Séance de cours

Mécanique quantique dans les simulations QM/MM

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Description

Cette séance de cours porte sur les principes des simulations QM/MM, en mettant l'accent sur la simulation dynamique des systèmes QMMM, la sélection et le protocole pour les régions QM/MM, et la solution du problème des déversements d'électrons. Il traite également de l'application de simulations QM/MM à des réactions enzymatiques, comme le mécanisme de réaction lysozymique et la réaction ATPase. La séance de cours explique le potentiel de délimitation auxiliaire, la structure des ribozymes et les études théoriques des réactions enzymatiques. De plus, il introduit le code CPMD et son utilisation dans les simulations QM/MM.

Source officielle

Concepts associés (32)

Cinétique enzymatique

La cinétique enzymatique a pour objet d'identifier et de décrire les mécanismes des réactions biochimiques, catalysées par les enzymes (réaction enzymatique), en étudiant leur vitesse c'est-à-dire leur évolution en fonction du temps. En partant des enzymes isolées et en allant vers les systèmes métaboliques organisés et intégrés, la cinétique enzymatique permet de décrire quantitativement les propriétés catalytiques des enzymes et les mécanismes mis en place pour leur régulation.

Inhibiteur enzymatique

thumb|upright=1.2|Complexe d'une protéase du VIH (rubans rouges, bleus et jaunes) associée à l'inhibiteur qu'est le ritonavir (petite structure en bâtons et boules près du centre). Un inhibiteur enzymatique est une substance se liant à une enzyme et qui en diminue l'activité. Un inhibiteur peut empêcher la fixation du substrat sur le site actif en se fixant à sa place, ou provoquer une déformation de l'enzyme qui rend celle-ci inactive (inhibiteur allostérique).

Enzyme

redresse=1.5|vignette| Représentation d'une α-glucosidase () avec à sa droite le substrat au-dessus des produits de réaction . redresse=1.5|vignette|Diagramme d'une réaction catalysée montrant l'énergie E requise à différentes étapes suivant l'axe du temps t. Les substrats A et B en conditions normales requièrent une quantité d'énergie E1 pour atteindre l'état de transition A...B, à la suite duquel le produit de réaction AB peut se former. L'enzyme E crée un microenvironnement dans lequel A et B peuvent atteindre l'état de transition A.

Catalyse enzymatique

La catalyse enzymatique est le processus par lequel des réactions chimiques sont catalysées dans les systèmes vivants par des protéines spécialisées ou des ARN appelés enzymes. La catalyse enzymatique est indispensable aux organismes vivants pour l'accélération spécifique des réactions nécessaires à leur métabolisme et à la biosynthèse de l'ensemble des biomolécules qui les composent. Les principes de la catalyse enzymatique sont analogues à ceux de la catalyse chimique (voir théorie de l'état de transition).

Dynamique moléculaire

La dynamique moléculaire est une technique de simulation numérique permettant de modéliser l'évolution d'un système de particules au cours du temps. Elle est particulièrement utilisée en sciences des matériaux et pour l'étude des molécules organiques, des protéines, de la matière molle et des macromolécules. En pratique, la dynamique moléculaire consiste à simuler le mouvement d'un ensemble de quelques dizaines à quelques milliers de particules dans un certain environnement (température, pression, champ électromagnétique, conditions aux limites.

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Séances de cours associées (60)

Enzymes: Concepts de base et cinétique

Se penche sur les concepts de base des enzymes, la cinétique et les stratégies catalytiques pour l'accélération de la réaction.

Modèles cinétiques: Catalyse enzymatique et lois d'action de masse

Explore la catalyse enzymatique, les lois d'action de masse, la cinétique de Michaelis-Menten et l'effet Warburg dans les cellules cancéreuses.

Inclusion des aliments fermentés dans les guides alimentaires

Discute de l'inclusion des aliments fermentés dans les guides alimentaires mondiaux, explorant leurs avantages et leurs risques, la cinétique des enzymes et l'histoire des enzymes alimentaires.

Méthodes hybrides QM/MM

Explore l'intégration de la mécanique quantique et de la mécanique moléculaire dans la chimie computationnelle à l'aide du logiciel CP2K.

Enzymes: Stratégies catalytiques

Explore les stratégies catalytiques enzymatiques, y compris les protéases et l'anhydrase carbonique, les mécanismes d'inhibition et la spécificité des protéases sérine.

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