Modelización Molecular. Aplicación a biomoléculas

UIB
Universitat de les
Illes Balears
Master en Ciencia y Tecnología Química
DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA
Ficha técnica
Asignatura
Nombre de la asignatura: Modelado molecular. Aplicación a biomoléculas.
Código: 10134
Tipo: Optativa
Nivel: Posgrado
Curso: Primero
Semestre: 1
Horario:
Véase programación general del curso
Módulo MCTQ1: Química Biológica, Biomédica y Sanitaria
Idioma: Castellano
Profesorado
Profesor/a responsable
Nombre: Francisco Muñoz Izquierdo
Contacto: [email protected]
Nombre: Juan Frau Munar
Contacto: [email protected]
Otros profesores/ as
Nombre: Dr. Javier Luque
Prerrequisitos:
Tener conocimientos básicos del comportamiento de las fuerzas intermoleculares.
Número de créditos ECTS: 5
Horas de trabajo presencial: 30
Horas de trabajo autónomo: 95
Descriptores:
Bases de datos, mecánica molecular, técnicas de simulación, diseño de nuevos fármacos
Objetivos genéricos de la asignatura
El modelado molecular se está mostrando como una herramienta eficaz para el estudio
de los sistemas que pueden tratarse experimentalmente o bien como un complemento de
las técnicas experimentales.
Para tratar los sistemas biológicos con un número muy elevado de átomos se necesitan
sus coordenadas cartesianas. Por esto, es necesario conocer las bases de datos más
importantes de donde se puede extraer una información previa a nivel estructural
(Protein Data Bank) y otras (como BRENDA, etc.).
Introducir los principios básicos de la mecánica molecular que conducen a la
descripción del campo de fuerza, comparar y analizar los ámbitos de aplicación de los
campos más importantes (AMBER, MM3, QMFF94, etc.) forma parte de los objetivos
genéricos del curso.
Se introducen técnicas de simulación, como son el método de Monte Carlo y la
dinámica molecular, como herramientas básicas para realizar análisis de dinámicas,
análisis conformacionales, obtención de propiedades moleculares, etc. Finalmente se
considera un módulo de introducción al diseño de fármacos.
En resumen, se trata de que el alumno sea capaz de analizar y saber de qué herramientas
dispone para el estudio de sistemas biológicos.
Competencias de la asignatura
Específicas:
 Saber encontrar la información estructural sobre enzimas y proteínas.
 Saber elegir el campo de fuerza más adecuado para el estudio de cada problema
concreto.
 Saber cuales son las condiciones idóneas para realizar una simulación de
dinámica molecular y de Monte Carlo en función del tipo de análisis a realizar
(estadística, conformacional, etc. )
 Conocer las limitaciones de las técnicas. Tener un buen resultado no implica
tener el problema resuelto.
Genéricas:
 Capacidad para obtener información de fuentes primarias y secundarias
(búsquedas bibliográficas) incluyendo el manejo de recursos informáticos
(Internet)
 Capacidad para analizar información y sintetizar conceptos
 Capacidad para la utilización de tecnología informática, bases de datos,
utilización temática de Internet y TICs en general.
 Capacidad para trabajar de forma autónoma y para planificar y administrar el
tiempo de trabajo.
Contenidos
1. Estructura de proteínas (3 horas)
Elementos de estructura de proteínas. Familias estructurales
2. Introducción a las bases de datos. Visualización de proteínas (6 horas)
Protein Data Bank. Diferentes programas de visualización (Rasmol, Protein
Explorer, etc.)
3. Mecánica molecular (5 horas)
Bases de la mecánica molecular. Los campos de fuerza. Tipos de campos de
fuerza. Descripción de un campo de fuerza (AMBER y CHARMM).
Parametrización. Criterios de selección de campos de fuerza.
4. Técnicas de simulación (6 horas)
Dinámica molecular. Introducción. Estructura de un programa de dinámica
molecular. Definición de los parámetros de la simulación. Análisis y exploración
de las trayectorias obtenidas.
Monte Carlo. Introducción. Estructura de un programa de Monte Carlo. Análisis
de resultados.
5. Modelado molecular para el diseño de nuevos compuestos (10 horas)
Molecular docking: interacciones substrato – enzima. QSAR
Metodología y plan de trabajo del estudiante
1. Metodología de aprendizaje: Asistencia a clases presenciales teóricas (15 horas)
Trabajo presencial
Tipo de agrupación: mediana
2. Metodología de aprendizaje: Asistencia a clases presenciales prácticas de
ordenador (15 horas)
Trabajo presencial
Tipo de agrupación: mediana
3. Metodología de aprendizaje: Estudio/preparación de las clases teóricas (20 horas)
Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red,
enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual
4. Metodología de aprendizaje: Estudio/ preparación de las clases de prácticas de
ordenador (20 horas)
Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red,
enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual
5. Metodología de aprendizaje: Asistencia a tutorías colectivas (en aula de
ordenadores) (5 horas)
Trabajo presencial
Tipo de agrupación: pequeña
6. Metodología de aprendizaje: Asistencia a tutorías individuales (5 horas)
Trabajo presencial y/o correo electrónico
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red,
enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual
7. Metodología de aprendizaje: Elaboración de informes y trabajos finales (45 horas)
Trabajo autónomo
Uso de aprendizaje virtual (e-learning): correo electrónico, información en red,
enlaces a otras webs.
Tipo de agrupación: individual
Clases magistrales del profesor con ayuda de proyecciones de ficheros PowerPoint
sobre los contenidos de los diferentes capítulos de la asignatura. Proyección de
vídeos sobre simulaciones reales de sistemas con un número elevado de átomos.
Seminarios en el aula de ordenadores que consistirán en la utilización de las
diferentes herramientas que se han introducido en las clases teóricas (bases de datos,
software específico de visualización, software específico de simulaciones)
Tutorías donde el profesor comprobará el progreso del alumno en función de las
actividades previstas.
Se procurará que durante estas tutorías el alumno aumente en seguridad a la hora de
plantear y resolver cuestiones de índole teórica y práctica y que se afiance en el uso
del software.
Previamente a la explicación del profesor, el alumnado habrá de haber leído
razonadamente los textos recomendados que hacen referencia a las materias que se
han de tratar en las clases teóricas.
Criterios, instrumentos de evaluación y contrato
Criterios de evaluación:
Evaluación continuada que consta de los siguientes elementos:
Calificación de los diferentes trabajos: 85%
Asistencia a tutorías colectivas y participación en las actividades propuestas en
ellas: 15%
La evaluación se organiza mediante contrato: No
Bibliografía, recursos y anexos
Leach A.R. en Molecular Modelling. Principles and Applications. 2nd edition, Addison
Wesley Longman Limited, 2001
Allen M.P. y Tildesley D.J., Computer Simulations of Liquids, Clarendon: Oxford
University Press, 1987
Field M.J., A Practical Introduction to the Simulation of Molecular Systems,
Cambridge University Press, 1999
Gómez-Moreno, C. y Sancho J., Estructura de Proteínas, Ariel Ciencia, 2003