MINISTRIO DA EDUCAO UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITRIO DO ARAGUAIA CURSO DE PS-GRADUAO EM CINCIA DE MATERIAIS

Quimioinformtica

Discentes: Douglas Jos Correia Gomes Docente: Prof. Ricardo Stefani

Pontal do Araguaia - MT, Abril de 2.011

Douglas Jos Correia Gomes

Quimioinformtica

Apresentao do relatrio da aula em forma de seminrio disciplina de Tpicos em Materiais Funcionais I, ministrada pelo professor Ricardo Stefani, como requisito de avaliao parcial.

Pontal do Araguaia - MT, Abril de 2.011

ResumoA Quimioinformtica uma rea multidiciplinar que se tornou necessria em muitas reas de pesquisa como descoberta de novos frmacos. A Quimio-informtica utiliza mtodos computacionais para resolver problemas de Qumica. Descritores Moleculares uma parte da Quimioinformtica que descreve algumas propriedades de substncias a partir de aspectos fornecidos, para isso usa de mtodos computacionais. Esse trabalho apresenta a quimioinformtica dando um nfase aos descritores moleculares.

IntroduoA qumica tem crescido muito atualmente e tornaram-se necessrias novas tecnologias para processar esse grande nmero de informaes ou dados. A parir dessa necessidade surgem novas tecnologias aplicadas qumica, surge a quimioinformtica, que o uso da informtica aplicada a resolues de problemas qumicos. Porm necessrio entender a diferena entre quimioinformtica e qumica computacional. A qumica computacional trata de problemas lgicos envolvendo algoritimos e nmeros, j a quimioinformtica o tratamento da qumica de forma automatizada. A quimioinformtica integra reas mltiplas como qumica e a informtica e muito utilizada por farmacuticos no processo de descoberta de medicamentos, alm de ser usada de varias formas por industrias qumicas. A quimioinformtica muito ampla e pode ser dividida em: Descritores Moleculares; Espao qumico; Diversidade molecular; Similaridade Molecular; Classificao e seleo de substncias; Aprendizagem por mquina; Desenvolvimento de bibliotecas; QSPR; Prospeco virtual; Desenvolvimento de novos materiais.

Espao Qumico O espao qumico um banco de dados que contm substncias a serem analisadas pelos descritores, e quanto melhores os dados melhor ser o resultado. Descritores MolecularesDescritores moleculares pode ser considerado como sendo o resultado obtido de procedimento lgico e matemtico, aplicado s informaes qumicas codificadas atravs da representao de uma molcula (Consonni et AL. 2002a). Este procedimento transforma estas informaes em um valor numrico associado a uma determinada propriedade molecular importante para posterior analise, correlacionando com uma propriedade molecular, como por exemplo, ponto de fuso.

Uma molcula pode ser analisada de varias formas, uma delas est relacionado com a dimenso em que se analisa a substncia. Esses descritores descrevem as propriedades das molculas de acordo com o nmero de aspectos envolvidos, por exemplo Por exemplo o ponto de fuso est relacionado com o tamanho e com a polaridade dos compostos, se queremos modelar o ponto de fuso devemos calcular descritores que codifiquem o tamanho e a polaridade. Exemplo: 0D (Ponto de fuso, ebulio) 1D (Numero de ligaes, de tomos, cargas) 2D (distncia entre tomos, nmero de grafos) 3D (Volume molecular, raio de van der Waals) 4D (volume do stio ativos, nmero de interaes intermoleculares) 5D (Tipos de interaes com o sistema) Estes so cinco tipos de descritores, classificados relativamente ao nvel de informao estrutural que codificam. Assim podem encontrar-se descritores 0D que representam caractersticas globais de uma determinada molcula tal como o peso molecular ou nmero de tomos, no estando codificada qualquer tipo de informao relativamente disposio dos tomos na molcula. Outro tipo de descritores so descritores 1D, que contm alguma informao estrutural ainda que de forma fragmentria dando conta da presena de alguns grupos de tomos ou funcionalidades. Os descritores 2D tm em conta a conectividade entre os diversos tomos da molcula. Associando a conectividade informao referente s coordenadas tridimensionais de cada tomo na molcula so calculados descritores moleculares 3D. Finalmente so calculados outros descritores muito variados, que vo desde o clculo de cargas at propriedades fsico-qumicas. Descritores Constitucionais So descritores do tipo 0D, que fornecem informao global sobre cada molcula, ou seja, o peso molecular, nmero de ligaes, nmero de tomos, ou nmero de ocorrncias de um determinado elemento. Fragmentos tomo-centrados

So descritores do tipo 1D baseados na contagem do nmero de tomos especficos associados a um ambiente qumico especfico. Como exemplo pode considerar-se o nmero de tomos de flor ligados a carbonos sp2 ou o nmero de tomos de hidrognio ligados a heterotomo. Grupos Funcionais So descritores do tipo 1D que codificam a presena de determinadas funcionalidades na molcula, como aminas. Descritores Topolgicos So descritores do tipo 2D que codificam tanto a conectividade da molcula como o seu tamanho, forma e ramificao. ndices topolgicos tm encontrado considervel sucesso na previso de uma grande variedade de propriedades fsicas, qumicas ou biolgicas. Propriedades tais como calor de vaporizao, calor de formao, ponto de ebulio, refrao molar, solubilidade, densidade, coeficiente de partio, polaridade,etc., tm sido correlacionadas com descritores derivados dos ndices topolgicos. Os ndices topolgicos baseados na conectividade molecular so basicamente de trs tipos: ndices qui (mc) de conectividade molecular, que caracterizam atributos estruturais da molcula; ndices kappa (mk ) da forma molecular; e os valores de equivalncia topolgica T, que caracterizam tomos e grupos no esqueleto molecular e que so usados essencialmente para determinar tomos quimicamente equivalentes dentro de uma molcula.

Descritores Geomtricos

So descritores do tipo 3D dependentes da conformao de determinada molcula baseados na sua geometria e em distncias interatmicas. Exemplos de descritores geomtrico so os ndices gravitacionais, reas de superfcies, volume molecular.

Propriedades Moleculares So descritores que representam determinadas propriedades moleculares, umas definidas teoricamente, outras mensurveis experimentalmente e calculadas de forma emprica. Um exemplo de propriedades moleculares so o ndice de insaturao, refratividade molar. Descritores Eletrostticos Esses descritores caracterizam substncias com as seguintes

propriedades: cargas parciais atmicas, parmetros de polaridade, momento de dipolo, polarizabilidade, potenciais eletrostticos na superfcie molecular.

Descritores Qunticos Esses descritores caracterizam substncias com as seguintes

propriedades: energia total da molcula, energia de repulso eletron-eletron, energia de ressonncia, cintica eletrnica, energia total de cintica.

Um problema com os descritores a sua linearidade, ou seja, molculas com descritores semelhantes deveriam mostrar propriedades semelhantes, porm isso no ocorre. Essas substncias podem apresentar algumas propriedades iguais, contudo, existe algumas diferenas entre elas que podem ser muito relevantes.

ConclusoQuimioinformticaumareaemergentequeutilizamtodoscomputacionais para resover problemas de Qumica. Tem sido intensamente utilizada pela indstria qumicaefarmacuticanadescobertadenovosprodutosetemtrazidointerpretaes novas a questes cientficas fundamentais. A quimioinformtica possui uma vasta quantidadedeinformaoqueestsendogeradopordiferentescomunidadescientficas. Existe um vrios descritores utilizado em quimioinformtica, onde alguns foram relatadosnoatualtrabalho.

Referncia Bibliogrfica

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