SSPBE: um programa para solução numérica da equação de Poisson-Boltzmann em simetria esférica com modelo de adsorção

A Fortran77 program, SSPBE, designed to solve the spherically symmetric Poisson-Boltzmann equation using cell model for ionic macromolecular aggregates or macroions is presented. The program includes an adsorption model for ions at the aggregate surface. The working algorithm solves the Poisson-Boltzmann equation in the integral representation using the Picard iteration method. Input parameters are introduced via an ASCII file, sspbe.txt. Output files yield the radial distances versus mean field potentials and average molar ion concentrations, the molar concentration of ions at the cell boundary, the self-consistent degree of ion adsorption from the surface and other related data. Ion binding to ionic, zwitterionic and reverse micelles are presented as representative examples of the applications of the SSPBE program.

Aplicação da equação de Poisson-Boltzmann ao cálculo de propriedades dependentes do pH em proteínas

The ability of biomolecules to catalyze chemical reactions is due chiefly to their sensitivity to variations of the pH in the surrounding environment. The reason for this is that they are made up of chemical groups whose ionization states are modulated by pH changes that are of the order of 0.4 units. The determination of the protonation states of such chemical groups as a function of conformation of the biomolecule and the pH of the environment can be useful in the elucidation of important biological processes from enzymatic catalysis to protein folding and molecular recognition. In the past 15 years, the theory of Poisson-Boltzmann has been successfully used to estimate the pKa of ionizable sites in proteins yielding results, which may differ by 0.1 unit from the experimental values. In this study, we review the theory of Poisson-Boltzmann under the perspective of its application to the calculation of pKa in proteins.

A equação de Poisson-Boltzmann em regiões com fronteira irregular

Propomos uma idealização da situação em que uma macromolécula é ionizada em um solvente. Neste modelo a área da superfície da molécula é suposta ser grande com respeito a seu diâmetro. A molécula é considerada como um dielétrico com uma distribuição de cargas em sua superfície. Utilizando as condições de transmissão, a distribuição de Boltzmann no solvente e resultados recentes sobre espaços de Sobolev no contexto de espaços métricos, bem como de integração sobre superfícies irregulares, o problema é formulado em forma variacional. Resultados clássicos do cálculo de variações permitem a resolução analítica do problema.

Análise de métodos numéricos de diferenças finitas para solução da equação de Poisson em domínios irregulares

Pós-graduação em Matematica Aplicada e Computacional - FCT

Comparação de desempenho entre a formulação direta do Método dos Elementos de Contorno com Funções Radiais e o Método dos Elementos Finitos em problemas de Poisson e Helmholtz

O presente trabalho objetiva avaliar o desempenho do MECID (Método dos Elementos de Contorno com Interpolação Direta) para resolver o termo integral referente à inércia na Equação de Helmholtz e, deste modo, permitir a modelagem do Problema de Autovalor assim como calcular as frequências naturais, comparando-o com os resultados obtidos pelo MEF (Método dos Elementos Finitos), gerado pela Formulação Clássica de Galerkin. Em primeira instância, serão abordados alguns problemas governados pela equação de Poisson, possibilitando iniciar a comparação de desempenho entre os métodos numéricos aqui abordados. Os problemas resolvidos se aplicam em diferentes e importantes áreas da engenharia, como na transmissão de calor, no eletromagnetismo e em problemas elásticos particulares. Em termos numéricos, sabe-se das dificuldades existentes na aproximação precisa de distribuições mais complexas de cargas, fontes ou sorvedouros no interior do domínio para qualquer técnica de contorno. No entanto, este trabalho mostra que, apesar de tais dificuldades, o desempenho do Método dos Elementos de Contorno é superior, tanto no cálculo da variável básica, quanto na sua derivada. Para tanto, são resolvidos problemas bidimensionais referentes a membranas elásticas, esforços em barras devido ao peso próprio e problemas de determinação de frequências naturais em problemas acústicos em domínios fechados, dentre outros apresentados, utilizando malhas com diferentes graus de refinamento, além de elementos lineares com funções de bases radiais para o MECID e funções base de interpolação polinomial de grau (um) para o MEF. São geradas curvas de desempenho através do cálculo do erro médio percentual para cada malha, demonstrando a convergência e a precisão de cada método. Os resultados também são comparados com as soluções analíticas, quando disponíveis, para cada exemplo resolvido neste trabalho.

Aplicação da equação de Paisson-Boltzmann com condição de contorno para regulação carga-potencial a sistemas polieletrolíticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudos Silviculturais de uma População Natural de COPAIFERA MULTIJUGA Hayne - Leguminosae, na Amazônia Central. 3. Distribuição Espacial da Regeneração Natural Pré-Existente

Mostra-se a distribuição espacial de. plântulas de Copaifera multijuga, Hayne de 12árvores matrizes. 0 potencial de regeneração em área não perturbada é variável em decorrência da maior ou menor produção de sementes pelas matrizes, da competição entre plântulas da espécie e destas com plântulas deoutras espécies, além da provável predaçãopor animais e da luta para sobreviver a baixos níveis de radiação solar. a distribuição das freqüências das plântulus sugere uma forma de J invertido. Nos dois inventários feitos, a altura das plântulas variou de 10cm até um máximo de 50cm, sendo a altura média para as 12 matrizes de. 20,66cm e 15,54cm no1° e 2° inventários, respectivavente. a diferença na variância das alturas das plântulas é significativa, na faixa de5%. As freqüências relativas esperadas, segundo a equação de Poisson, mostrou que a distribuição da regeneração de todas as matrizes é do tipo agregado. 0 número de plântulas /árvore matriz pode ser silviculturalmente útil para fins de plantios, desde quesejam feitos estudos de adaptabilidade das plântulas às condições deviveiro.

Movimento de partículas carregadas em fluidos ionizados : fundamentos matemáticos da teoria de eletroforese capilar

Neste trabalho, discutimos o movimento de uma macromolécula carregada em um fluido ionizado. A interação do campo elétrico é descrita pela equação de Poisson-Boltzmann acoplada às equações governantes para a dinâmica do fluido e às equações dinâmicas da partícula. Uma formulação fraca é introduzida no caso em que o domínio ocupado pelo fluido é finito e um teorema de existência de soluções fracas, local em tempo, é estabelecido. Dois modelos são considerados: fluxos não-estacionários e estacionários. No primeiro caso, a hidrodinâmica do sistema é governada pelas equações de Navier-Stokes, considerando-se um termo forçante relacionado ao potencial elétrico; no segundo caso, uma velocidade de deslizamento, a qual depende não linearmente sobre os potenciais, é introduzida como uma condição de contorno para um problema estacionário de Stokes. O caso de um fluido ocupando uma região infinita é também discutido supondo-se uma hipótese de aproximação sobre o campo elétrico.

Determinação do grau de ionização de aminoácidos polares carregados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Uma contribuição ao estudo do ajuste ótimo de parâmetros para cálculo de campos eletromagnéticos descontínuos com o método EFG

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Método numérico-analítico generalizado para estimação do campo eletromagnético de linhas de transmissão de energia elétrica utilizando a teoria dos elementos finitos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Determinação do gradiente de pH na região interna a duas membranas em equilíbrio com eletrólito

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Amphiphilic planar membranes in ionic equilibrium: a study of pH position-dependent values

The pH values near a planar dissociating membrane are studied under a mean field approximation using the Poisson-Boltzmann equation and its linear form. The equations are solved in planar symmetry with the consideration that the charge density on the dissociating membrane surface results from an equilibrium process with the neighboring electrolyte. Results for the membrane dissociation degree are presented as a function of the electrolyte ionic strength and membrane surface charge density. Our calculations indicate that pH values have an appreciable variation within 2 nm from the membrane. It is shown that the dissociation process is enhanced due to the presence of bivalent ions and that pH values acquire better stability than in an electrolyte containing univalent ions.

O exemplo mais simples do uso do método das imagens

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)