Página combinada das disciplinas de graduação QBQ2011 (Bioquímica e Biofísica Computacionais) e de pós-graduação QBQ5782 (Simulação Computacional de Biomoléculas) ministradas pelo Prof. Guilherme M. Arantes (Bloco 9, sala 0915), com notas e slides de aula, links e exercícios:
- Aulas presenciais (a partir de 20/Setembro): Terças e quintas às 16:00, na sala 06, Bloco 06 inferior;
- Informações introdutórias;
- Conceitos fundamentais em física e físico-química (pré-requisito):
- Estrutura da Matéria (por Roberto Ribas). Leia principalmente o Cap. 1 até 1.5, Cap. 5, Cap. 6, Cap. 7 até 7.1 e Cap. 8;
- Interações moleculares: Texto (extraído de VanHolden et al.) e notas eletrônicas;
- Texto com uma Introdução conceitual à física estatística de biomoléculas (por D.M. Zuckerman);
- Slides com duas relações básicas da termodinâmica e da cinética química.
- Livro texto: A Practical Introduction to the Simulation of Molecular Systems, Martin J. Field, 2a. edição, 2007 [Amazon UK, Amazon US, CUP]. Este livro é nosso principal material didático e referência do curso. Consulte-o sempre em primeiro lugar. Outros textos mencionados aqui são complementares ao livro;
- Biblioteca pDynamo. Principal conjunto de programas usado ao longo do curso;
- pDynamo3 – Versão usada nesta disciplina.
- Caderno de notas para rodar o pDynamo3 pelo Google Colab.
- Guia Foca Linux : Veja o nível “iniciante + intermediário” para uma boa introdução sobre Linux;
- Python (Cap. 1):
- Slides pythonBasics;
- iPython, Jupyter e Google Colab: Consoles interativos e cadernos de notas em Python.
- Tutorials Point: Guia com comandos e sintaxe básica de Python, em linguagem bastante acessível;
- (*) Learning to program: Livro-texto acessível para o iniciante. Vai até conceitos um pouco avançados como Orientação por Objetos (OOP);
- Modelos e representações (Cap. 2):
- Slides de aula;
- Cap. 2 da minha tese de livre docência: Bioquímica e Biofísica Computacionais, com uma breve discussão geral sobre modelos em ciência e uma introdução sobre modelagem molecular;
- Revisão sobre o formato PDB.
- (*) Hierarquias de modelagem (por H.C. Berendsen);
- Conectividade e operações com coordenadas (Cap. 3):
- Química quântica (Cap. 4):
- Lista de exercícios 2 (entrega 26/Out): exercícios 4.1 e 4.2 do livro texto. Em 4.1, use pelo menos duas moléculas di- ou tri-atômicas (exceto água) heteronucleares;
- Slides de aula: Breve revisão dos conceitos e dicas de utilização;
- Seção 1.4 da minha tese de doutorado com resumo sobre conjuntos base e cálculo de estrutura eletrônica ab initio e semiempírico;
- (*) Capítulo introdutório do livro do Young,
- (*) Notas de aula do curso do A. Mulholland
- (*) Segunda parte dos vídeos (7-17) da série do D. Sherrill.
- (*) Revisão sobre bases gaussianas e integrais eletrônicas (por. P.R. Taylor e T. Helgaker);
- Mecânica molecular (Cap. 5):
- Lista de exercícios 3 (entrega 10/Nov): exercícios 5.2 e 5.3 do livro texto.
- Termos energéticos e sua origem física: Notas eletrônicas e antigos slides de aula;
- GROMACS, tutoriais e exemplos:
- Tutorial para simulação de Lisozima em água (J. Lemkul);
- (*) Antigo tutorial para preparação de modelos MM (e sua topologia). A sintaxe de alguns comandos mudou nas versões atuais, mas a estrutura do tutorial continua válida;
- (*) Manual online;
- (*) Canal do BioExcel : Muitos vídeos e tutoriais sobre Gromacs;
- CHARMM-GUI : Interface gráfica e online bastante útil para gerar topologias para simulação de MM
- (*) Notas de aula do curso do A. Mulholland
- (*) Primeira parte dos vídeos (1-6) da série do D. Sherrill.
- (*) Introdução à Teoria de forças intermoleculares (extraído de A.J. Stone);
- (*) A definição de um campo de força com o pDynamo é mais complicada. Veja algumas dicas:
- Exploração de superfícies de energia (Cap. 7):
- Lista de exercícios 4 (entrega 24/Nov): exercício 7.2 até o desenho do gráfico de contorno. Ou seja, não precisa comparar com o resultado do exercício 7.1. O gráfico de contorno pode ser feito, por exemplo, com o matplotlib ou o gnuplot.
- Exemplo de “scan” unidimensional com pDynamo e de código do Matplotlib para plotar gráfico de contorno 2D.
- Slides de aula;
- Seção 1.5 da minha tese de doutordado contém uma breve e genérica discussão sobre métodos de otimização de parâmetros;
- (*) Existem muitos livros sobre otimização de parâmetros, uma generalização de parte do assunto deste capítulo. Um bom exemplo é o livro Practical Optimization do Murray, Wright e Gill.
- Lista de exercícios 4 (entrega 24/Nov): exercício 7.2 até o desenho do gráfico de contorno. Ou seja, não precisa comparar com o resultado do exercício 7.1. O gráfico de contorno pode ser feito, por exemplo, com o matplotlib ou o gnuplot.
- Dinâmica molecular (Caps. 9-11):
- Lista de exercícios 5 (entrega 08/Dez): Baixe a lista aqui e o arquivo coords.csv ;
- Exemplos modificados: 16 com restrições no diedral e 17 com análise de RMSD;
- Slides de aula (Conceitos de mecânica estatística para biomoléculas)
- Avaliando a qualidade de uma simulação;
- (*) Mini-revisão sobre métodos para cálculo de intereações eletrostáticas;
- Trabalho final: Projeto de cálculo ou simulação computacional com um sistema de relevância biológica e com metodologia de sua escolha. Tarefas e datas de entrega:
- Escolha do sistema e proposta inicial de simulação (conversa com o professor ao longo do curso);
- Apresentação parcial com esboço do programa de simulação (optativo, 5/Dez/2022);
- Relatório final com o código do programa, seu output e análise/discussão detalhada (por escrito, obrigatório para os alunos de pós-graduação, até 5/Jan/2023);
Esta página será continuamente atualizada ao longo do curso.
