Nagroda Nobla za komputerowe modele układów chemicznych
Fot. PAP/ EPA/ Królewska Szwedzka Akademia Nauk 9.10.2013
Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymają w 2013 roku: Martin Karplus, Michael Levitt i Arieh Warshel za opracowanie komputerowych modeli dla chemii - ogłosił w środę w Sztokholmie Komitet Noblowski. Ich prace pozwalają m.in. na produkcję lepszych leków.
Trzej uczeni podzielą się nagrodą wynoszącą 8 mln koron szwedzkich (ok. 4 mln złotych). Laureaci \"stworzyli podstawy pod potężne programy, których używamy, aby zrozumieć i przewidywać procesy chemiczne\" - napisał Komitet w uzasadnieniu. Reakcje chemiczne zachodzą tak szybko – w ułamku milisekundy - i w tak małej skali, że nie da się bezpośrednio obserwować każdego ich etapu. Dlatego chemicy używają komputerów.
„Modelowanie matematyczne procesów chemicznych można porównać do odsłaniania wnętrza zegarka i obserwowania jak on działa” – uważa Warshel. Aby modelować reakcje chemiczne, komputerowe modele muszą łączyć zasady klasycznej fizyki z egzotycznymi regułami fizyki kwantowej. W przypadku fizyki klasycznej obliczenia są łatwe i można badać bardzo duże cząsteczki, ale tylko w stanie spoczynku. Pod wpływem przepływu energii kształt cząsteczki ulega zmianie. Dlatego do opisu potrzebna jest mechanika kwantowa. Jednak w jej przypadku obliczenia muszą uwzględniać zachowanie każdego jądra atomowego i każdego elektronu - są skomplikowane i dlatego możliwe tylko w przypadku małych cząsteczek.
Tegorocznym noblistom udało się skutecznie połączyć oba rodzaje obliczeń. Gdy na przykład lek działa na białkowy receptor, obliczenia kwantowe dotyczą atomów bezpośrednio zaangażowanych w reakcję, podczas gdy zachowanie liczącej tysiące atomów reszty cząsteczki opisuje fizyka klasyczna.
Modele reakcji mają uniwersalne znaczenie. Oprócz tworzenia nowych leków, mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle, na przykład przy tworzeniu nowych katalizatorów czy sprawniejszych baterii słonecznych. Komputery stały się dla chemików narzędziem równie ważnym, co probówki – jednak nie zastępują ich całkowicie. Wyniki doświadczeń modelowane są komputerowo, a komputerowe symulacje – sprawdzane doświadczalnie.
Niespełnionym na razie marzeniem Levitta pozostaje symulowanie działania całego organizmu na poziomie molekularnym.
\"To nagroda za wprowadzenie metod symulacji komputerowych do świata biologii. Struktura białek decyduje o ich funkcji. Jeżeli szukamy nowego, skutecznego leku - musimy znać strukturę białek, które uczestniczą w różnych procesach\" - podkreślił prof. Robert Hołyst z Instytutu Chemii Fizycznej PAN.
\"Tym werdyktem bardzo doceniono aplikacyjne znaczenie nauki, czyli przełożenie teorii na praktykę – powiedział prof. Jarosław Polański z Instytutu Chemii Uniwersytetu Śląskiego. Nobliści byli jednymi z pierwszych naukowców, którzy działali na styku informatyki, biologii i chemii. \"Ich pomysły nie zawsze cieszyły się popularnością. Teraz jednak komputery stały się tak potężne, że jesteśmy bez nich niemal bezsilni\" - ocenił rozmówca PAP.
„Badania noblistów umożliwiły wgląd w architekturę i dynamikę cząsteczek, a przede wszystkim w to, jak one działają podczas reakcji chemicznych” - powiedział PAP prof. Janusz Bujnicki, kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie oraz pracownik Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
„To ukłon w stronę chemii teoretycznej\" - ocenił w rozmowie z PAP prof. dr hab. Zdzisław Latajka, kierownik Zespołu teoretycznego modelowania procesów chemicznych na Wydziale Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego.
PAP - Nauka w Polsce
zan/ ula/ agt/ ekr/ mrt/ zbw/ pmw/ jbr/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
