Desenvolvimento de algoritmos de simulação e modelagem computacional de reações enzimáticas em batelada em linguagem Python

• Main Author: Valvano, Mayra Mandolesi [UNESP]
• Publication Date: 2023
• Format: Bachelor thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da UNESP
• Download full: http://hdl.handle.net/11449/250155
• topic: Modelagem matemática; Simulação; Enzimas; Cinética enzimática; Computação Científica; Python; Mathematical modeling; Simulation; Enzymes; Enzimatic kinects; Scientific computing

Com o surgimento de novas tecnologias computacionais, a modelagem e simulação de sistemas tem se apresentado como alternativa economicamente vantajosa para a otimização, automação e controle de diferentes processos industriais. Capazes de compreender o comportamento de bioprocessos e determinar as melhores condições de operação, as simulações são definidas como representações de sistemas reais por meio de modelos matemáticos. Entre os modelos matemáticos, obtidos através da análise de balanço de massa dos componentes reacionais, destacam-se os modelos cinéticos, dentre os quais sobressai-se o modelo de Michaelis-Menten, que representa as taxas de catálises enzimáticas, relacionando proporcionalmente a velocidade reacional catalisada com a concentração, em mol/L, de substrato no meio, em duas etapas de reação. As enzimas, catalisadores biológicos, configuram-se como alternativas vantajosas aos catalisadores químicos em diversas áreas industriais, visto sua alta eficiência, velocidade e sustentabilidade. Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de algoritmos de computação científica para simulação e modelagem de reações enzimáticas realizadas em batelada. O software Enzinetics foi desenvolvido em linguagem Python, com cinéticas enzimáticas já estabelecidas na literatura – Cinética de Michaelis-Menten e os modelos adaptados com Inibição Competitiva, Inibição Não Competitiva e Inibição Incompetitiva, além da linearização de Lineweaver-Burk. A Interface Gráfica de Usuário do software foi desenvolvida através da biblioteca Tkinter, de modo user-friendly, permitindo sua fácil utilização sem prévios conhecimentos. As documentações dos modelos utilizados, assim como referências bibliográficas, também compõem a aplicação, facilitando ainda mais o estudo das cinéticas enzimáticas.