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Modelado molecular


Modelado clásico de un líquido iónico en bulk.
El modelado molecular o simulación molecular es un término general que engloba métodos teóricos y técnicas computacionales paramodelar, imitar y predecir el comportamiento de moléculas. Las técnicas y métodos utilizados se encuentran en un amplio rango de campos de la física (termodinámica, mecánica clásica, mecánicaestadística, mecánica cuántica, física matemática y ciencia de materiales), la química computacional y la bioquímica para el estudio de sistemas moleculares que abarcan desde pequeños sistemas químicos a grandes moléculas biológicas y materiales cristalinos. Los cálculos más simples pueden ser realizados a mano, pero inevitablemente se requieren computadoras para realizar el modelado molecular de cualquiersistema medianamente complicado. La característica particular de las técnicas de modelado es la descripción a nivel atómico de los sistemas moleculares; el menor nivel de información es por átomos individuales (o un pequeño grupo de átomos).
La simulación de sistemas molecular puede realizarse mediante métodos clásicos o cuánticos.
Los métodos de modelado molecular son usados rutinariamente en laactualidad para investigar la estructura, dinámica y termodinámica de sistemas inorgánicos, biológicos y poliméricos. Los tipos de actividad biológica que han sido investigados usando modelado molecular incluyenplegamiento proteico, catálisis de enzimas, estabilidad de proteínas, cambios conformacionales asociados con la función biomolecular, y reconocimiento molecular de proteínas, ADN, y complejosde membranas.
Índice
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1 Mecánica molecular
2 Variables
3 Software popular para modelado molecular
4 Véase también
5 Referencias
6 Enlaces externos
Mecánica molecular[editar]
La Mecánica molecular es una parte del modelado molecular, ya que implica el uso de mecánica clásica/mecánica newtoniana para describir las bases físicas tras los modelos. Los modelos moleculares describennormalmente átomos (núcleos y electrones en conjunto) como cargas puntuales con una masa asociada. Las interacciones entre los átomos vecinos son descritas por interacciones tipo oscilador armónico, "resortes", que (representando enlaces químicos) y Fuerzas de van der Waals. El Potencial de Lennard-Jones es mayormente usado para describir las Fuerzas de van der Waals. Las interacciones electrostáticasson calculadas por la Ley de Coulomb. A los átomos se les asignan coordenadas en el espacio cartesiano o en Coordenadas internas, y también se les pueden asignar velocidades al realizar simulaciones dinámicas. Las velocidades atómicas están relacionadas a la temperatura del sistema, una cantidad macroscópica. La expresión matemática completa se conoce como una Función potencial y está relacionada ala energía interna del sistema (U - Entropía), una cantidad termodinámica igual a la suma de las energías potencial y cinética. Los métodos que minimizan la energía potencial, son conocidos como técnicas de disminución energética (como, steepest descent y Gradiente conjugado), mientras que los métodos que recrean el comportamiento del sistema con el correr del tiempo son conocidos como Dinámicamolecular.


Esta función, llamada Función potencial, calcula la energía potencial molecular como una suma de cantidades de energía que describen la desviación del largo de los enlaces, los ángulos de enlace y los ángulos de torsión fuera de los valores de equilibrio, más cantidades para los pares de átomos no enlazados, ayudando a describir las interacciones de van der Waals y las electrostáticas.El conjunto de parámetros que incluye las distancias de enlace equilibradas, los ángulos de enlace, valores de carga parciales, constantes de fuerza y parámetros de van der Waals; son conocidos de manera conjunta como un campo de fuerza. Distintas aplicaciones de la mecánica molecular usa expresiones matemáticas que difieren ligeramente y, por ende, distintas constantes para la Función...