Tema 1. Introducción. Conceptos básicos.
Química Computacional: Definición y justificación. El nivel atómico y el nivel molecular. El campo atómico. La conectividad como descriptor molecular. Modelos moleculares y visualización de moléculas. Superficie molecular. Sistemas de coordenadas y formatos. Superficie de energía potencial. Ángulo diedro: conformación y configuración.
Tema 2. Mecánica Molecular (MM) y Campos de Fuerza (FF).
Construcción de modelos por mecánica molecular. Concepto de energía potencial o estérica. Los campos de fuerza: definición, propiedades calculables, funciones de potencial, parametrización, tipos atómicos, clasificación, ejemplos de Hyperchem, elección. Propiedades y condiciones del modelo incial.
Tema 3. Mecánica Cuántica (QM).
La ecuación de Schrödinger. El Hamiltoniano molecular. Aproximación de Born-Oppenheimer. La función de onda. Combinación Lineal de Orbitales Atómicos CLOA-OM. Cálculos "Ab Initio":El método de Hartree-Fock o del campo autoconsistente,elección de funciones base,correlación electrónica. Teoría de la densidad de la funcional (DFT). Métodos semiempíricos.Comparación de distintos métodos.
TÉCNICAS DE SIMULACIÓN
Métodos de primera derivada: Descenso de máxima pendiente y gradiente conjugado. Métodos de segunda derivada: Newton-Raphson, quasi-Newton o de derivable métrica, seguimiento del vectro propio. Métodos que no utilizan derivadas: downhill simplex.
Tema 5. Exploración del Espacio conformacional.
El espacio conformacional. La importancia de su exploración para la obtención de modelos moleculares. Métodos para la generación de conformaciones: la búsquedasistemática; los métodos estocásticos; la dinámica molecular. Los métodos de evaluación energética de las conformaciones. El criterio de finalización.
Tema 6. Dinámica Molecular (DM).
La dinámica molecular: definición y fundamentos teóricos aplicables. Los algoritmos de integración. Factores a considerar en la construcción del modelo: tipo de campo de fuerza elegido, la posibilidad de ionización, las condiciones del entorno. La interacción y su tratamiento. Ejemplos. Simulaciones a temperatura o presión constante. La trayectoria. Metodología de las simulaciones: condiciones iniciales; equilibrado del sistema; condiciones del desarrollo; análisis de la trayectoria resultante. Ejemplos de aplicación de la dinámica molecular: a la exploración del espacio conformacional; al estudio de la estabilidad de un sistema; al cálculo de las propiedades de un sistema en equilibrio.
Tema 7. Simulaciones Monte Carlo y Dinámica de Langevin.
APLICACIONES
Tema 8. Metodología de estudios computacionales.
Creación del modelo inicial: Las bases de datos como fuente de información para la creación de modelos moleculares, tipos y métodos de búsqueda,transferencia y empleo de datos, manejo de información. Aplicación de técnicas informáticas a la elaboración del sistema final. Selección y cálculo de propiedades de interés para cada caso.
Tema 9. Establecimiento de relaciones estructura molecular- propiedades fisico-químicas. Descriptores electrónicos, estéricos e hidrofóbicos. Relaciones cuantitativas estructura-actividad (QSAR) y estructura-afinidad (SAFIR) como ejemplo de técnicas informáticas aplicadas Los descriptores biológicos. Estrategias QSAR: método de Hansch, de Free-Wilson, de Fujita y Ban. Diseño dirigido por QSAR ó SAFIR. Ejemplos prácticos. Los métodos semicuantitativos. Los parámetros obtenidos por los cálculos de MM y MC en el establecimiento de las relaciones estructura-actividad: el QSAR tridimensional.
Tema 10. Diseño de fármacos asistido por ordenador.
El diseño de nuevos compuestos orgánicos con actividad biológica como ejemplo de técnicas informáticas aplicadas. Las interacciones fármaco-receptor como ejemplo de reactividad química. La complementariedad compuesto- diana biológica como punto de partida para el diseño de nuevos fármacos. Concepto de farmacóforo. Identificación por métodos directo, indirecto y mixto. Análisis de un farmacóforo como instrumento de la química orgánica aplicada al diseño de fármacos.
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