Visualización, análisis y divulgación de la estructura de moléculas empleando Jmol.

Universidad de Valencia, 16 a 20 de julio de 2007

Curso de formacion permanente de la UV, dentro del plan de formación y debate orientado al EEES de la Facultad de Química

Presentación

El uso de medios informáticos para examinar de forma interactiva modelos moleculares tridimensionales posee virtudes bien conocidas para el estudio y la enseñanza de química, bioquímica y biología molecular, así como en investigación. Muestra de ello es la existencia de innumerables páginas web con este formato, así como los visores de consulta de las bases de datos de estructura molecular. En este contexto, ofrece un gran potencial el reciente desarrollo de las versiones 10 y 11 de Jmol (http://jmol.org), un programa escrito en Java que es compatible con todos los sistemas operativos y navegadores de internet, y que ofrece compatibilidad con sistemas anteriores (Rasmol y Chime) además de numerosas funcionalidades nuevas en la representación y análisis de la estructura de moléculas. Destacan además su aplicabilidad interdisciplinaria (bioquímica, química orgánica, química inorgánica, cristalografía, ciencia de materiales), el reconocimiento de numerosos formatos moleculares y, en particular, su carácter de software libre y de código abierto, que asegura su futura evolución y compatibilidad. Adicionalmente, es posible integrarlo dentro de una página web, lo que permite un fácil acceso y consulta por el público usuario.

Proponemos un curso práctico para introducirse en el uso de este programa con fines docentes y de investigación, y en la preparación de materiales de apoyo docente y de estudio que contengan modelos moleculares.

Objetivos

• Aprendizaje del uso de modelos moleculares tridimensionales e interactivos en docencia e investigación, utilizando el programa Jmol (multiplataforma, gratuito y de código abierto).
• Conocimiento de las bases de datos de estructuras moleculares y aprovechamiento de su potencial.
• Extracción de información estructural significativa para la comprensión de las propiedades de las moléculas.
• Construcción de presentaciones para clases.
• Incorporación de modelos en páginas web.
• Aprovechamiento de los materiales existentes.

Programa y contenidos

El curso está organizado en dos módulos:

• Módulo 1 para personas interesadas únicamente en usar el programa.
• Módulo 2, más avanzado, para personas interesadas en preparar materiales para su difusión.

Adicionalmente se han desdoblado algunas sesiones con contenidos específicos:

• Para “Macromoléculas” (orgánicas, inorgánicas, bioquímica): opciones "A".
• Para “Biomacromoléculas” (Bioquímica,Biología molecular): opciones "B".

Módulo 1: Para usuarios y autores

Módulo 1.1: Presentación

• Presentación. Ventajas e inconvenientes de los modelos en ordenador. Aspectos destacables del desarrollo de Jmol.
• Prestaciones de Jmol; visión general; comparación con otros programas (Rasmol, Chime...).

Módulo 1.2: Uso básico

• Instalación y configuración del programa.
  • Descarga e instalación.
  • Asociación de archivos al programa.
• Práctica en el uso básico del menú de Jmol para manipular modelos (prestaciones comunes a todo tipo de moléculas).
  • Guía básica para usuarios de Jmol, de Belén Garrido y Angel Herráez
  • Rotación, tamaño y desplazamiento empleando el ratón.
  • Tipos de representación de átomos y enlaces.
  • Patrones de coloreado.
  • Medición de distancias y ángulos.
  • Selección de partes de la molécula.
  • Etiquetas sobre los átomos.
  • Exportación de imágenes.

Módulo 1.3A: ”Micromoléculas” (inorgánica, orgánica, bioquímica)

• Jmol en la red (específico): bases de datos, páginas web de divulgación.
• Uso avanzado del menú y opciones específicas
  • Celdilla cristalográfíca.
  • Modos de vibración.
  • Animación de modelos múltiples.
• Uso de la consola para instrucciones sobre los modelos (específico).
  • Selección múltiple.
  • Poliedros.
  • Orbitales.
  • Modificación de enlaces.

Módulo 1.3B: “Biomacromoléculas” (bioquímica, biología molecular)

• Jmol en la red (específico): bases de datos, páginas web de divulgación.
• Uso avanzado del menú y opciones específicas.
  • Representación esquemática de las cadenas, estructura secundaria.
  • Enlaces de hidrógeno y disulfuro.
• Uso de la consola para instrucciones sobre los modelos (específico).
  • Selección múltiple combinada.
  • Subunidades.
  • Grupos prostéticos.
  • Centros activos.
  • Superficies.
  • Refinamiento de representaciones esquemáticas.

Prácticas y dudas.

Módulo 2: Para autores

Módulo 2.1

• Introducción a los formatos de archivo: PDB, MOL, XYZ.
• Preparación de modelos para su presentación: archivos de guión.
• Incorporación de modelos Jmol en páginas web. Introducción.

Módulo 2.2A: ”Micromoléculas” (inorgánica, orgánica, bioquímica)

• Fuentes de obtención de modelos moleculares.
• Modificación de modelos:
  • edición de archivos existentes;
  • profundización en los formatos de archivo, especialmente MOL y XYZ.
• Creación de modelos nuevos:
  • dibujo de fórmulas;
  • generación de modelos tridimensionales (ChemSketch, Corina)

Módulo 2.2B: “Biomacromoléculas” (Bioquímica, biología molecular)

• Fuentes de obtención de modelos moleculares.
• Modificación de modelos.
• Edición de archivos existentes.
• Profundización en los formatos de archivo, especialmente PDB.

Prácticas y dudas.

Módulo 2.3: Edición de modelos en página web

• Incorporación de modelos Jmol en páginas web.
• Controles para interaccionar con los modelos en página web (botones, enlaces, menús, etc.).