
Simulació Biomolecular
Codi: 102517Crèdits: 6
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Química | OP | 4 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Jean-Didier Pierre Marechal
- Correu electrònic :
- jeandidier.marechal@uab.cat
Equip docent
- Àngels Gonzalez Lafont
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Es recomana que l'alumnat hagi superat les següents assignatures: Termodinàmica i Cinètica Químiques (Fonaments de Química 2 i Termodinàmica i Cinètica), Química Quàntica.
La superació de bioquímica no és imprescendible.
Objectius
L’ objectiu d’aquesta assignatura és introduir l'alumnat als principis bàsics de la simulació biomolecular que permet interpretar a nivell atòmic com es desenvolupen els processos biològics i les aplicacions biomèdiques i biotecnològiques de les biomolècules (fàrmacs, nanopartícules, vacunes...).
La simulació biomolecular es basa en un procés de modelització molecular del sistema biològic o biomolècula que implica una sèrie d’etapes que es treballaran en aquest curs tant a nivell teòric com pràctic, en un equilibri entre conceptes, fonaments físics i pràctiques:
1) Càlcul de l’energia del sistema donada una determinada disposició (estructura 3D) dels seus àtoms i molècules mitjançant mètodes de la Mecànica Molecular i la Mecànica Quàntica;
2) Estudi de les tècniques computacionals que permeten determinar com l’energia del sistema varia en funció de les seves coordenades:
a) Tècniques de Docking;
b) Tècniques de minimització de l’energia;
c) Tècniques de Dinàmica Molecular;
d) Mètodes de càlcul de l’energia lliure.
Paral·lelament es farà ús d'aquestes diferents metodologies tant en l’estudi d’aspectes bàsics de les biomolècules i les seves funcions, com en aplicacions al disseny de fàrmacs i a l’estudi de la catàlisi enzimàtica.
Resultats d'aprenentatge
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
- Obtenir informació, incloent-hi la utilització de mitjans telemàtics.
- Gestionar, analitzar i sintetitzar informació.
- Utilitzar la informàtica per al tractament i presentació d'informació.
- Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
- Raonar de forma crítica.
- Aprendre de manera autònoma.
- Adaptar-se a noves situacions.
- Proposar idees i solucions creatives.
- Demostrar iniciativa i esperit emprenedor.
- Mostrar sensibilitat en qüestions mediambientals.
- Manejar la metodologia bàsica de la química quàntica i la mecànica molecular.
- Distingir entre els mètodes computacionals aplicats a les biomolècules.
- Manejar a nivell bàsic la simulació per ordinador.
- Reconèixer les bases dels sistemes operatius i del llenguatge informàtics.
- Plantejar simulacions en fase condensada.
- Produir simulacions d'interaccions proteïna-lligand.
- Analitzar trajectòries de dinàmica molecular.
- Determinar els canvis estructurals i energètics associats a un camí de reacció química.
- Visualitzar biomolècules i certes propietats estructurals per mitjà de programes de visualització.
Continguts
SIMULACIÓ BIOMOLECULAR
1. Introducció a la modelització molecular.
2. Biomolècules: estructura i funció. Una visió general.
3. Mètodes de Mecànica Molecular pel càlcul de l'energia.
4. Exploració conformacional de biomolècules.
5. Interacció proteïna-lligand: Tècniques de Docking i disseny de fàrmacs.
6. Mètodes de simulació: Dinàmica Molecular.
7. Mètodes híbrids de càlcul de l'energia potencial: QM/MM
8. Càlculs de diferències d'energia lliure.
9. Catàlisi enzimàtica: mecanismes i velocitat de reacció.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Resolució quizzes//Realització informes pràctiques i treballs | 14 | 0,56 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 |
| Classes pràctiques | 18 | 0,72 | 2, 3, 5, 6, 8, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22 |
| Tutories | 2 | 0,08 | 2, 5 |
| Estudi | 70 | 2,8 | 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Classes Teòriques | 34 | 1,36 | 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 |
| Recerca bibliogràfica | 2 | 0,08 | 4, 5 |
L'assignatura SIMULACIÓ BIOMOLECULAR és una optativa de 6 ECTS que es pot cursar dins de la menció de QUÍMICA BIOLÒGICA o com a optativa general.
La metodologia docent de l'assignatura consisteix en classes teòriques a l'aula i classes pràctiques a l'aula d'informàtica dirigides pe professorat de l'assignatura. Les classes teòriques i pràctiques es completen amb hores de tutoria supervisades a fi de resoldre dubtes. L'alumnat ha de treballar de forma autònoma els continguts teòrics i les qüestions plantejades pel professorat a les sessions presencials, en la realització de les pràctiques, i en l'elaboració dels treballs de l'assignatura que comportaran una part de recerca bibliogràfica.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Activitats seguiment | 30 | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 |
| Exàmens | 70 | 6 | 0,24 | 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15 |
L'assignatura presenta dues parts clarament definides (1 i 2) corresponents a la primera i segona part del semestre. S'avaluaran de manera independent.
El sistema d'avaluació estandard d'aquesta assignatura consisteix en unes proves d'avaluació continuada amb activitats de seguiment així com d'exàmens parcials. L'alumnat, si ho desitja, pot demanar fer una avaluació única.
AVALUACIÓ CONTINUADA
En aquesta modalitat, la ponderació de cada tipologia d'activitats és la següent:
Exàmens (70%)
Es realitzaran dos exàmens parcials sobre el contingut de l'assignatura: Parcial 1 (P1) (35%) i Parcial 2 (P2) (35%).
Activitats de seguiments (30%)
Al llarg del curs es realitzaran dues sèries (S1 i S2) d'activitats de seguiment (quizzes, informes pràctiques, treballs) que serviran com evidències del treball personal de l'alumnat. Aquestes activitats no són recuperables.
QUALIFICACIONS
Per a superar l'assignatura per curs s'han de complir les tres condicions següents:
1) Nota de cada parcial (NP1 i NP2) igual o superior a 5,0.
2) Nota Final assignatura = 0,70 * (0,50 * (NP1+NP2)) + 0,30 *(0,50 * (NS1 + NS2)) igual o superior a 5,0.
3) Haver assisitit a totes les sessions de pràctiques i haver entregat l'informe en cas d'haver-n'hi. La realització de les pràctiques és obligatòria
Si no s'arriba als mínims 1) i/o 2), al final de curs es podrà recuperar un o els dos exàmens parcials. La nota obtinguda a la recuperació substituirà l'obtinguda en el primer intent.
.
Per participar a la recuperació cal haver estat prèviament avaluat en un conjunt d'activitats el pes de les quals equivalgui a un mínim de dues terceres parts de la qualificació total de l'assignatura. No és possible, així, fer la recuperació d'un examen parcial que no s'hagi fet.
Si l'alumne/a només ha estat avaluat/da com a màxim d'un 25% de les proves i abandona, la qualificació final serà de NO AVALUABLE.
AVALUACIÓ ÚNICA
L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en un examen de tot el temari de l’assignatura. Les pràtiques continuen sent obligatòries i les seves notes comptaran en l'avaluació final.
La prova d'avaluació única es realitzarà el dia en què els estudiants de l’avaluació continuada fan l’examen del segon parcial.
La qualificació de l’estudiant serà:
Nota final de l’assignatura = (Nota de la prova final · 80 + Nota de pràctiques · 20)/100
Tant la nota de la prova final com la de pràctiques ha de ser superior o igual a 5.
Si la nota final no arriba a 5, l’estudiant té una altra oportunitat de superar l’assignatura mitjançant l’examen de recuperació que se celebrarà en la data que fixi la coordinació de la titulació. En aquesta prova es podrà recuperar el 80% de la nota corresponent a la part de teoria. La part de les pràctiques no és recuperable.
Sense perjudici d'altres mesures disciplinàries que s'estimin oportunes, es qualificarà amb un zero l’alumnat que hagi comès irregularitats que puguin conduir a la variació de la qualificació d'un acte d'avaluació. Per tant, la còpia, el plagi, l'engany, deixar copiar, etc., en qualsevol de les activitats d'avaluació, implicarà suspendre-la amb un zero.
Ús d'eina de IA:
En aquesta assignatura, és permet un ús restringit de les eines de IA. S'informa l'alumnat de la importància de tenir molt clar el que aquí es detalla perquè un ús inapropiat d'aquestes eines pot tenir conseqüencies importants i, en cas de frau, portar al suspens.
Per a aquesta assignatura, es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial (IA) exclusivament en tasques de suport, com la cerca bibliogràfica o d’informació, la correcció de textos o les traduccions, adquisició de maestria en l'ús d'eines de modelització i en la pràtica de conceptes desenvolupats durant el curs. Durant els quizzos que es portin a terme de manera presencial així com a durant els exàmens l'ús d'eines de IA és completament prohibit. Per la realització d'activitats no presencials com a la generació d'informes de pràctiques, l'ús és limitat segons el mencionat anteriorment, però l'estudiant haurà d'identificar clarament quines parts han estat generades amb aquesta tecnologia, especificar les eines emprades i incloure una reflexió crítica sobre com aquestes han influït en el procés i el resultat final de l’activitat. La no transparència de l’ús de la IA en aquesta activitat avaluable es considerarà falta d'honestedat acadèmica i pot comportar una penalització parcial o total en la nota de l'activitat, o sancions majors en casos de gravetat.
Bibliografia
1) Introduction to Computational Chemistry. Frank Jensen. ISBN: 0470011874JohnWiley § Sons Ltd. (2007). (Document electrònic disponible al Servei de Biblioteques de de la UAB)
2) Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models. Cristopher J. Cramer. ISBN: 0470091827. JohnWiley § Sons Ltd. (2004). (Document físic i electrònic disponible al Servei de Biblioteques de de la UAB)
3) Molecular Modelling. Principles and Applications. Andrew R Leach. ISBN: 978-0-582-38210-7. Pearson (2001). (Document físic disponible al Servei de Biblioteques de de la UAB)
Programari
USCF Chimera
ChimeraX
Autodock Vina
CHARMM-GUI
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 1 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 1 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |