kainate (C10H15NO4) and the antagonist DNQX (C8H2N4O6) with the GluR2 receptor with resolution of 1.9 Å, 1.7 Å, 1.9 Å and 1.8 Å, respectively to study the interaction of these four ligands with GluR2 by means of ab initio computational methods. The absent hydrogens in the GluR2-ligand X-ray diffraction data were inserted through a semi-classical total energy minimization process. Next, the simulations were performed within the scope of the Density Functional Theory (DFT), both in the local density approximation (LDA) as generalized gradient approximation (GGA) for the description of exchange-correlation effects. The use of the molecular fragmentation method with conjugated caps (MFCC) allowed to analyze the interaction between the ligands with each one close and next-closed GluR2 residues. It was also considered the relevance of the screening of the next-closed residues with interact with the ligands, and it was performed an analysis of the interaction energy between the focused residues (close and next-closed) with the atoms of the ligands (results depicted in the BIRD panels), without and with the mediation of water molecules existing in the binding pocket (which allows to determine ab initio the relevance of water in the GluR2-ligands energetic). It was obtained the GluR2-ligand total energy interaction as a function of the distance between the ligand centroid and the residues, which allowed to correlate it to the activation strength and antagonism of the ligands focused. It was demonstrated that it follows the order AMPA > glutamate > kainite > DNQX only when a large enough binding pocket radius is taken into account, explaining the experimental data published on the activation and antagonism of the glutamatergic receptor GluR2 and suggesting the next-closed residues can be important to determine the receptor functioning. For the glutamate, the obtained results point that the most important attractive residues are Arg485, Lys730 (water W39 mediated), Ser654, Leu650 (water W69 mediated), and Lys656 (water W22 mediated); the most important repulsive residues for the glutamate are Glu402 (next-closed water W36 mediated), Glu657 and Asp651 (nex-closed). For AMPA, the most important attractive residues are Arg485, Thr655 (water W134 mediated), Lys730 (water W137 mediated), Lys656 (water W138 mediated), Lys449 and Arg684 (next-closed); the most important repulsive residues for AMPA are Glu402 (water W3 mediated), Asp651 (next-closed, water W96 and W139 mediated), and Glu657 (next-closed, water W140 mediated). For kainate the most important attractive residues are Arg485, Ser654, Thr655 and Arg684 (next-closed); the most important repulsive residues for kainite are Glu402, Glu657 (next-closed, water W78 mediated) and Asp651. For DNQX, the most important attractive residues are Arg485, Glu705 and Tyr450 (water W26 and W137 mediated); the most important repulsive residue for DNQX is Leu498. A pleiade of perspectives related with the obtained results shines, among which one can highlight the possibility to develop glutamatergic agonists and antagonists with specificities related to decrease side effects when used in the treatment of maladies related with the glutamatergic neurotransmission. / A transmissão de impulsos nervosos é feita por meio das sinapses, envolvendo neurotransmissores e receptores. Os receptores ionotrópicos glutamatérgicos (GluRs) são importantes canais iônicos do sistema nervoso central, encontrados em sinapses de excitação rápida, e estão relacionados a funções cerebrais importantes como aprendizado e memória. Além disso, os GluRs também estão associados com certas doenças neurológicas e psiquiátricas, como por exemplo: a doença de Alzheimer, o mal de Parkinson, a epilepsia, o acidente vascular cerebral, a esclerose lateral amiotrófica e a esquizofrenia. Neste trabalho, tiramos vantagem dos dados disponíveis na literatura da co-cristalização dos seguintes agonistas glutamato (C5H9NO4) e AMPA (C7H10N2O4), do agonista parcial cainato (C10H15NO4) e do antagonista DNQX (C8H2N4O6) com o receptor GluR2 com resolução de 1,9 Å, 1,7 Å, 1,9 Å e 1,8 Å, respectivamente, para estudar a interação destes quatro ligantes com a GluR2 por meio de métodos computacionais ab initio. Os hidrogênios ausentes dos dados de difração de raios-X foram colocados através de um processo semi-clássico de minimização da energia total GluR2-ligante. A seguir, as simulações foram feitas usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), tanto ao nível da aproximação da densidade local (LDA), como da aproximação do gradiente generalizado (GGA), para descrição dos efeitos de troca e correlação. A utilização do método de fragmentação molecular com capas conjugadas (MFCC) tornou possível analisar a interação dos ligantes com cada um dos resíduos próximos e pós-próximos do GluR2. Considerou-se também a relevância da blindagem dos resíduos pós-próximos que interagem com os ligantes, bem como se fez uma análise da energia de interação dos resíduos (próximos e pós-próximos) considerados com os átomos dos ligantes (resultados apresentados nos gráficos BIRD), sem e com mediação das moléculas de água existentes no sítio de ligação (o que permite se determinar ab initio a relevância da água na energética da interação ligante-GluR2). Obteve-se a energia total de interação GluR2-ligante em função da distância dos centroides dos ligantes aos resíduos, o que permitiu correlacioná-la à intensidade de ativação e antagonismo dos neurotransmissores em questão. Demonstrou-se que ela segue a ordem AMPA > glutamato > cainato > DNQX somente quando um raio do sítio de ligação suficientemente grande é considerado, o que explica dados experimentais publicados sobre a ativação e antagonismo do receptor glutamatérgico GluR2, sugerindo que os resíduos pós-próximos podem ser importantes para determinar o funcionamento do receptor. Para o glutamato, os resultados obtidos indicam que os resíduos atrativos mais relevantes são: Arg485, Lys730 (mediado pela água W39), Ser654, Leu650 mediado por W69, e Lys656 mediado por W22; os resíduos repulsivos mais relevantes para o glutamato são Glu402 (pós-próximo) mediado por W36, Glu657 e Asp651 (pós-próximos). Para o AMPA os resíduos atrativos mais relevantes são: Arg485, Thr655 mediado por W134, Lys730 mediado por W137, Lys656 mediado por W138, Lys449 e Arg684 (pós-próximos); os resíduos repulsivos mais relevantes para o AMPA são Glu402 mediado por W3, Asp651 mediado por W96 e W139 (pós-próximo), e Glu657 (pós-próximo) mediado por W140. Para o cainato os resíduos atrativos mais relevantes são Arg485, Ser654, Thr655 e Arg684 (pós-próximo); os resíduos repulsivos mais relevantes para o Cainato são Glu402, Glu657 mediado por W78 (pós-próximo) e Asp651. Para o DNQX os resíduos atrativos mais relevantes são Arg485, Glu705 e Tyr450 mediado por W26 e W137; o resíduo repulsivo mais relevante para o DNQX é Leu498. Uma plêiade de perspectivas relacionadas aos resultados obtidos reluz e dentre elas podemos destacar a possibilidade do desenvolvimento de agonistas e antagonistas glutamatérgicos com especificidades voltadas à diminuição de efeitos colaterais quando utilizados no tratamento de doenças relacionadas à neurotransmissão glutamatérgica.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

Made available in DSpace on 2018-08-28T14:05:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_12521_Dissertação preliminar - aluno Sanderley de Jesus Fernandes.pdf: 6980767 bytes, checksum: 5bd9460296d2b94b82444f9d0bfd183c (MD5) Previous issue date: 2018-08-24 / Neste trabalho, apresentamos uma proposta de um plano complementar de atividades ao Livro-Texto sobre Eletrostática, sob a luz dos pressupostos teóricos e metodológicos da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, com a colaboração da Teoria da Motivação no contexto escolar, de José Aloyseo Bzuneck e do método de Ensino Ativo Instrução pelos Colegas (Peer Instruction) de Eric Mazur. A pesquisa foi realizada com alunos da terceira série do ensino médio, em uma escola pública estadual do Espírito Santo, localizada no município de vitória, entre os meses de fevereiro a maio de 2017. Os instrumentos de coleta de dados foram o Pré-Teste, o Pós-Teste, Questionário de Opinião dos Estudantes e as Anotações do Professor. O delineamento escolhido para o trabalho foi o do tipo experimental e a análise dos dados proveniente dos testes, teve enfoque quantitativo. Os dados provenientes do Questionário de Opinião dos Estudantes e das Anotações do Professor foram analisados qualitativamente. Os resultados dos testes estatísticos apontaram que o Plano Complementar elaborado contribuiu para a melhoria do rendimento no Pós-teste dos alunos do Grupo Experimental em relação do Grupo Controle. A análise do Questionário de Opinião dos Estudantes indica que atividades experimentais e recursos multimídias despertam o interesse dos alunos e que o método Instrução pelos Colegas também possui capacidade de engajar os estudantes.

Nesse trabalho investigamos através de simulações numéricas a evolução da composição genética de uma população, dando atenção especial ao processo dinâmico conhecido como catraca de Muller, que é responsável pela degradação da população devido ao acúmulo de mutações deletérias em populações finitas. Consideramos também a genealogia dos indivíduos em uma população sob a ação da catraca de Muller. Ainda, investigamos analiticamente o limite determinístico do modelo, no qual o tamanho da população é infinito, onde o processo da catraca não atua. O relevo replicativo, ou seja, a função que mapeia a carga genética de um indivíduo com a sua probabilidade de reprodução utilizado nesse trabalho é uma generalização do relevo originalmente proposto por Muller para ilustrar o processo da catraca. Adicionamos a esse relevo um parâmetro de epistase que simula a interação entre os sítios das seqüências dos indivíduos. A escolha desse parâmetro determina três tipos possíveis de epistase: (i) sinergística, no qual as mutações ficam cada vez mais deletérias com o número de mutações já existentes; (ii) atenuante, no qual o efeito deletério de uma nova mutação é atenuado; e (iii) multiplicativa, no qual as novas mutações causam danos idênticos, independentemente do número anterior de mutações / In this work we investigate through numerical simulations the evolution of the genetic composition of a population, giving emphasis to the dynamic process termed Muller\'s ratchet, which is responsible for the degradation of the population due to the accumulation of deleterious mutations in finite populations. We consider also the genealogy of the individuals evolving in a population under the effect of the Muller\'s ratchet. In addition, we investigate analytically the deterministic limit of the model, in which the population size is infinite, where ratchet process does not act. The replication landscape, i.e., the function that maps the genetic load of an individual on its probability of reproduction used in this work is a generalization of that originally considered by Muller to illustrate the process of the ratchet. In particular, we add to that landscape a parameter of epistasis that models the interactions among the sites of the sequences of the individuals. The tunning of this parameter determines three different types of epistasis: (i) synergistic, where the mutations become more deleterious with the number of mutations already present; (ii) diminishing, where the deleterious effect of a new mutation is attenuated; and (iii) multiplicative, where the new mutations cause identical damages, independently of the previous number of mutations

A Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) está se definindo como um dos métodos preferidos para diagnóstico e seguimento de inúmeras doenças em Oncologia, Neurologia e Cardiologia. Esta modalidade é realizada com sistemas dedicados e sistemas baseados em câmaras de cintilação, que podem ser também usados em tomografia por emissão de fótons únicos (SPECT). Neste trabalho, efetuamos uma avaliação dos fatores que favorecem a quantificação em imagens PET com câmaras de cintilação em coincidência, caracterizadas por urna menor sensibilidade em relação a sistemas dedicados. Avaliamos as condições de quantificação de imagens sob os modos 2D e 3D de aquisição, obtidas por métodos de reconstrução 2D e 3D diversos e correções associadas. Dados de aquisição foram simulados por método de Monte Carlo empregando parâmetros realistas. Objetos de interesse diversos foram modelados. Imagens foram reconstruídas pelos métodos FBP, ART, MLEM e OSEM e consideramos correções de sensibilidade, normalização de detector, espalhamento e atenuação de radiação. Estabelecemos uma metodologia de avaliação de detectabilidade e recuperação de contrastes em imagens que contemplam, a partir de dois parâmetros mensuráveis, os aspectos mais relevantes em quantificação. Análises visuais também foram consideradas. Verificamos que o modo 3D é mais adequado que 2D na recuperação de baixos contrastes no objeto com a aplicação das correções selecionadas. A detectabilidade de pequenas estruturas está limitada pelos efeitos de volume parcial e pela resolução espacial finita dos sistemas de detecção. Os métodos ART, MLEM e, em particular, OSEM com 8 subconjuntos, apresentam-se adequados para estudos quantitativos no modo 3D. Os parâmetros definidos para avaliação podem ser empregados como indicadores de condições propícias a estudos quantitativos. / Volumetric reconstruction in gamma camera based PET imaging Positron Emission Tomography (PET) is considered as a very useful tool for diagnosing and following several diseases in Oncology, Neurology and Cardiology. Two types of systems are available for this imaging modality: the dedicated systems and those based on gamma camera technology. In this work, we assessed a number of factors affecting the quantitation of gamma camera based PET imaging, characterized by a lower sensitivity compared to those of dedicated systems. We also evaluated image quantitation conditions under 2D and 3D acquisition/reconstruction modes, for different reconstruction methods and associated corrections. Acquisition data were simulated by Monte Carla method, using realistic parameters. Several objects of interest were modelled. We reconstructed slices and volumes using FBP, ART, MLEM and OSEM and also included four corrections: detector sensitivity, detector normalization, scatter and attenuation of annihilation photons. We proposed a method to assess detectability and object contrast recovery by using two measurable parameters. Visual analysis was also considered. We found that 3D mode is more effective than 2D for low contrast recovery when the selected (J corrections are applied. Detectability of small structures is limited by partial volume effects and device finite spatial resolution. ART, MLEM and specially 8-subsets OSEM are the most adequate methods for quantitative studies in 3D mode. The parameter that we have defined may also be used as indicators of suitable conditions for quantitation in images.

O objetivo deste trabalho é a decomposição da resposta forçada de um sistema distribuído de quarta ordeM no tempo, representado pela equação de Timoshenko para vigas. O modelo em estudo considera os efeitos da inércia rotativa e do cisalhamento. E introduzida uma base dinâmica para a obtenção dos modos de vibração, considerando-se determinadas condições iniciais e de contorno. Desenvolvese uma metodologia parasa obtenção da resposta dinâmica. A resposta forçada e caracterizada como uma decomposição da resposta permanente e da resposta livre, que, por sua vez, é induzida pela resposta permanente. Realiza-se o cálculo da resposta forçada para entradas do tipo concentrado e dinâmico. Realizam-se simulações para os modos, para a resposta impulso e para vibrações forçadas em vigas com extremidades apoiada e livre, extremidades fixa e livre e extremidades livre deslizante sujeitas a cargas concentradas e com dinâmica. A análise da resposta freqüência é ilustrada com uma viga fixa-livre. / The goal of this work is the decomposition of the forced response of a fourth order time distributed system, described by Timoshenko model for beams.The model in study considers the effects of rotary inertia and shear deformation. A dynamic basis is introduced for obtaining the vibration modes and for considering initial and boundary conditions. It is developed a methodology for obtaining the dynamidal response. The forced response is characterized as a composition of the permanent and free responses. The free response is induced for the permanent response. The computation of the forced response is done for concentrated and dynamical inputs. Sirnulations were done for cornputing the modes, the impulse response and forced vibrations for supported-free, fixed-free and free-sliding beams under concentrated loads and loads mlth dynamics. Frequency response analysis is illustrated with a fixed-free beam.

O propósito do trabalho é estudar um modelo matemático sobre a p<r pulação de peixes, na situação de represamento de rio. As equações governantes são de tipo parabólico com condições de contorno de Neumann. O problema é abordado de maneira exata utilizando a função de Green, mas a impraticidade da implementação da solução exata, conduz à procura de uma abordagem alternativa. Escolheu-se a abordagem em diferenças mas pode ser utilizado o método de elementos finitos ou de volumes finitos. É feita uma descrição de diversos métodos em diferença em uma e duas dimensões e é considerado o método implícito de direções alternadas pela sua estabilidade incondicional. São feitas simulações numéricas em Matlab, para tentar explicar o comportamento populacional considerando efeitos da migração, bem como a influência de fatores tais como: reprodução, alimentação ou fatores climáticos (temperatura e nível da água). São simuladas numericamente quatro situações diferentes considerando efeitos de migração transversal e longitudinal, e são enunciados os c<r mentários e conclusões pertinentes. / The purpose of this work is to study a mathematical model of a fish population confined in a dam. The governing equations are of parabolic type with Neumann boundary conditions. The problem is analytically solved using the Green fu nction, but the infeasibility of implementation of this exact solution, leads us to seek an alternative approach. Finite difference approach was chosen, but finite elements or volumes methods may be used instead. A description is made of the various difference methods in one and two dimensions and the Alternated Direction Implicit Method is considered because of its unconditional stability. Numerical simulations were made in Matlab, trying to explain the population behaviour considering migration effects, and the infiuence of factor such as reproduction, diet and climatic factors (temperature and water levei) as well. Four different situations are numerically simulated, considering transverse and longitudinal migration, and pertinent comments and conclusions are stated.

O objetivo deste trabalho é a decomposição da resposta forçada de um sistema distribuído de quarta ordeM no tempo, representado pela equação de Timoshenko para vigas. O modelo em estudo considera os efeitos da inércia rotativa e do cisalhamento. E introduzida uma base dinâmica para a obtenção dos modos de vibração, considerando-se determinadas condições iniciais e de contorno. Desenvolvese uma metodologia parasa obtenção da resposta dinâmica. A resposta forçada e caracterizada como uma decomposição da resposta permanente e da resposta livre, que, por sua vez, é induzida pela resposta permanente. Realiza-se o cálculo da resposta forçada para entradas do tipo concentrado e dinâmico. Realizam-se simulações para os modos, para a resposta impulso e para vibrações forçadas em vigas com extremidades apoiada e livre, extremidades fixa e livre e extremidades livre deslizante sujeitas a cargas concentradas e com dinâmica. A análise da resposta freqüência é ilustrada com uma viga fixa-livre. / The goal of this work is the decomposition of the forced response of a fourth order time distributed system, described by Timoshenko model for beams.The model in study considers the effects of rotary inertia and shear deformation. A dynamic basis is introduced for obtaining the vibration modes and for considering initial and boundary conditions. It is developed a methodology for obtaining the dynamidal response. The forced response is characterized as a composition of the permanent and free responses. The free response is induced for the permanent response. The computation of the forced response is done for concentrated and dynamical inputs. Sirnulations were done for cornputing the modes, the impulse response and forced vibrations for supported-free, fixed-free and free-sliding beams under concentrated loads and loads mlth dynamics. Frequency response analysis is illustrated with a fixed-free beam.

Muitas questões de importância biológica ligadas à evolução e filogenias podem ser abordadas por meio de análises estatísticas que utilizam a função de verossimilhança. Para que tais análises sejam feitas, são necessários modelos que designem probabilidades a eventos mutacionais, os modelos de substituição de bases. Como existem diversos destes modelos, critérios estatísticos para escolher entre eles são importantes nessa area. Assim, o objetivo desse trabalho é estudar as propriedades de um dos mais amplamente utilizados critérios para seleção desses modelos, o teste da razão de verossimilhança. Utilizando teoria assintótica, nós propomos um estimador consistente e de baixo custo computacional para o poder do teste. Nós também utilizamos Simulações de Monte Cario para estudar a distribuição da estatística do teste. Além disso, estudamos propriedades dos estimadores de máxima verossimilhança para parâmetros do modelo, como sua distribuição assintótica em casos particulares e cotas inferiores para sua variância. A técnica do Jackknife é utihzada para a correção do vício destes estimadores, com bons resultados. Os modelos de substituição de bases mais utilizados tem pressupostos restritivos sobre o processo de evolução molecular, assim, nós também estudamos alguns modelos mais realistas que permitem variação das taxas de mutação e dependência entre sítios. / Many important biological questions, especially regarding evolutionary history and phylogenies, may be tackled by statistical analysis of DNA sequences that use the likelihood function. In order to make these analysis, statistical models that assign probabilities to mutational events are needed. Since several of these base substitution models exist, statistical methods that choose between models are important in this field. The goal of this dissertation is to study the properties of likelihood ratio tests that compare base substitution models, the most widely used hypothesis tests for this purpose. Through asymptotic theory, we propose a low computational cost consistent estimator for the power of the likelihood ratio test. We also study the distribution of the t e s f s statistic through Monte Cario simulations. Properties of the maximum likehhood estimators for model parameters, such as its asymptotic distribution in special cases and lower bounds for it's variance are presented, as well as the suggestion of using the resampling method Jackknife for bias correction. The widely used base substitution models have strong assumptions about the process of evolution that are not generally valid, thus we also study models that alow for rate variation and dependency between sites.

Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2014-09-09T12:11:00Z No. of bitstreams: 1 Jancarlos Menezes Lapa.pdf: 1255173 bytes, checksum: 8c236b1b39b428cea254726c0f92c368 (MD5) / Approved for entry into archive by Fatima Cleômenis Botelho Maria (botelho@ufba.br) on 2014-09-09T17:16:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Jancarlos Menezes Lapa.pdf: 1255173 bytes, checksum: 8c236b1b39b428cea254726c0f92c368 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-09T17:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jancarlos Menezes Lapa.pdf: 1255173 bytes, checksum: 8c236b1b39b428cea254726c0f92c368 (MD5) / A introdução das Tecnologias da Informação e Comunicação na Educação é um assunto cada vez mais presente no espaço escolar. Seja pela demanda da chegada do equipamento tecnológico às escolas, seja pelo novo perfil do sujeito (educando) no novo milênio. No ensino de Física, tendo em vista suas especificidades enquanto ciência natural, vislumbramos nas simulações computacionais (SC) uma possibilidade viável de ensino e aprendizagem. Neste trabalho apresentamos, após os argumentos teóricos sobre o uso do computador nas aulas de Física, tendo como foco a utilização das simulações, o resultado de uma pesquisa feita junto dez professores de Física do ensino médio da rede particular da cidade de Salvador. Procuramos obter uma maior compreensão a respeito da prática, das concepções e das expectativas destes profissionais sobre a utilização das simulações nas aulas de Física. Esse estudo foi feito em duas etapas. Na primeira foi aplicado um questionário os docentes de Física. De posse dos primeiros resultados foi feita uma entrevista semi-estruturada com os respectivos professores no intuito de esclarecer e aprofundar nossa questão de pesquisa. Examinando os resultados deste trabalho concluímos que apesar da aquisição do equipamento tecnológico pela escola, o docente de Física que faz uso deste recurso se encontra em uma posição de desorientação, tendo em vista a pressão imposta pela instituição baseada em um modismo mercadológico de comunicação de massa., ou por conta da sua pouca formação no uso das TIC. Constatam-se falhas de propósito, de método e de significado na utilização das simulações no ensino de Física. Aspectos sobre a utilização das SC, enquanto espaços interativos de aprendizagem, despontam como novos focos de investigação.