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Ver el documento (formato PDF)   Ramírez, Claudia Lilián.  "Optimización en el cálculo de perfiles de energía libre. Desarrollo y aplicación a reacciones de interés biológico"  (2016-12-16)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Uno de los objetivos principales de la química es comprender los principios que rigen las reacciones, tanto en términos de sus mecanismos como en la termodinámica que las gobierna. Utilizando dinámica molecular, en combinación con esquemas de muestreo sesgado, es posible simular y obtener perfiles de energía libre asociados a eventos que incluyen desde reacciones químicas en entornos complejos (en solución y/o enzimas) hasta movimientos conformacionales proteicos. Los primeros requieren un tratamiento cuántico, al menos del sitio activo, por lo que los métodos híbridos cuántico-clásicos son los escogidos. Mientras que para los segundos es posible emplear campos de fuerza clásicos, atomísticos o de grano grueso. Sin embargo, el costo computacional de la obtención de dichos perfiles es muy elevado para la gran mayoría de los sistemas biológicos, incluso imposibilitando en algunos casos su obtención. Siendo que en un perfil de energía libre se obtiene toda la termodinámica relevante para el sistema, y por ende todos los parámetros asociados de importancia, subsanar esta imposibilidad es de suma importancia. En esta tesis se realizaron desarrollos teóricos que permiten obtener perfiles de energía libre en menor tiempo computacional, para diversos niveles de teoría, permitiendo así el estudio termodinámico de procesos alostéricos y mecanismos de reacción de sistemas biológicos relevantes.

Abstract:
One of the main goals of chemistry is to understand the underlying principles of chemical reactions, in terms of both its reaction mechanism and the thermodynamics that govern it. Using hybrid Molecular Dynamics in combination with a biased sampling schemes, it is possible to simulate and obtain the Free Energy Profiles associated with biological events, ranging from chemical reactions occurring inside complex environments (enzyme or aqueous solution) to protein conformational movements. The first requiere a quantum treatment, at least for the active site, this is why Hybrid Quantum/Classical methods are choosen. While for the second, it is possible to only use classical force fields, either atomistic or coarse grain. However, the computational cost associated with the obtention of such Free Energy Profiles is enormous for most biological systems, making it even impracticable in some cases. Since the free energy profile offers all the relevant thermodynamics information for a system, and therefore all associated parameters of relevance, being able to obtain it, is of utmost importance. In this thesis we developed theoretical methodologies that allow to obtain Free Energy Profiles in less computational time, for different levels of theory, thus allowing the thermodynamic study of allosteric processes and reaction mechanisms of relevant biological systems.

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Registro:
Título : Optimización en el cálculo de perfiles de energía libre. Desarrollo y aplicación a reacciones de interés biológico     =    Optimization in free energy profiles calculation. Development and application to biological relevant reactions
Autor : Ramírez, Claudia Lilián
Director : Martí, Marcelo
Consejero : Cukiernik, Fabio
Jurados : Pickholz, Mónica A.  ; Del Popolo, Mario G.  ; Tugliazucchi, Mario
Año : 2016-12-16
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física
Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Inorgánica, Analítica y Química Física
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_6125_Ramirez
Idioma : Español
Area Temática : Química / Química Computacional
Química / Química Física
Palabras claves : ENERGIA LIBRE; MECANISMO DE REACCION; ALOSTERISMO; SIMULACION COMPUTACIONAL; FREE ENERGY; REACTION MECHANISM; ALLOSTERISM; COMPUTATIONAL SIMULATION
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