Comparação de métodos computacionais para estimar a energia livre de Gibbs em reações bioquímicas

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas ; A energia livre de Gibbs, por indicar o saldo energético de uma reação química ou bioquímica, fornece indicações acerca da direção e da reversibilidade que essa reação e, em última instância, uma via metabólica completa, podem tomar. Estas informações podem ser de uma utilidade crucial na concepção de processos bioquímicos da maior relevância quer em investigação científica, quer ao nível de aplicações inovadoras nas mais variadas áreas da biotecnologia. No entanto, a disponibilidade de dados termodinâmicos concretos e, em especial, sobre a variação da energia livre de Gibbs, em reações do metabolismo celular é escassa e, frequentemente, incompleta. Ademais, os constrangimentos práticos da sua obtenção pela via experimental impedem a avaliação termodinâmica de grande número de reacções. Os métodos estimativos são por isso uma opção atrativa, tendo já sido publicados por vários autores diversos trabalhos que visam o desenvolvimento de formas alternativas de avaliar a variação da energia livre de Gibbs de um elevado número de reacções num curto espaço de tempo. Os esforços mais recentes e promissores neste sentido procuram combinar, de uma forma completa e consistente, os dados obtidos pela via experimental com diferentes abordagens teóricas sobre a previsibilidade da termodinâmica ao nível de reações bioquímicas. Nesta dissertação, colocam-se em destaque dois métodos em particular. O primeiro, Component Contribution, utiliza dados provenientes de trabalhos experimentais, aliados a outras informações teóricas e a um princípio assente na decomposição das espécies químicas envolvidas em vários grupos funcionais. O segundo, por sua vez, baseia-se na ideia de que os dados experimentais disponíveis na literatura podem ser aplicados segundo uma lógica de semelhanças estruturais e transformacionais para inferir dados acerca de reações para as quais os parâmetros termodinâmicos são ainda desconhecidos. Na impossibilidade de aplicar diretamente este segundo método ...