
Simulación Biomolecular
Código: 102517Créditos: 6
| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Química | OP | 4 |
Profesor/a de contacto
- Nombre :
- Jean-Didier Pierre Marechal
- Correo electrónico :
- jeandidier.marechal@uab.cat
Equipo docente
- Àngels Gonzalez Lafont
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Termodinámica y Cinética Químicas (Fonamentos de Química 2 y Termodinámica y Cinética)
Química Cuántica.
No es imprescindible tener ningún conocimiento previo en Bioquímica.
Objetivos
El objetivo de esta asignatura es introducir al alumnado los principios básicos de la simulación biomolecular como herramienta para interpretar a nivel atómico cómo se desarrollan los procesos biológicos y las aplicaciones biomédicas y biotecnológicas de las biomoléculas (fármacos, nanopartículas, vacunas...).
La simulación biomolecular se basa en la modelización molecular del sistema biológico o biomolécula, lo que implica una serie de etapas que se trabajaran en este curso tanto a nivel teórico como práctico, en un equilibrio entre conceptos, fundamentos físicos y práctica:
1) Cálculo de la energía del sistema para una disposición (estructura 3D) dada de sus átomos y moléculas utilizando métodos de la Mecánica Molecular y de la Mecánica Cuántica;
2) Estudio de las técnicas computacionales que permiten determinar la variación de la energía del sistema en función de sus coordenadas:
a) Técnicas de Docking;
b) Técnicas de minimización de la energía;
c) Técnicas de Dinámica Molecular;
d) Métodos de cálculo de la energía libre.
Paralelamente se utilizaran dichos métodos tanto para el estudio de aspectos básicos de las biomoléculas y sus funciones, como en aplicaciones al diseño de fármacos y al estudio de la catálisis enzimática.
Resultados de aprendizaje
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Razonar de forma crítica.
- Aprender de forma autónoma.
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Manejar la metodología básica de la química cuántica y mecánica molecular.
- Distinguir entre los métodos computacionales aplicados a las biomoléculas.
- Manejar a nivel básico la simulación por ordenador.
- Reconocer las bases de los sistemas operativos y lenguaje informáticos.
- Plantear simulaciones en fase condensada.
- Producir simulaciones de interacciones proteína-ligando.
- Analizar trayectorias de dinámica molecular.
- Determinar los cambios estructurales y energéticos asociados a un camino de reacción química.
- Visualizar biomoléculas y ciertas propiedades estructurales por medio de programas de visualización.
Contenidos
SIMULACIÓN BIOMOLECULAR
1. Introducción a la modelización molecular.
2. Biomoléculas: estructura y función. Una visión general.
3. Métodos de Mecánica Molecular para el cálculo de la energía.
4. Exploración conformacional en biomoléculas.
5. Interacción proteína-ligando: Técnicas de Docking y diseño de fármacos.
6. Métodos de simulación: Dinámica Molecular.
7. Métodos híbridos de cálculo de la energía potencial: QM/MM
8. Cálculos de diferencias de energía libre.
9. Catálisis enzimática: mecanismos y velocidad de reacción.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Quizzes/Informes de prácticas/Entregas de trabajos | 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 |
| Sesiones prácticas | 18 | 0,72 | 2, 3, 5, 6, 8, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22 |
| Tutorías | 2 | 0,08 | 2, 5 |
| Estudio | 70 | 2,8 | 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Clases teóricas | 34 | 1,36 | 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 |
| Búsquedas bibliográficas | 2 | 0,08 | 4, 5 |
La asignatura de SIMULACIÓN BIOMOLECULAR es una optativa de 6 ECTS perteneciente a la mención de QUÍMICA BIOLÓGICA pero que también se puede cursar fuera de la mención.
La metodología docente de la asignatura consiste en clases teóricas en el aula y clases prácticas en el aula de informática dirigidas el profesorado responsables de la asignatura. Las clases teóricas y prácticas se completan con horas de tutoría supervisadas con el fin de resolver dudas. El alumnado tiene que trabajar de forma autónoma sobre los contenidos teóricos y las cuestiones planteadas por parte del profesorado a las sesiones presenciales, en la realización de las prácticas, y en la elaboración de los trabajos de la asignatura que conllevarán una parte de investigación bibliográfica.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Actividades de seguimiento | 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 |
| Exámenes | 70% | 6 | 0,24 | 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15 |
La asignatura
La asignatura presenta dos partes claramente definidas (1 y 2), correspondientes a la primera y la segunda mitad del semestre. Ambas se evaluarán de manera independiente.
El sistema de evaluación estándar de esta asignatura consiste en pruebas de evaluación continua con actividades de seguimiento y exámenes parciales. El alumnado también puede solicitar realizar una evaluación única.
EVALUACIÓN CONTINUA
En esta modalidad, la ponderación de cada tipo de actividad es la siguiente:
Exámenes (70%)
Se realizarán dos exámenes parciales sobre el contenido de la asignatura:
- Parcial 1 (P1): 35%
- Parcial 2 (P2): 35%
Actividades de seguimiento (30%)
A lo largo del curso se realizarán dos series (S1 y S2) de actividades de seguimiento (quizzes, informes de prácticas y trabajos) que servirán como evidencia del trabajo personal del alumnado. Estas actividades no son recuperables.
CALIFICACIONES CONTINUADAS
Para superar la asignatura durante el curso deben cumplirse las tres condiciones siguientes:
- Obtener una nota igual o superior a 5,0 en cada examen parcial (NP1 y NP2).
- Obtener una nota Final de la asignatura igual o superior a 5,0, calculada de la siguiente forma:
Nota Final = 0,70 × [0,50 × (NP1 + NP2)] + 0,30 × [0,50 × (NS1 + NS2)]
- Haber asistido a todas las sesiones de prácticas y haber entregado el informe correspondiente, en caso de que exista. La realización de las prácticas es obligatoria.
Si no se alcanzan los mínimos establecidos en los puntos 1 y/o 2, al final del curso se podrá recuperar uno o ambos exámenes parciales. La nota obtenida en la recuperación sustituirá la obtenida en el primer intento.
Para participar en la recuperación es necesario haber sido evaluado previamente en actividades cuyo peso equivalga, como mínimo, a dos terceras partes de la calificación total de la asignatura. Por tanto, no es posible recuperar un examen parcial que no se haya realizado previamente.
Si el/la estudiante solo ha sido evaluado/a en actividades que representen como máximo el 25% de la nota total y abandona la asignatura, la calificación final será NO EVALUABLE.
EVALUACIÓN ÚNICA
El alumnado que se haya acogido a la modalidad de evaluación única deberá realizar una prueba final consistente en un examen de todo el temario de la asignatura. Las prácticas siguen siendo obligatorias y sus calificaciones contarán para la evaluación final.
La prueba de evaluación única se realizará el mismo día en que los estudiantes de evaluación continua realizan el examen del segundo parcial.
La calificación del estudiante será:
Nota final de la asignatura =
(Nota de la prueba final × 80 + Nota de prácticas × 20) / 100
Tanto la nota de la prueba final como la de prácticas deberán ser iguales o superiores a 5,0.
Si la nota final no alcanza el 5,0, el estudiante tendrá otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación que se celebrará en la fecha fijada por la coordinación de la titulación. En esta prueba podrá recuperarse el 80% correspondiente a la parte teórica. La parte práctica no es recuperable.
Sin perjuicio de otras medidas disciplinarias que puedan considerarse oportunas, se calificará con un cero al alumnado que cometa irregularidades que puedan alterar la calificación de una actividad de evaluación. Por tanto, copiar, plagiar, hacer trampas, permitir que otros copien, etc., en cualquiera de las actividades evaluables, implicará suspender dicha actividad con una calificación de cero.
Uso de herramientas de IA
En esta asignatura se permite un uso restringido de las herramientas de Inteligencia Artificial (IA). Se informa al alumnado de la importancia de comprender claramente las normas que se detallan a continuación, ya que un uso inadecuado de estas herramientas puede tener consecuencias importantes y, en casos de fraude académico, puede conllevar el suspenso de la asignatura.
Para esta asignatura, se permite el uso de tecnologías de IA exclusivamente en tareas de apoyo, tales como:
- Búsqueda bibliográfica o de información.
- Corrección y revisión de textos.
- Traducciones.
- Adquisición de destreza en el uso de herramientas de modelización.
- Práctica de los conceptos desarrollados durante el curso.
Durante los cuestionarios presenciales y los exámenes, el uso de herramientas de IA está completamente prohibido.
Para actividades no presenciales, como la elaboración de informes de prácticas, el uso de IA está permitido únicamente dentro de los límites anteriormente mencionados. Además, el estudiante deberá:
- Identificar claramente qué partes han sido generadas con IA.
- Especificar las herramientas utilizadas.
- Incluir una reflexión crítica sobre cómo dichas herramientas han influido en el proceso y en el resultado final de la actividad.
La falta de transparencia sobre el uso de IA en una actividad evaluable se considerará una falta de honestidad académica y podrá comportar una penalización parcial o total en la nota de la actividad, así como sanciones más graves en los casos de mayor gravedad.
Bibliografía
1) Introduction to Computational Chemistry. Frank Jensen. ISBN: 0470011874JohnWiley § Sons Ltd. (2007). (Documento electrónico disponibles en el Servei de Biblioteques de de la UAB)
2) Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models. Cristopher J. Cramer. ISBN: 0470091827. JohnWiley § Sons Ltd. (2004). (Documento físico y electrónico disponibles en el Servei de Biblioteques de de la UAB)
3) Molecular Modelling. Principles and Applications. Andrew R Leach. ISBN: 978-0-582-38210-7. Pearson (2001). (Documento físico disponibles en el Servei de Biblioteques de de la UAB)
Software
USCF Chimera
Autodock Vina
CHARMM-GUI
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Tipo de docencia | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoría | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |