Estudo ab initio das interações por ligações de hidrogênio entre o ácido aspártico, a arginina e a triptamina com moléculas de água.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: LIMA, Amanda Marques de.
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/20661
Resumo: As ligações de hidrogênio exercem influências fundamentais nas preferências conformacionais e energéticas, bem como nas propriedades vibracionais, ópticas e eletrônicas das biomoléculas. Dentre as biomoléculas, podemos destacar os neurotransmissores, pois sua ligação com o seu receptor proteico durante as sinapses químicas ocorre através de múltiplas interações intermoleculares fracas, principalmente por ligações de hidrogênio. O objetivo deste trabalho foi estudar algumas estruturas no estado fundamental, S0, e no primeiro estado excitado, S1, e as transições eletrônicas verticais S1←S0 do ácido aspártico, da arginina e da triptamina, e de seus complexos formados por ligações de hidrogênio com uma e duas moléculas de água no estado gasoso. Para tal, foram empregados os métodos da DFT e TD-DFT, utilizando o funcional B3LYP com diferentes conjuntos de bases. Foi possível analisar e relacionar as mudanças estruturais, eletrônicas e na estabilidade dos complexos no estado fundamental e no estado excitado. Observou-se que há uma relação entre a estabilização ou desestabilização eletrostática do estado excitado frente ao estado fundamental com as mudanças na banda de absorção UV-Vis do complexo em relação ao monômero, bem como na frequência vibracional de estiramento da ligação X‒H (doador de prótons) no estado excitado. As interações das moléculas de água com o orbital HOMO e LUMO influenciaram na estabilização (ou desestabilização) eletrostática do estado excitado devido as mudanças na densidade eletrônica ao realizar a transição vertical S1←S0. No entanto, em alguns casos específicos, ocorreram comportamentos contrários nos valores desses parâmetros em decorrência da pequena variação no ΔE do complexo em relação ao monômero e das diferentes forças competitivas das ligações de hidrogênio. Em alguns complexos foi possível observar que a transferência de carga entre o doador e receptor de prótons também apresentou relações com o desvio na banda de estiramento X‒H. Portanto, os métodos da DFT e TD-DFT foram úteis para analisar as interações preferenciais entre esses neurotransmissores e as moléculas de água, e as influências das ligações de hidrogênio nas propriedades dessas biomoléculas nos diferentes estados eletrônicos
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spelling Estudo ab initio das interações por ligações de hidrogênio entre o ácido aspártico, a arginina e a triptamina com moléculas de água.Ab initio study of hydrogen bond interactions between the aspartic acid, arginine and tryptamine with water molecules.Estudio ab initio de las interacciones de los enlaces de hidrógeno entre ácido aspártico, arginina y triptamina con moléculas de agua.Ligações de hidrogênioÁcido aspárticoTriptaminaArgininaMoléculas de águaHydrogen bondsAspartic acidTryptamineArginineWater moleculesEnlaces de hidrógenoQuímicaAs ligações de hidrogênio exercem influências fundamentais nas preferências conformacionais e energéticas, bem como nas propriedades vibracionais, ópticas e eletrônicas das biomoléculas. Dentre as biomoléculas, podemos destacar os neurotransmissores, pois sua ligação com o seu receptor proteico durante as sinapses químicas ocorre através de múltiplas interações intermoleculares fracas, principalmente por ligações de hidrogênio. O objetivo deste trabalho foi estudar algumas estruturas no estado fundamental, S0, e no primeiro estado excitado, S1, e as transições eletrônicas verticais S1←S0 do ácido aspártico, da arginina e da triptamina, e de seus complexos formados por ligações de hidrogênio com uma e duas moléculas de água no estado gasoso. Para tal, foram empregados os métodos da DFT e TD-DFT, utilizando o funcional B3LYP com diferentes conjuntos de bases. Foi possível analisar e relacionar as mudanças estruturais, eletrônicas e na estabilidade dos complexos no estado fundamental e no estado excitado. Observou-se que há uma relação entre a estabilização ou desestabilização eletrostática do estado excitado frente ao estado fundamental com as mudanças na banda de absorção UV-Vis do complexo em relação ao monômero, bem como na frequência vibracional de estiramento da ligação X‒H (doador de prótons) no estado excitado. As interações das moléculas de água com o orbital HOMO e LUMO influenciaram na estabilização (ou desestabilização) eletrostática do estado excitado devido as mudanças na densidade eletrônica ao realizar a transição vertical S1←S0. No entanto, em alguns casos específicos, ocorreram comportamentos contrários nos valores desses parâmetros em decorrência da pequena variação no ΔE do complexo em relação ao monômero e das diferentes forças competitivas das ligações de hidrogênio. Em alguns complexos foi possível observar que a transferência de carga entre o doador e receptor de prótons também apresentou relações com o desvio na banda de estiramento X‒H. Portanto, os métodos da DFT e TD-DFT foram úteis para analisar as interações preferenciais entre esses neurotransmissores e as moléculas de água, e as influências das ligações de hidrogênio nas propriedades dessas biomoléculas nos diferentes estados eletrônicosHydrogen bonds exert fundamental influences on conformational and energetic preferences, as well as on the vibrational, optical, and electronic properties of biomolecules. Among the biomolecules, we can highlight neurotransmitters, as their binding with their protein receptor during the chemical synapse occurs through multiple weak intermolecular interactions, mainly by hydrogen bonds. The objective of this work is to study some structures in the ground state, S0, and in the first excited state, S1, the vertical electronic transitions S1←S0 of aspartic acid, arginine and tryptamine, and their complexes formed by hydrogen bonds with one and two molecules of water in the gaseous state. In order to do this, the DFT and TD-DFT methods were used, with the B3LYP functional, with different basis sets. It was possible to analyze and relate the structural, electronic and stability changes of the complexes in the ground and in the excited states. It was observed that there is a relationship between the electrostatic stabilization (or destabilization) of the excited state compared to the ground state with changes in the UV-Vis absorption band of the complex in relation to the monomer, as well as in the vibrational stretching frequency of the X‒H bond (proton donor). The interactions of water molecules with the HOMO and LUMO orbitals influenced the electrostatic stabilization (or destabilization) of the excited state due to changes in electronic density. However, in some specific cases, opposite behaviors occurred in the values of these parameters due to the small variation in the E of the electronic transition on the complex compared to that transition on the monomer, and the different competitive strengths of hydrogen bonds. In some complexes, it was possible to observe that the charge transfer between the proton donor and recipient are also related to the deviation of the absorption wavelength of the X‒H stretching band. Therefore, the DFT and TD-DFT methods were useful to analyze the preferential interactions between these neurotransmitters and water molecules, and the influences of hydrogen bonds on the properties of these biomolecules in different electronic states.Los enlaces de hidrógeno ejercen influencias fundamentales sobre las preferencias propiedades conformacionales y energéticas, así como vibratorias, ópticas y de biomoléculas. Entre las biomoléculas, podemos destacar las neurotransmisores, porque su unión con su receptor de proteína durante las sinapsis química ocurre a través de múltiples interacciones intermoleculares débiles, principalmente por enlaces de hidrógeno. El objetivo de este trabajo fue estudiar algunas estructuras en el estado fundamental, S0, y en el primer estado excitado, S1, y las transiciones electrónicas verticales S1 ← S0 de ácido aspártico, arginina y triptamina, y sus complejos formados por enlaces de hidrógeno con una y dos moléculas de agua en estado gaseoso. Para hacerlo, fueron Se utilizan los métodos DFT y TD-DFT, utilizando la función B3LYP con diferentes juegos de bases. Se logró analizar y relacionar estructuras, electrónicas y en la estabilidad de los complejos en el estado fundamental y en el estado excitado. Se observó que existe una relación entre la estabilización electrostática o la desestabilización del estado excitado contra el estado fundamental con cambios en la banda de absorción UV-Vis del complejo en relación con el monómero, así como en la frecuencia vibratoria de estirar la conexión X ‒ H (donante de protones) en estado excitado. Las interacciones de las moléculas de agua con el Estabilización (o desestabilización) electrostática influenciada por HOMO y LUMO orbitales del estado excitado debido a cambios en la densidad electrónica al realizar la transición vertical S1 ← S0. Sin embargo, en algunos casos específicos, se produjeron comportamientos en los valores de estos parámetros debido a la pequeña variación en el ΔE del complejo en relación con el monómero y las diferentes fuerzas competitivas de los enlaces de hidrógeno. En algunos complejos se pudo observar que la transferencia de carga entre los El donante y el receptor de protones también presentaron relaciones con la desviación en la banda de Estiramiento X ‒ H. Por tanto, los métodos DFT y TD-DFT fueron útiles para analizar la interacciones preferenciales entre estos neurotransmisores y moléculas de agua, y Influencias de los enlaces de hidrógeno en las propiedades de estas biomoléculas en diferentes estados electrónicosUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Educação e Saúde - CESUFCGVALARDEZ, Gustavo Fabián.VELARDEZ, G. F.Velardez, G. F.Velardez, Gustavohttp://lattes.cnpq.br/2438743198538735FRAZÃO, Nilton Ferreira.FRAZÃO, Nilton FerreiraFRAZÃO, N. FFRAZÃO, N.F.http://lattes.cnpq.br/8166419576714173SILVA, Juliana Angeiras Batista da.SILVA, J. A. B.da Silva, J. A. B.da Silva, Juliana A. 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