Sesión científicaPremiosNobel 2013
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development of multiscale models for complex chemical systems”. The work
awardedwith theNobel Prize inChemistry this year focuses on the development
ofmethods that usebothmolecularmechanics andquantummechanics. However,
despite the impressive advances in software and hardware, the study of complex
systemswith a large number of atoms, such as biomolecules, is quite challenging.
To carry out modeling of enzymatic reactions and other biomolecular processes
involving changes in electronic structure, such as formation and breaking of
covalent bonds or charge-‐transfer processes, the combined use of quantum
mechanics andmolecularmechanics (QM/MM) hasbecome themethodof choice ,
followingan ideaoriginally formulatedby thisyear’sawardedresearchers.
Keywords:
Molecular Mechanics; Molecular Dynamics; Quantum Mechanics;
QM/MM; ChemicalReactivity.
1. INTRODUCCIÓN
La química y la bioquímica se han desarrollado muy rápidamente en los
últimos 50 años. En la primera mitad de este periodo ha sido especialmente
llamativo el desarrollo de la determinación estructural de macromoléculas,
primero a través de la cristalografía de rayos X y después con el desarrollo de los
métodos de resonancia magnética nuclear. Ambas metodologías han sido
galardonadas con premios nobel en química. Sin embargo, la estrategia menos
conocida es la aplicación demétodos computacionales para analizar el patrón de
difracción de rayos X, los acoplamientos spin-‐spin obtenidos a partir de un
experimento de RMN, la energía de un estado de transición, la reactividad de una
enzima, etc. Enestas situacionesnoexistesuficiente informaciónexperimental que
permite determinar la estructura del sistema. La teoría es un complemento
necesarioparaexperimentar.
Los ordenadores y losmodelos teóricos se han convertido enherramientas
esenciales para el químico experimental. Como resalta la Real Academia de
Ciencias de Suecia, “hoy en día el ordenador es tan importante para un químico
comoun tubodeensayo”. Estosmodelos informáticos sehanconvertidoenunode
losavancesmás crucialespara laquímicadel sigloXXI.
Los trabajos galardonados con el Premio Nobel de Química de este año se
centranenel desarrollodemétodosqueutilizan tanto lamecánicamolecular como
lamecánica cuántica. Sinembargo, apesardel impresionanteavanceensoftwarey
hardware, el estudio de sistemas complejos, con un elevado número de átomos,
comoes el casode las enzimas, presentabastantesdificultades. Parapoder llevar a
cabo el modelado de las reacciones enzimáticas y otras procesos biomoleculares
que implican cambios en la estructura electrónica, tales como formacióny ruptura
de enlaces covalentes o transferencia de carga, la utilización combinada de
