A Modelagem Molecular

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A modelagem molecular consiste em um conjunto de ferramentas que visa fornecer uma representação tridimensional da estrutura das moléculas, realizando o estudo das estruturas e das propriedades moleculares através da química computacional e técnicas de visualização gráfica. Seus domínios permitem representar, manipular, estudar reações químicas e relacionar estrutura e propriedades da matéria em sistemas moleculares complexos. Portanto, na química, todo estudo que envolve a aplicação de conceitos de átomo e molécula para se adquirir informações de estrutura e propriedades químicas de um material pode ser chamado de modelagem molecular (SANTOS, 2001).

Assim, a possibilidade de representar estruturas tridimensionais permitiu a obtenção de modelos simples para representar estruturas de moléculas em escalas relativas reais e a modelagem molecular, também, possibilitou a representação da matéria de forma completa e quantitativa (SANTOS, 2001).

3 - MÉTODOS EMPREGADOS NA ELABORAÇÃO DE PROGRAMAS DE MODELAGEM MOLECULAR

A modelagem molecular foi uns dos mais importantes avanços e acabou se tornando uma ferramenta indispensável no processo de descobertas de outros fármacos e também na otimização de protótipo. E com o grande desenvolvimento da modelagem molecular deveu-se muito para os programas computacionais que também permitem até ter a visualização tridimensional. Outras informações também são as que permitem a comparação estrutural entre diferentes tipos de moléculas (RODRIGUES, 2008).

Grande parte dos programas computacionais tem a capacidade de desenhar estruturas moleculares e realizar cálculos de otimização geométrica e estudos de analises. Sendo a primeira etapa em estudos de modelagem molecular. A qualidade do programa computacional de modelagem molecular selecionado para efetuar os cálculos considerando que eles devem ser capazes de representar corretamente a estrutura molecular sem que os parâmetros estruturais da referida molécula foram usados para elaborá-lo (RODRIGUES, 2008).

Um programa de modelagem molecular deve ser capaz de ter o princípio de transferibilidade, reconhecer e transferir os parâmetros dentro do programa para uma nova molécula que tem as mesmas características estruturais e eletrônicas das moléculas usadas para confeccionar o programa. O estudo de análise conformacional deixa determinar conformações de mínimo de energia. O programa de modelagem molecular permite a representação, visualização, manipulação e determinação de parâmetros geométricos (RODRIGUES, 2008).

A grande maioria dos programas de modelagem molecular é capaz de retratar entidades químicas com alto grau de precisão. Os métodos mais empregados para a obtenção de propriedades moleculares são: a mecânica molecular e os métodos semi-empíricos (RODRIGUES, 2008).

Um método de calcular uma estrutura e a energia das moléculas com base nos movimentos dos núcleos (esse método se chama de Mecânica Molecular, com as siglas de ''MM''). Os movimentos nucleares, as vibrações e as rotações podem ser estudados separadamente, reconhecendo que os elétrons se movem rapidamente e ajustam-se aos movimentos dos núcleos (RODRIGUES, 2008).

O campo de força é usado para a geometria de uma molécula e para calcular a energia (RODRIGUES, 2008).

Deformação angular, a função para a deformação angular deve considerar os diferentes tipos de átomos e hibridização molecular (RODRIGUES, 2008).

Métodos semi-empíricos são do mesmo formalismo dos métodos Ab Inítio, mas parte de seus parâmetros são ajustados a dados experimentais. O processo é repetido até que a energia não mais varie dentro do seu limite escolhido, até se alcançar um ponto estacionário da superfície de energia (RODRIGUES, 2008).

4 - MÉTODOS DE MODELAGEM MOLECULAR

4.1 – Métodos Clássicos

Mecânica Molecular

A Mecânica Molecular (MM) vem sendo usada principalmente por razões de simplicidade computacional e eficiência, tem sido o mais utilizado para modelar. Estruturas moleculares e energias conformacionais na elucidação de problemas experimentais em química e bioquímica (WEITIZEL et al., 1999).

A metodologia da mecânica molecular está baseada na aproximação de Born-Oppenheimer (superfície de energia potencial, é multidimensional). Dentro desta aproximação os movimentos dos núcleos e dos elétrons podem ser tratados separadamente, e as moléculas são apresentadas como conjuntos de átomos (WEITIZEL et al., 1999; SANT`ANNA, 2009).

A superfície de energia potencial possui mínimos locais em relação a uma ou algumas conformações moleculares estáveis e, em uma primeira aproximação, a molécula é descrita pela estrutura correspondente ao mínimo global da superfície potencial, e é essa região próxima ao mínimo, que é de maior interesse para a maioria dos estudos de modelagem molecular (WEITIZEL et al., 1999; SANT`ANNA, 2009).

Dinâmica Molecular

Simulação de Dinâmica Molecular (DM) é uma das técnicas computacionais mais versáteis para o estudo de macromoléculas biológicas (NAMBA et al., 2008)

A Dinâmica Molecular fornece informações sobre o comportamento dinâmico microscópico, dependente do tempo, dos átomos individuais que compõem o sistema (NAMBA et al., 2008).

DM é uma extensão da Mecânica Molecular, onde o comportamento dinâmico de um sistema molecular é simulado através da integração numérica das equações de movimento. A Técnica tem sido usada extensivamente para auxiliar e complementar o planejamento de novos ligantes de um alvo terapêutico, bem como estimar a sua potência (NAMBA et al., 2008).

A energia cinética dos átomos concede colisões intermoleculares sendo que mudanças conformacionais surjam a todo o momento em sistemas “reais” (SANT`ANNA, 2009).

A resolução das equações de movimento da dinâmica molecular representa a evolução no tempo dos movimentos moleculares, chamada trajetória, que pode ser utilizada para o estudo de propriedades que dependem do tempo, como a difusão, o dobramento de cadeias moleculares (como acorre no enovelamento de proteínas) e a distribuição de moléculas de solvente ao redor de um soluto (SANT`ANNA, 2009).

4.2 – Métodos Quânticos

Métodos quânticos são caracterizados por