П. Г. Демидова
Кафедра органической и биологической химии
КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОБЪЕКТОВ
И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета для студентов,
обучающихся по направлению Биология
Ярославль
ЯрГУ
2013
1
УДК 577.2:004.9(072)
ББК З973.2я73+Е070я73
К 63
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. <...> Д. А. Базлов, А. В. Цивов
Компьютерное моделирование макромолекулярК 63 ных объектов и биологических систем: метод. указания / сост. <...> Методические указания знакомят студентов-биологов с основами такого направления, как биоинформатика, и вычислительными методами для обработки экспериментальных данных, моделирования биологических
и биохимических объектов. <...> Предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400.62 Биология (дисциплины «Молекулярное моделирование механизмов жизнедеятельности»;
«Молекулярная биология и компьютерное моделирование биосистем», цикл Б2), очной формы обучения. <...> В свете изменения шифра научных специальностей
(03.00.28 «Биоинформатика» превратилась в 03.01.09 «Математическая биология, биоинформатика») поле термина «биоинформатика» расширилось и включает все реализации математических
алгоритмов, связанных с биологическими объектами. <...> По сути, этот любопытный случай и положил начало
математической биологии. <...> У математиков появился интерес к теоретической биологии,
а у биологов, в свою очередь, возникла потребность к систематизации науки с математических позиций. <...> Его геном содержит 48 генов (совсем немного по
нынешним меркам), но имеет сложную управляющую систему. <...> Из математической биологии стала выделяться отдельная ветвь — биоинформатика, которая предполагает применение
информационных технологий для изучения биологических систем. <...> Следует отметить большую роль Института цитологии и генетики
Сибирского отделения РАН в развитии биоинформатики. <...> Накапливается <...>
Компьютерное_моделирование_макромолекулярных_объектов_и_биологических_систем_Методические_указания.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Кафедра органической и биологической химии
КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОБЪЕКТОВ
И БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета для студентов,
обучающихся по направлению Биология
Ярославль
ЯрГУ
2013
1
Стр.1
УДК 577.2:004.9(072)
ББК З973.2я73+Е070я73
К 63
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2013 года.
Рецензент
кафедра органической и биологической химии ЯрГУ
Составители:
Д. А. Базлов, А. В. Цивов
Компьютерное моделирование макромолекулярК
63
ных объектов и биологических систем: метод. указания
/ сост. Д. А. Базлов, А. В. Цивов; Яросл. гос. ун-т
им. П. Г. Демидова. — Ярославль : ЯрГУ, 2013. — 48 с.
Методические указания знакомят студентов-биологов
с основами такого направления, как биоинформатика,
и вычислительными методами для обработки экспериментальных
данных, моделирования биологических
и биохимических объектов.
Предназначены для студентов, обучающихся по направлению
020400.62 Биология (дисциплины «Молекулярное
моделирование механизмов жизнедеятельности»;
«Молекулярная биология и компьютерное моделирование
биосистем», цикл Б2), очной формы обучения.
УДК 577.2:004.9(072)
ББК З973.2я73+Е070я73
© ЯрГУ, 2013
2
Стр.2
Оглавление
1. Биоинформатика...........................................................................3
1.1. Развитие биоинформатики.....................................................3
1.2. In silico или in vivo?................................................................6
1.3. Цели и задачи биоинформатики............................................7
1.4. Основные направления биоинформатики............................9
1.5. Биоинформатика последовательностей................................9
1.6 Структурная биоинформатика..............................................11
1.7. Компьютерная геномика......................................................13
2. Виды межмолекулярных взаимодействий................................15
2.1. Молекулярное узнавание. Механизмы узнавания.............15
2.2. Гидрофобные взаимодействия.............................................21
2.3. Стэкинг-взаимодействия......................................................24
2.4. Межмолекулярные взаимодействия....................................26
2.5 Оценка энергии межмолекулярного взаимодействия........29
2.6. Оценка Ван-дер-ваальсовых атомных радиусов...............29
2.7. Водородная связь..................................................................30
3. Способы прогнозирования и моделирования структуры
и свойств вещества..................................................................32
3.1. Молекулярное моделирование ...........................................32
3.2. Создание компьютерной модели молекул..........................33
3.3. Описание модели квантово-химическими расчетами.
Молекулярная механика и динамика.........................................35
3.4. Квантово-химические методы расчета...............................39
Контрольные вопросы.....................................................................44
Литература......................................................................................46
.
47
Стр.47