Introducció

La química moderna va evolucionar a partir de les necessitats de "descobriment de fàrmacs" de la indústria farmacèutica.

La representació de dades i análisis mitjançant eines informàtiques són de gran valor per a una gran varietat de tasques en la recerca de coneixements en ciències químiques, i la quimioinormàtica és valuosa pels alumnes més enllà dels de les ciències farmacèutiques.

De fet, podem anar un pas més enllà i afirmar que la quimioinformàtica està canviant els artefactes cognitius fonamentals utilitzats per representar, manipular i comunicar informació química, i en un món d'accés instantani a dades digitals interconnectades, una comprensió fonamental de la quimformàtica és una habilitat essencial per a qualsevol químic.

La química informàtica es pot considerar una "ciència del quart paradigma":

  1. Primer paradigma: ciència empírica (milers d'anys d'antiguitat).

    El químic experimental (científic) fa mesures i observacions de l'univers físic i genera dades empíriques.

  2. Segon paradigma: ciència teòrica (uns segles d'antiguitat)

    El químic teòric (científic) defineix relacions matemàtiques complexes que sustenten les observacions naturals.

  3. Tercer paradigma: Ciència computacional (dècades d'antiguitat)

    El químic computacional (científic) utilitza ordinadors per realitzar càlculs complexos per predir el comportament i generar dades computacionals.

  4. Quart paradigma: Exploració de dades (emergent)

    El científic digital utilitza ordinadors per descobrir relacions complexes entre conjunts de dades tant empíriques com computacionals.

El quart paradigma depèn en realitat dels altres paradigmes i requereix la capacitat d'adquirir, manipular i comprendre dades.

Pert tant, primer has d'apendre els conceptes bàsics per anar avançant fins arribar a l'exporació de dades.

Resultats d'aprenentatge

Els resultats d'aprenentatge d'aquest mòdul són:

  1. Descriu la interacció entre fàrmacs i receptors, reconeixent les diverses formes d’obtenció de nous fàrmacs i la utilització de les eines quimioinformàtiques en aquesta recerca.

  2. Consulta, modifica i gestiona la informació emmagatzemada en bases de dades d’estructures químiques i les dades utilitzades per realitzar modelitzacions moleculars, emprant els procediments, funcions i guions incorporats en el llenguatge de manipulació de dades.

Criteris d'avaluació

  1. Diferencia fàrmac, forma farmacèutica i medicament.
  2. Identifica les propietats físiques i químiques d’un fàrmac en relació amb la seva forma d’actuació en l’organisme.
  3. Descriu l’estructura de les proteïnes.
  4. Identifica l’estructura d’un receptor i els tipus d’interaccions fàrmac-receptor.
  5. Valora la importància dels models 3D moleculars en la recerca de nous fàrmacs.
  6. Reconeix les diferents tècniques de simulació per ordinador en l’àmbit de la modelització molecular.
  7. Realitza consultes en les bases de dades utilitzant els procediments adequats en cada cas.
  8. Automatitza tasques de recerca d’informació en la base de dades utilitzant algun llenguatge de programació amb guions (Perl, Python o altres).
  9. Utilitza adequadament les eines i aplicacions d’ús habitual en el disseny de nous fàrmacs.
  10. Elabora informes relacionats amb les dades obtingudes a partir de les eines quimioinformàtiques utilitzades.

Activitats

Molecula

Materiaundefined
AtomUn àtom és la unitat més petita de matèria que conserva totes les propietats químiques dun element.
MoléculesEls quatre elements comuns a tots els organismes vius són l'oxigen (O), el carboni (C), l'hidrogen (H) i el nitrogen (N), que en conjunt formen al voltant del 96% del cos humà.
Reprsentació de moleculesLes molecules es poden representar de maneres molt diferents.
Bases de dadesUna base de dades és una col·lecció organitzada d'informació.
Consultes en bases de dadesL pàgina d'inici de PubChem proporciona una interfície de cerca que permet als usuaris realitzar qualsevol cerca de terme/paraula clau/identificador amb les tres bases de dades principals de PubChem.

Proteines

Proteinaundefined
Uniprotundefined
Protein Data Bankundefined

Fàrmacs

Fàrmacsundefined

Disseny de fàrmacs

Similitut molecularLa similitud molecular és un concepte fonamental en quiminformàtica, jugant un paper important en els mètodes computacionals per predir les propietats dels compostos químics, així com per dissenyar productes químics amb propietats desitjades.
Descobriment i desenvolupament de fàrmacsundefined
DockingL'acoblament molecular és una tècnica computacional que s'utilitza per predir com molècules petites, com ara candidats a fàrmacs, s'uneixen a una proteïna diana o àcid nucleic (ADN/ARN) d'interès.
Aprenentatge automàticAquest activitat repassa els algorismes d'aprenentatge automàtic d'ús habitual per a la classificació, que s'utilitzaran amb les dades de bioactivitat arxivades a PubChem per construir un model predictiu de la bioactivitat de molècules petites.