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计算化学探秘——“魅力有机化学”科普拓展课程(十一)

发布时间:2014-03-17

  311日,“魅力有机化学”科普拓展课程第十一讲在上海市零陵中学进行。来自生命有机化学国家重点实验室的韩莉和刘志海带领同学们一起,揭开了计算化学的神秘面纱。本次课程简要介绍了计算化学的理论基础及应用实例,并让同学们亲自动手操作分子模拟软件,使得同学们对计算化学有了初步的了解。 

  首先,从自然科学领域最享有盛誉的奖项——诺贝尔奖谈起。2013诺贝尔化学奖授予了三位计算化学家,以表彰他们在发展“多尺度模型研究复杂化学体系”上的贡献。韩莉结合同学们在中学课程中学习过的化学反应实例和以前的科普课程介绍过的蛋白质体系,直观地为同学们解释了何为“多尺度模型”,并概念性的介绍了计算化学的两大理论基础——量子力学和分子力学。 

  鉴于同学们通过科普课程的学习对蛋白质体系已经有一定的认识,韩莉向同学们介绍了计算化学针对蛋白质体系的两类应用:分子对接和分子动力学模拟。分子对接描述的是两个或多个分子之间的识别关系,通过直观的演示,同学们了解了分子对接中构象搜索和打分的基本流程,并且借助红蓝立体眼镜,同学们观察了蛋白质分子的三维立体结构及其与小分子相互作用的结合口袋。随后,在分子动力学模拟的实例中,通过动画展示了蛋白质折叠的过程,同学们在觉得新奇有趣的同时,很容易地理解了蛋白质三维结构的预测过程。 

  生动的展示模式和互动使得课堂气氛非常热烈,同学们踊跃提问,刘志海回答了同学们提出的问题,并介绍了计算化学的几个应用实例,例如:在2003年抗SARS药物和疫苗的研发中,科研工作者运用计算化学方法取得突破性进展等。 

  最后,在韩莉和刘志海的指导下,同学们亲自操作了可视化软件VMD,并用其观察了蛋白质折叠过程的分子动力学模拟轨迹。这使得同学们对计算化学的研究领域和研究方法有了更生动的理解。 

  本次拓展课程深入浅出,用丰富的内容和直观的展示让同学们对计算化学有了初步的了解。此次课程带领同学们踏足了一个未曾接触过的科研领域,拓宽了同学们的科学视野。 

   


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