Modelagem molecular - métodos clássicos, Slides de Química Farmacêutica

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MÉTODOS CLÁSSICOS

MODELAGEM MOLECULAR

GRUPO 1: ELIEL TINTILIANO E JÚLIA HELLEN

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

MECÂNICA MOLECULAR

DINÂMICA MOLECULAR

APLICAÇÕES DA MODELAGEM

MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE ENERGIA

Química orgânica APLICAÇÕES DA MODELAGEM Educação Predição de propriedades físico- químicas moleculares Estudos de mecanismos de reação Visualização de moléculas Exploração de fenômenos fundamentais Biotecnologia Simulação com biomoléculas Design de proteínas artificiais Simulação de biossíntese de metabólitos secundários

APLICAÇÕES DA MODELAGEM Energia Química medicinal Modelagem de reações eletroquímicas Estudos com combustíveis Estudos de simulação com catalisadores Descoberta e otimização de fármacos Identificação de alvos terapêuticos Predição dos mecanismos moleculares de ação dos fármacos Engenharia de materiais Modelagem de materiais avançados Estudos de propriedades de superfícies e interfaces

MECÂNICA MOLECULAR As moléculas como um conjunto de “átomos conectados”.

UTILIZAÇÕES Sistemas grandes com cerca de 100 mil átomos. Minimizar a energia dos diversos tipos de interações entre os átomos de uma molécula, podendo prever o seu dimensionamento e a sua disposição espacial.

INTERAÇÕES DE

VAN DER WAALS

INTERAÇÕES

ELETROSTÁTICAS

Aplicação da lei de Coulomb que considera as cargas parciais de pares de átomos variando conforme a distância entre eles e a constante dielétrica do meio circundante. Quando a distância entre dois átomos não ligados é igual à soma dos raios de van der Waals, a atração é máxima. Se os átomos são aproximados ainda mais, ocorre uma forte repulsão de van der Waals. PRINCÍPIO DO MÉTODO

Termos não ligados:

ENERGIA TOTAL DA MOLÉCULA (U)

Somatório dos vários termos empregados no campo de força de uma conformação. PRINCÍPIO DO MÉTODO Termos cruzados: termos que combinam dois ou mais tipos de função. Exemplo: confôrmero sin -periplanar - a distância de ligação entre dois átomos é mais longa e os ângulos de ligação são mais abertos do que em um confôrmero anti periplanar. Campos de força mais utilizados em sistemas biomoleculares: AMBER, CHARMM, GROMOS e OPLS.

MINIMIZAÇÃO DE ENERGIA Ácido fólico

Sinônimos: ácido pteroilglutâmico, vitamina B9,

ácido (2 S )-2-[[4-[(2-amino-4-oxo-3 H -pteridin-

6-il)metilamino]benzoil]amino]pentanodióico

(IUPAC)

Fórmula molecular: C H N O

Peso molecular: 441,1 g/mol

Descrição física: cristais amarelo-alaranjados

LogP: -2,

pKa: 3,

Dados retirados do PubChem 19 19 7 6

MINIMIZAÇÃO DE ENERGIA Ácido fólico

Antes Depois

14

MINIMIZAÇÃO DE ENERGIA Carvalho et al., 2003

DINÂMICA MOLECULAR A evolução dos movimentos moleculares no tempo.

PRINCÍPIO DO MÉTODO A dinâmica molecular aplica-se as leis do movimento de Newton. F é a forca que atua sobre cada partícula do sistema, em um instante de tempo a é a aceleração do átomo de massa m m é a massa Uma vez definido o campo de força, é possível calcular as forças que atuam sobre cada átomo. Define o campo de força.

PRINCÍPIO DO MÉTODO Os cálculos dos movimentos moleculares são bastante complexos, pois cada momento da simulação envolve cálculo de força. Integrando-se as equações de movimento, pode-se obter as velocidades, cuja integral, por sua vez, proporciona a mudança de posição do átomo.

Define a aceleração da

partícula