Modele modélisation moléculaire

La modélisation moléculaire fait référence aux méthodes et techniques abstraites pour trouver les structures moléculaires et les propriétés en utilisant la chimie computationnelle et les techniques de visualisation graphique pour «modéliser» ou copier le comportement de la molécule. Outre la chimie computationnelle, ils peuvent également être utilisés dans des domaines tels que la biologie computationnelle et la science qui étudie les structures moléculaires. Ces méthodes ou techniques peuvent être utilisées pour comprendre des molécules allant de la combinaison de quelques atomes tels que le CH3 à de grandes macromolécules telles que les polypeptides en donnant une représentation 3D possible de ces structures. Les structures atomiques les plus simples n`ont pas nécessairement besoin d`ordinateurs pour comprendre le modèle moléculaire, mais les grosses molécules le font; La modélisation moléculaire aide à faciliter la compréhension de chaque partie spécifique de la molécule complexe et permet également de prendre en compte davantage d`atomes pendant la simulation. Les deux modèles les plus courants utilisés dans la modélisation moléculaire sont la mécanique quantique et la mécanique moléculaire. Une méthode de modélisation moléculaire, d`ancrage moléculaire, peut être utilisée pour découvrir et concevoir de nouvelles molécules. La mécanique moléculaire est un aspect de la modélisation moléculaire, car elle implique l`utilisation de la mécanique classique (mécanique newtonienne) pour décrire la base physique derrière les modèles. Les modèles moléculaires décrivent typiquement les atomes (noyaux et électrons collectivement) comme des charges ponctuelles avec une masse associée. Les interactions entre les atomes voisins sont décrites par des interactions printanières (représentant des liaisons chimiques) et des forces de van der Waals. Le potentiel de Lennard-Jones est couramment utilisé pour décrire ce dernier.

Les interactions électrostatiques sont calculées en fonction de la Loi de Coulomb. Les atomes sont attribués des coordonnées dans l`espace cartésien ou dans des coordonnées internes, et peuvent également être assignés des vitesses dans des simulations dynamiques. Les vitesses atomiques sont liées à la température du système, une quantité macroscopique. L`expression mathématique collective est qualifiée de fonction potentielle et est reliée à l`énergie interne du système (U), une quantité thermodynamique égale à la somme des énergies potentielles et cinétiques. Les méthodes qui minimisent l`énergie potentielle sont appelées méthodes de minimisation de l`énergie (p. ex., descente la plus raide et gradient conjugué), tandis que les méthodes qui modélent le comportement du système avec la propagation du temps sont appelées dynamiques moléculaires. Les modèles moléculaires ont inspiré les graphiques moléculaires, d`abord dans les manuels et les Articles de recherche et plus récemment sur les ordinateurs. Les graphismes moléculaires ont remplacé certaines fonctions des modèles moléculaires physiques, mais les kits physiques continuent d`être très populaires et sont vendus en grand nombre. Leurs atouts uniques sont: avec le développement de la modélisation physique par ordinateur, il est désormais possible de créer des modèles complets en une seule pièce en alimentant les coordonnées d`une surface dans l`ordinateur. La figure 6 montre les modèles de toxine de l`anthrax, à gauche (à une échelle d`environ 20 Å/cm ou 1:5 000) et de protéines fluorescentes vertes, à droite (de cinq centimètres de haut, à une échelle d`environ 4 Å/cm ou 1:25000000) de 3D Molecular Design.

Les modèles sont faits de plâtre ou d`amidon, en utilisant un processus de prototypage rapide. L`ancrage moléculaire est une méthode qui prédit l`orientation privilégiée d`une molécule qui se lie à une autre molécule. C`est un outil important dans la biologie moléculaire structurelle et la conception assistée par ordinateur parce qu`il utilise des ordinateurs pour comprendre la forme et les propriétés d`une molécule. Un exemple d`ancrage moléculaire est lorsqu`un ligand se lie à une protéine pour former un complexe stable. Même lorsqu`une protéine et un ligand ne se complètent pas complètement, ils ajustaient leur conformation de sorte qu`il y aurait un «meilleur ajustement» global (également appelé ajustement induit). L`objectif de l`ancrage moléculaire est de minimiser l`énergie libre de l`ensemble du système en obtenant une conformation optimisée pour la protéine et le ligand. La dynamique moléculaire classique est une méthode de calcul pour simuler le mouvement des particules. Il s`agit de calculer les dérivés spatiaux de l`énergie pour obtenir la force agissant sur chaque atome selon les lois de Newton du mouvement.

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Mansoor

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