Um potencial de interação para o estudo de materiais e simulações por dinâmica molecular

The Vashishta-Rahman effective interaction potential, based on the Pauling's concept of "ionic radii", has been successfully employed to investigate structural and dynamical properties of different classes of material. By celebrating Pauling's birth centenary, we review the building up of the Vashishta-Rahman potential and we present molecular-dynamics simulation results for structure and dynamics of superionic materials, chalcogenide glasses and metallic oxides.

Estudo da estrutura e da solvatação do HNP-3, um antibiótico natural, por dinâmica molecular

The structure and hydration of the HNP-3 have been derived from molecular dynamics data using root mean square deviation, radial and energy distributions. Three antiparallel beta sheets were found to be preserved. 15 intramolecular hydrogen bonds were identified together with 36 hydrogen bonds on the backbone and 35 on the side chain atoms. From the point of view of the hydration dynamics, the analysis shows a high solvent accessibility of the monomer and attractive interactions with water molecules.

Bases moleculares da ação anti-inflamatória dos ácidos oleanólico e ursólico sobre as isoformas da ciclo-oxigenase por docking e dinâmica molecular

The triterpenoids oleanolic (OA) and ursolic (UA) acids show non-selective antiinflamatory activity in vitro for cyclooxygenase (COX) isoforms. 3D conformations of OA and UA, with three possible orientations (1, 1' and 2) in the active site of isoforms COX, obtained by docking, were submitted to molecular dynamics. The results show that orientation 2 of the OA in COX-2 is more favorable because orientation 1 moved away from the active site. The carboxylate group of OA interact by hydrogen bonds with Ser353 and with Phe357 and Leu359, mediated by water, while hydroxyl in C-3 interact by hydrogen bond, mediated by water, with Tyr385.

Dinâmica molecular: teoria e aplicações em planejamento de fármacos

Dinâmica Molecular (DM) é uma ferramenta computacional poderosa usada em Química Medicinal para o planejamento racional de fármacos. DM é uma extensão da Mecânica Molecular, onde o comportamento dinâmico de um sistema molecular é simulado através da integração numérica das equações de movimento. Esta técnica tem sido usada extensivamente para auxiliar e complementar o planejamento de novos ligantes de um alvo terapêutico, bem como estimar a sua potência. Este artigo enfoca a teoria básica da DM clássica e suas importantes aplicações no planejamento racional de potenciais compostos bioativos, particularmente compostos com atividade anti-HIV.

Aplicação da espectroscopia de ressonância magnética nuclear para estudos de difusão molecular em líquidos: a técnica DOSY

Diffusion coefficients provide uniquely detailed and easily interpreted information on molecular organization and phase structure. They are quite sensitive to structural changes, and to binding and association phenomena, in particular for liquid colloidal or macromolecular systems. This paper describes the principles of diffusion measurements in liquids by pulsed magnetic field gradient spin-echo (PFG-SE) NMR spectroscopy. The important PFG-SE technique known as DOSY is presented and discussed. This is a noninvasive technique that can provide individual multicomponent translational diffusion coefficients with good precision in a few minutes, without the need for radioactive isotopic labelling.

Avaliação microbiológica e molecular de líquidos articulares e peri-articulares de suínos

No presente estudo coletaram-se 115 amostras de líquido articular e peri-articular de suínos com suspeita clínica de doença articular oriundos de maternidade (30,43%), creche (44,35%) e crescimento/terminação (25,22%) de Sistemas Intensivos de Produção de Suínos (SIPs) para avaliação microbiológica e molecular. Observaram-se 57 (49,5%) amostras positivas em pelo menos uma das técnicas. No isolamento microbiano, 39,13% das amostras foram positivas, sendo Streptococcus spp. (19,72%), Arcabobacterium pyogenes (18,13%) e Escherichia coli (12,68%) os mais frequentes, havendo também a presença de Candida sp. (2,6%). Na técnica de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), em 20% das amostras foram detectados microrganismos com uma maior ocorrência de Mycoplasma hyosinoviae (34,09%), Erysipelotrix tonsilarum (20,45%) e Haemophilus parasuis (15,90%). Os microrganismos mais frequentemente isolados em animais com artrite, apresentaram distribuição em todas as faixas etárias, entretanto a fase de crescimento/terminação apresentou maior percentual (69%) de amostras positivas. Streptococcus spp. ocorreu em todas as fases sendo o microrganismo mais detectado. M. hyosinoviae foi observado principalmente em animais de creche. Na fase de crescimento/terminação as bactérias predominantes foram A. pyogenes, H. parasuis e E. tonsilarum. Aproximadamente metade dos casos foi negativo o que indica a provável ocorrência de processos degenerativos como a osteocondrose, embora a participação de infecções articulares e peri-articulares possam representar grandes perdas com menor ou maior impacto dependendo da fase de criação. Problemas articulares e/ou peri-articulares de origem infecciosas foram encontrados em todas as propriedades estudadas. O principal agente foi M. hyosynoviae, principalmente na creche, porém não se pode descartar o envolvimento de problemas degenerativos em associação.

A dinâmica de populações microbiológicas na estabilização aeróbia de resíduos orgânicos de fecularias de mandioca

No presente trabalho foi estudada a biologia da estabilização aeróbia de resíduos da extração industrial de amido e farinhas, das raízes de «mandioca brava» (Manihot esculenta), planta nativa do Brasil e de grande importância econômica dado seu alto valor nutritivo. Os resíduos líquidos dessa extração apresentam elevado teor de matéria orgânica proteica e possuem ácido cianídrico, sendo inconveniente, por essas razões, seu lançamento aos rios sem prévia estabilização. Essa estabilização tem sido obtida, satisfatoriamente, por intermédio de instalações de valos de oxidação. Os objetivos almejados com o estudo da biologia do sistema eram, principalmente: 1. Conhecer a composição biológica e a estrutura microscópica dos flocos formados por aeração; 2. Determinar as causas e, eventualmente, o processo de correção do fenômeno do intumescimento do lôdo («bulking») que freqüentemente ocorre nessas instalações; 3. Determinar a seqüência de populações microbiológicas que se desenvolvem no decorrer do processo de estabilização, de modo a possibilitar o controle microscópico da eficiência do sistema de tratamento. Através da aeração do resíduo, em laboratório e comparando os resultados da análise microscópica com os dados que permitiam verificar a evolução do processo de estabilização, foi possível obter-se os seguintes resultados: 1. Os flocos são constituídos de uma massa biológica em que predominam fungos filamentosos (Fig. 2). 2. Êsses flocos, sendo pouco compactos, originam o fenômeno do intumescimento. 3. A adição de fósforo ao sistema produz modificação radical na biologia e na estrutura dos flocos, determinando predominância de bactérias, formação de flocos compactos e desaparecimento do fenômeno de intumescimento (Fig. 1; Fig. 2c). 4. Foi estabelecida a seqüência de microrganismos bem como as suas relações de natureza ecológica com as distintas etapas na evolução do processo de estabilização de modo a permitir o reconhecimento microscópico dessas etapas e controle do funcionamento e eficiência do sistema (Fig. 3).

Dinâmica do nitrogênio no solo e produção de fitomassa por plantas de cobertura no outono/inverno com o uso de dejetos de suínos

O uso de dejetos de suínos que antecede a instalação das plantas de cobertura de solo no outono/inverno é uma prática cada vez mais freqüente na região Sul do Brasil, cujos efeitos no solo e nas plantas são ainda pouco avaliados pela pesquisa. O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica do N no solo e a produção de plantas de cobertura com o uso de dejetos de suínos no outono/inverno. O trabalho foi desenvolvido durante o ano agrícola de 2000, em área experimental do Departamento de Solos da UFSM, RS. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas e três repetições. As parcelas foram constituídas por aveia preta, pelo consórcio de aveia preta (30 %) + ervilhaca comum (70 %) e pela vegetação espontânea da área (pousio). Nas subparcelas, foram aplicadas quatro doses de dejetos de suínos (0, 20, 40 e 80 m³ ha-1). No solo, foram avaliados, em sete datas, os teores de N mineral (N-NH4+ e N-NO2- + N-NO3-) nas camadas de 0-5, 5-15, 15-30 e 30-60 cm. Nas plantas de cobertura e na vegetação espontânea, avaliaram-se a produção de matéria seca e a sua concentração em N, P e K. A quantidade de N mineral do solo aumentou com a aplicação de dejetos líquidos, não tendo a dinâmica do N diferido entre aplicar os dejetos sobre os resíduos culturais remanescentes de aveia/milho ou sobre aqueles da vegetação espontânea/milho. Na dose de 80 m³ ha-1 de dejetos, houve evidências de perda de N-NO3- por lixiviação, para além da profundidade de 60 cm, sendo maiores no sistema vegetação espontânea/milho do que no sistema aveia/milho. Com o uso dos dejetos, aumentou a produção de matéria seca, bem como o acúmulo de N, P e K nas plantas de cobertura. Na aveia solteira, o aumento na produção de matéria seca decorrente do uso de 40 m³ ha-1 de dejetos, em relação ao tratamento sem dejetos, foi de 2,7 t ha-1. No consórcio de aveia + ervilhaca, o aumento na quantidade aplicada de dejetos favoreceu o crescimento da aveia em detrimento da ervilhaca, ocorrendo o melhor equilíbrio entre a produção de fitomassa e a adição de N na dose de 20 m³ ha-1 de dejetos. Os resultados deste estudo evidenciam a eficiência das plantas de cobertura no outono/inverno em ciclar nutrientes fornecidos pelos dejetos de suínos e a importância da utilização de espécies com elevado potencial de produção de matéria seca e que sejam exigentes em N.

Cama sobreposta e dejetos líquidos de suínos como fonte de nitrogênio ao milho

Embora a maior parte dos dejetos de suínos gerados na suinocultura da região Sul do Brasil sejam manejados e armazenados na forma líquida, observa-se interesse crescente pela adoção do sistema de criação de suínos em cama sobreposta e pelo uso como fertilizante do material orgânico resultante dessa prática. Com o objetivo de avaliar a dinâmica do N no solo e o potencial fertilizante nitrogenado da cama sobreposta e dos dejetos líquidos na cultura do milho, foi realizado um experimento no período de outubro de 2002 a março de 2003, na área experimental do Departamento de Solos da UFSM/RS, em um Argissolo Vermelho distrófico arênico. Os tratamentos avaliados consistiram na aplicação ou não de dejetos líquidos e cama sobreposta de suínos sobre a palha de aveia, com e sem incorporação ao solo. Além desses, foi avaliado um tratamento sem incorporação, no qual foi utilizado fertilizante mineral (NPK). As doses de cama sobreposta (13,2 Mg ha-1) e dejetos líquidos (63,6 m³ ha-1) foram equivalentes à aplicação de 140 kg ha-1 de N total. No solo, foram avaliados, em seis datas, os teores de N mineral (N-NH4+ e N-NO2- + N-NO3-) nas camadas de 0-10, 10-30, 30-60 e 60-90 cm. No milho, foram avaliados a produção de matéria seca (MS), o acúmulo de N e a produtividade de grãos. A disponibilidade de N no solo nos tratamentos nos quais foi feita a aplicação de dejetos líquidos superou aquela observada nos tratamentos com a aplicação de cama sobreposta, indicando que o N orgânico presente na cama sobreposta apresenta baixa taxa de mineralização. A aplicação da cama sobreposta e dos dejetos líquidos de suínos promoveu maior acúmulo de MS e N na parte aérea do milho e produtividade de grãos, em relação ao tratamento testemunha. Os incrementos na produtividade de grãos de milho foram de 54 e 253 % com a aplicação da cama sobreposta e dejetos líquidos, respectivamente. A recuperação aparente do N pelo milho da cama sobreposta e dos dejetos líquidos foi de 10,9 e 22,1 %, respectivamente. Os resultados deste trabalho mostram que, embora a aplicação da cama sobreposta tenha aumentado o fornecimento de N e a produtividade de grãos de milho em relação ao tratamento sem adubação, o seu efeito imediato como fonte de N ao milho é menor que o encontrado quando é feita a aplicação de dejetos líquidos de suínos ou uréia.

Dinâmica de íons em solo ácido lixiviado com extratos de resíduos de adubos verdes e soluções puras de ácidos orgânicos

A influência da aplicação de resíduos vegetais na dinâmica de íons em solos ácidos é pouco conhecida. Neste estudo, a mobilidade de íons em amostra do horizonte Bw de um Latossolo Vermelho-Escuro álico lixiviado com soluções puras de ácidos cítrico e succínico e extratos aquosos de resíduos de nabo forrageiro (Raphanus sativus) e aveia-preta (Avena strigosa) foi avaliada em colunas de solo (5, 10, 20 e 40 cm de altura por 4 cm de diâmetro). Após a percolação das soluções e extratos pelas colunas de solo determinaram-se, nas soluções efluentes, os teores de Ca (Ca s), Mg (Mg s), K (Ks), Al total (Al st), orgânico (Al so), monomérico (Al sm) e carbono orgânico dissolvido. No solo, foram determinados os teores trocáveis de Ca (Ca tr), Mg (Mg tr), K (Ktr) e Al (Al tr) e o pH (CaCl2). Os ácidos cítrico e succínico aumentaram os teores de Al st e Ca s, respectivamente, causando reduções nas frações trocáveis desses elementos no solo. O extrato de aveia-preta foi mais efetivo na remoção do Ca tr e o de nabo forrageiro na do Al tr. O decréscimo de Ca tr e Al tr foi seguido do aumento do Ktr. A formação de complexos entre Ca s e Al tr com compostos orgânicos de baixo peso molecular foi sugerida como o provável mecanismo responsável pela mobilidade dos íons polivalentes no subsolo de solos ácidos após a aplicação dos extratos de resíduos vegetais e das soluções puras de ácidos orgânicos.

Termodinâmica estatística de líquidos com o método de Monte Carlo. I. Metodologia

Statistical mechanics Monte Carlo simulation is reviewed as a formalism to study thermodynamic properties of liquids. Considering the importance of free energy changes in chemical processes, the thermodynamic perturbation theory implemented in the Monte Carlo method is discussed. The representation of molecular interaction by the Lennard-Jones and Coulomb potential functions is also discussed. Charges derived from quantum molecular electrostatic potential are also discussed as an useful methodology to generate an adequate set of partial charges to be used in liquid simulation.

Estudo da geometria da uréia por métodos ab initio e simulação computacional de líquidos

A study was carried out on the urea geometries using ab initio calculation and Monte Carlo computational simulation of liquids. The ab initio calculated results showed that urea has a non-planar conformation in the gas phase in which the hydrogen atoms are out of the plane formed by the heavy atoms. Free energies associated to the rotation of the amino groups of urea in water were obtained using the Monte Carlo method in which the thermodynamic perturbation theory is implemented. The magnitude of the free energy obtained from this simulation did not permit us to conclude that urea is non-planar in water.

Efecto del catión, del anión y del co-ión sobre la agregación de líquidos iónicos en solución acuosa

The aggregation behavior of thirteen 1-alkyl-3-methylimidazolium based ionic liquids in aqueous solution is presented, considering variations of the alkyl side chain length as well as the anionic moiety. Cation and anion molecular volumes are selected as appropriate molecular descriptors. Additionally, the existing relationship between critical micelle concentration (CMC) and electrolyte concentration in solution is established, aiming to clarify ion effects. CMC values were obtained by measuring electrical conductivity and surface tension. It was confirmed that aggregation of ionic liquids in aqueous solution and in presence of inorganic salts is affected by the factors developed in this study.

Síntese de cristais líquidos derivados do nitroazobenzeno: uma proposta de síntese multi-etapas aplicada às aulas de química orgânica experimental

We describe a synthetic route consisting of five steps from aniline to obtain liquid crystal compounds derived from nitroazobenzene. Syntheses were performed during the second half of the semester in organic chemistry laboratory classes. Students characterized the liquid crystal phase by the standard melting point techniques, differential scanning calorimetry and polarized optical microscopy. These experiments allow undergraduate students to explore fundamentally important reactions in Organic Chemistry, as well as modern concepts in Chemistry such as self-assembly and self-organization, nanostructured materials and molecular electronics.

Genética molecular da deficiência auditiva não-sindrômica

Aproximadamente 1/1000 recém-nascidos apresentam deficiência auditiva congênita, sendo 60% dessas de etiologia genética. Na maioria dos casos, a deficiência auditiva é uma doença multifatorial causada por ambos os fatores, genéticos e ambientais. A genética molecular da deficiência auditiva tem apresentado grandes avanços na última década, pois os genes responsáveis pela deficiência auditiva hereditária vêm sendo progressivamente mapeados e clonados. Esta revisão enfatiza a deficiência auditiva não-sindrômica, uma vez que, os genes envolvidos nesse tipo de deficiência foram identificados recentemente.