Simulación Biomolecular
Código: 102517 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Química | OT | 4 |
Contacto
- Nombre:
- Laura Masgrau Fontanet
- Correo electrónico:
- laura.masgrau@uab.cat
Equipo docente
- Maria dels Angels 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 y contextualización
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.
Competencias
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Aprender de forma autónoma.
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Demostrar que comprende los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales de las diferentes áreas de la Química.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Interpretar los dados obtenidos mediante medidas experimentales, incluyendo el uso de herramientas informáticas, identificar su significado y relacionarlos con las teorías químicas, físicas o biológicas apropiadas.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Razonar de forma crítica.
- Reconocer y analizar problemas químicos y plantear respuestas o trabajos adecuados para su resolución, incluyendo en casos necesarios el uso de fuentes bibliográficas.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
Resultados de aprendizaje
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Analizar trayectorias de dinámica molecular.
- Aprender de forma autónoma.
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Determinar los cambios estructurales y energéticos asociados a un camino de reacción química.
- Distinguir entre los métodos computacionales aplicados a las biomoléculas.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Manejar a nivel básico la simulación por ordenador.
- Manejar la metodología básica de la química cuántica y mecánica molecular.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Plantear simulaciones en fase condensada.
- Producir simulaciones de interacciones proteína-ligando.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Razonar de forma crítica.
- Reconocer las bases de los sistemas operativos y lenguaje informáticos.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
- Visualizar biomoléculas y ciertas propiedades estructurales por medio de programas de visualización.
Contenido
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 |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases teóricas | 34 | 1,36 | 2, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 18, 22 |
| Sesiones prácticas | 18 | 0,72 | 2, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 17, 18, 19, 21, 22 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Tutorías | 2 | 0,08 | 8, 9 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Búsquedas bibliográficas | 2 | 0,08 | 8, 13 |
| Estudio | 70 | 2,8 | 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 19 |
| 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 |
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.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
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, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 11, 16, 17, 19, 21 |
La asignatura presenta dos partes claramente definidas (1 y 2) correspondientes a la primera y segunda parte del semestre. Se evaluarán de manera independiente.
El sistema de evaluación estándar de esta asignatura consiste en unas pruebas de evaluación continua con actividades de seguimiento, así como exámenes parciales. El alumnado, si lo desea，puede solicitar participar en una evaluación única.
EVALUACIÓN CONTINUA
En esta modalidad, la ponderación de cada tipología de actividades es la siguiente:
Exámenes (70%)
Se realizarán dos exámenes parciales sobre el contenido de la asignatura: Parcial 1 (P1) (35%) y Parcial 2 (P2) (35%).
Actividades de seguimiento (30%)
A lo largo del curso se llevarán a cabo dos series (S1 y S2) de actividades de seguimiento (cuestionarios, informes prácticos, trabajos) que servirán como evidencia del trabajo personal del alumnado. Estas actividades no son recuperables.
CALIFICACIONES
Para superar la asignatura se deben cumplir las siguientes tres condiciones:
1) Nota de cada parcial (NP1 y NP2) igual o superior a 5,0.
2) Nota Final asignatura = 0,70 * (0,50 * (NP1+NP2)) + 0,30 *(0,50 * (NS1 + NS2)) igual o superior a 5,0.
3) Haber asistido a todas las sesiones de prácticas y haber entregado el informe en caso de que se hayan requirido.
Si no se alcanzan los mínimos 1) y/o 2), al final del curso se podrá recuperar uno o ambos exámenes parciales. La nota obtenida en la recuperación reemplazará la obtenida en el primer intento.
La realización de las prácticas es obligatoria.
Para participar en la recuperación se debe haber sido previamente evaluado en un conjunto de actividades cuyo peso equivalga a un mínimo de dos terciosde lacalificación total de la asignatura. No es posible, por lo tanto, recuperar un examen parcial que no se haya realizado.
Si el/la alumno/a ha sido evaluado en un màximo del 25% de las pruebas y abandona, la calificación final será NO AVALUABLE.
EVALUACIÓN ÚNICA
El alumnado que haya optado por la modalidad de evaluación única deberán realizar una prueba final que consistirá en un examen de todo el temario de la asignatura. Las prácticas siguen siendo obligatorias y sus notas contarán en la evaluación final.
La prueba de evaluación única se realizará el mismo día en que el alumnado de la evaluación continua hacen el examen del segundo parcial.
La calificación 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 deben ser igual o superiores a 5.
Si la nota final no alcanza 5, el/la estudiante tiene otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación que se llevará a cabo en la fecha establecida por la coordinación de la titulación. En esta prueba se podrá recuperar el 80% de la nota correspondiente a la parte teórica. La parte práctica no es recuperable.
Sin que esto excluya otras medidas disciplinarias que se consideren oportunas, se calificará con un zero al alumnado que cometa irregularidades que puedan conducir a la variación de la calificación en una prueba de evaluación, como plagio, copia...
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 de 2025. 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
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (TE) Teoría | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |