13 ноября 2012

Классификация химических соединений по биологической и фармакологической активностям посредством квантовохимических и конформационных расчетов

Квантовохимические расчеты позволяют представить молекулу в виде распределений электронной плотности у отдельных атомов, образующих структуру молекулы. Конформационные расчеты дают возможность определить координаты атомов в трехмерном пространстве. Оба типа расчетов в совокупности позволяют определить большой набор энергетических и структурных показателей.

Расчеты методом квантовой и структурной химии позволяют получить параметры электронной структуры (энергии молекулярных орбит, энергия резонанса, электрический заряд атомов, порядок связи, индекс свободной валентности и др.), а также координаты атомов молекулы, различные физико-химические характеристики (оптические спектры поглощения и измерения, дипольные моменты, потенциалы ионизации и др.).

Существует обширная литература о методах подобных расчетов (см. например: Стрейтвизер, 1965; Дьюар, 1972; Дашевский, 1974а, б).

Электронные характеристики, получаемые с помощью метода молекулярных орбиталей (МО), представляемых как линейная комбинация атомных орбиталей (ЛКАО), и некоторые возможности их применения показаны на рисунке ниже (Пюльман, 1966).

Смотрите рисунок и описание к нему (ниже) — Электронные характеристики, получаемые с помощью метода молекулярных орбиталей (МО), и некоторые возможности их применения (Пюльман, 1966)

ЛКЛО — линейная комбинация атомных орбиталей.

Для иллюстрации на рисунке ниже представлен элеутерозид В (один из компонентов лекарственного препарата элеутерококка) в виде традиционной для химика структурной формулы с указанием полученных путем расчета показателей электронной структуры (распределение электронной плотности, заряд на атоме, индекс свободной валентности), его трехмерной структуры (в виде проекций на плоскость) и электронных спектров (расчетных и экспериментальных).


Электронная (а и б), пространственная (в и г) структуры
и электронный спектр элеутерозида В (компонент активного начала
лекарственного препарата адаптогенного типа действия — элеутерококка)

Электронная (а и б), пространственная (в и г) структуры и электронный спектр элеутерозида В (компонент активного начала лекарственного препарата адаптогенного типа действия — элеутерококка)

а — заряд и индекс свободной валентности; б — порядок связи; в, г — оптимальные проекции трехмерной структуры молекулы; д — электронный спектр; непрерывная кривая — электронно-колебательный спектр (эксперимент), вертикальные линии — электронные переходы (расчет); λ — длина волны, ε — молярная экстинкция; f — сила осциллятора; 1 — углерод, 2 — водород, 3 — кислород.


Все расчеты проведены П. Л. Шамовским и др. (1982 б, г). Некоторые возможности названных методов для анализа структуры молекул (включая случаи проверки соответствия расчетных и экспериментальных данных) продемонстрированы результатами работ И. Л. Шамовского и соавторов (1982 а, б, г.; 1983; Шамовский, 1984), выполненных под руководством Г. М. Баренбойма и А. А. Овчинникова.

«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков



Все тестируемые ХС проходят регистрацию и определение степени новизны, а также прогностическое установление типа потенциальной биологической (фармакологической) активности расчетными методами структурно-информационного анализа. На этом основании для веществ с невысокими значениями Q, L и М определяется та выборка тестов, через которую они должны пройти. В ряде случаев эта выборка определяется по формализованным правилам, в большинстве случаев…

В итоговом документе («Биологический паспорт»), который формируется по итогам классификации данного ХС в автоматизированной системе, излагаются цели испытаний, а также следующие сведения о тестированном ХС: исходная информация о ХС (структурная и брутто-формула, физико-химические характеристики, организация-производитель, исходное назначение); номер регистрации; степень подлинности (соответствие структур, чистота); результаты испытаний с использованием расчетных методов; оценка биологической активности и токсичных…

Можно представить схему, изображенную на рисунке ниже, в более сжатой конспективной форме, развернув все события вдоль оси времени. Смотрите рисунок — Генеральная конфигурация системы классификации ХС Такая линейная развертка событий представлена на рисунке ниже, а комментарий к ней содержится в таблице, которую можно рассматривать как расширенную подпись к этому рисунку. Смотрите рисунок — Последовательность основных…

Вся работа системы проводится в интерактивном режиме: специфика работы с биологическим тест-объектом такова, что весьма высока вероятность его отклонения от стандарта в процессе подготовки эксперимента, резкого изменения его состояния или даже гибели в процессе эксперимента и т. д. Возможны ситуации, когда результаты тестирования ХС по одной методике могут привести к изменению всего порядка последующих испытаний…

Карта информационной биотехнологии и технических средств (часть 6)

Блок 9. классификация ХС по ихспособности сенсибилизировать биологические объекты к действию Функциональное назначение Определить изменение чувствительности биологических объектов при действии на них ХС по отношению к стандартному физическому фактору (нагревание, световое облучение и другие факторы в зависимости от задачи). Знание таких характеристик позволяет: 1) прогнозировать результат комбинированного действия ХС и физфактора; 2) выявить действие ХС,…