6- Em uma simulação de dinâmica molecular de uma proteína em solução aquosa, o pesquisador deseja analisar as interações não covalentes que estabilizam a estrutura terciária. O campo de força escolhido descreve as energias do sistema segundo o potencial:
Onde:
é modelado pelo potencial de Lennard-Jones:
, representando interações eletrostáticas.
Durante a análise, observou-se que:
Um resíduo de aspartato (
) forma uma ponte de hidrogênio com um resíduo de serina
, estabilizando a cadeia lateral.
Um resíduo de fenilalanina (anel aromático) está próximo de uma valina, estabelecendo interações de van der Waals.
Questões:
a) Qual termo do campo de força é predominante na descrição da ponte de hidrogênio entre o aspartato e a serina? Justifique.
b) Explique por que o potencial de Lennard-Jones é adequado para descrever a interação entre fenilalanina e valina.
c) Se a distância entre dois átomos de valina e fenilalanina é menor que
, o termo de repulsão do potencial de Lennard-Jones aumenta ou diminui? Qual fenômeno físico isso representa? (Valor 0,00 a 2,00 pts)
Durante a análise, observou-se que:
Um resíduo de fenilalanina (anel aromático) está próximo de uma valina, estabelecendo interações de van der Waals.
a) Qual termo do campo de força é predominante na descrição da ponte de hidrogênio entre o aspartato e a serina? Justifique.
b) Explique por que o potencial de Lennard-Jones é adequado para descrever a interação entre fenilalanina e valina.
c) Se a distância entre dois átomos de valina e fenilalanina é menor que
Passo 1
O enunciado apresenta um campo de força com cinco termos
e pede para identificar qual termo domina a ponte de hidrogênio, por que o potencial de Lennard-Jones descreve bem a interação fenilalanina–valina e o comportamento do termo repulsivo de Lennard-Jones quando
. Vamos usar a teoria de interações não covalentes: ligações de hidrogênio são principalmente eletrostáticas e as interações van der Waals envolvem dispersão
e repulsão estérica
.
Passo 2
Para a ponte de hidrogênio entre o grupo
do aspartato e o
da serina, a atração principal decorre das cargas parciais nos átomos de oxigênio e hidrogênio. Esse tipo de interação é descrito pelo termo coulombiano
logo o termo predominante é
.
Passo 3
A interação entre o anel aromático da fenilalanina e a valina é um exemplo clássico de van der Waals entre cadeias laterais apolares. O potencial de Lennard-Jones
capta tanto a atração por dispersão (termo
) quanto a repulsão estérica (termo
), sendo portanto adequado para modelar essas interações.
Passo 4
Quando a distância
entre dois átomos fica menor que
, temos
, de modo que
e a parte repulsiva do potencial de Lennard-Jones cresce rapidamente. Esse aumento representa a repulsão estérica devido à sobreposição das nuvens eletrônicas (princípio de exclusão de Pauli).
Resposta
(a)
, pois a ponte de hidrogênio é dominada pela atração eletrostática entre cargas parciais.
(b) O potencial de Lennard-Jones modela corretamente a atração por dispersão e a repulsão estérica
características de van der Waals.
(c) A energia repulsiva aumenta (torna-se mais positiva) quando , representando a repulsão estérica de nuvens eletrônicas (princípio de exclusão de Pauli).
(b) O potencial de Lennard-Jones modela corretamente a atração por dispersão
(c) A energia repulsiva aumenta (torna-se mais positiva) quando