计算机在药物化学中的应用
应化0304
于宏斌匡锡文陈德昌蒋敏
当今世界处于各学科相互渗透、边缘学科不断出现的时代。各种学科的发展和计算机软件的实现，为人们提供了将原始数据转化为信息，信息转化为知识和最终转化为智能的手段，使人们能够以计算机为工具进行理论研究，应用数学方法抽象出合理的数学模型，实现用计算机模拟化学过程。
电子计算机的广泛应用，极大地改变了社会生产和生活各个方面的面貌。
引言
计算机在化学中的应用
●化学文献浩瀚如海，计算机在几秒到几分钟内就可以查找和调阅全
国乃至全世界协约国家保存的文献资料，实现科技情报资料共享。
●在分析化学中，如今计算机广泛用于数值计算，化学数据处理，实
验条件的预测和最优化，谱图检索和结构解析，分析仪器自动化，最佳合成路线的选择。
●在化工生产中，自1959年美国德克萨斯炼油厂采用计算机控制以来，在炼油厂和化工厂连续流程中广泛采用计算机控制系统。
●处理一个蛋白质晶体结构的图像，用人工计算需花上几年的时间，采用计算机处理只需十几分钟就可以完成。过去人工合成B12，工作量是
1000人年，而现在用计算机1分钟就可提供10多种合成方法。
计算机在化学中的应用
“分子设计”是运用量子力学方法处理分子结构与
性能的关系，按照预定的性能要求设计新型分子，
应用数学方法和计算机确定新型分子的合成路线。
“分子设计”突破了传统的合成方法，使化学家摆
脱了纯经验的摸索，为材料科学开辟了新的方向。
药物分子设计是药物化学新的
组成部分，在当前制药工业中发
挥着重要的作用。
药物分子设计
药物分子设计是指通过科学的构思和方法,提示出具有
特定药物活性的新化学实体(NCE)，它是应用基础生物化学知识和物理技术和理论方法,也就是计算化学,有目的的
设计新药分子结构。
新药开发的低效率和高投入,无法满足临床用药和市场
竞争的要求。新药发现传统方法是由有机化学家合成一
系列化合物,并对这些分子逐个进行生物活性试验,以找出
候选化合物。据统计,平均在20000多个化合物中,只有1个
新产品上市。因此,为了提高新药开发成功的概率,采用推理分子设计是非常必要的。
药物分子设计
计算机辅助分子设计(CAMD)着眼于分子之间相互作用的基础物
理学,为制药公司提供了一种鉴别起始先导化合物的快速!可靠方法,从而大大提高了新药创新的效率。
CAMD所需要的硬件包括化学家工作台上电脑,高效工作站和超大规模计算机等。对于这个新兴领域起着支持作用的则是一系列专门的软件库。英国的Oxford分子和美国的Tripos软件公司是2个有代表性的CAMD公司,提供了各种领先于时代的计算机辅助分子设计与预测的研究工具。如Tripos提供的分子结构与性质信息表,集成了来自数据库及通过化学分析和计算化学方法产生的数据，为分子设计所涉及的各个研究领域,提供了源泉和成功的可能。
一、
药物分子设计
二、计算机图解在药物分子设计中具有重要作用,已
成为合成化学一种有力的辅助方法。
计算机图解的形象化特别重要，现
在已经开发出一系列非常高级的软
件包,可以使分子以一种化学家可以
理解的方式展现出来,或者是由球和
表现。这些图象的颜色、姿态、三
维效应和各种性质的显示都是栩栩
如生的。
药物分子设计
三、在药物分子设计中最有希望的一种方法,似乎就是分
子的同系性或相似性。例如应用一种蛋白质的已知的,氨基酸序列和三维结构,来推断某种相关的或同系的未知蛋白质的形状或三维结构。
蝎神经毒素与一种被称为大
内皮素的多肽具有同系
性，据此利用计算机设计
一种药物来阻断大内皮素断
裂。例：
药物分子设计
药物分子设计中另一重要的环节是采用模拟计算方法来
获取化学形态分布的信息。
用模拟计算方法来获得化学形态的信息，一是要想方设
法得到表征各种化学形态平衡的特征常数；二是要选择一
种合适的算法（如反向传播算法、模拟退火算法、遗传算
法等）。
计算机在药物构象关系上的运用
血管紧张素转化酶二肽抑制剂的
构象关系以及二磺酰胺类内皮素
受体拮抗剂的构象关系研究
血管紧张素转化酶而肽抑制剂的构效关系的研究1.材料与方法
选用了文献报道的从不同天然物
质中提取得36种对血管紧张素转
化酶有抑制作用的二肽为样本,
如表;
运用电边矢量计算方法对36种二
肽的活性数据进行整体的线性回
归分析.得到标准回归系数, 如
图二本研究从肽链的一级结构出发,以分子电边矢量为参数,36种血管紧张素转化剂为样本,构建了血管紧张素转化酶二肽的构效关系模型.此研究有望对血管紧张素肽类药物的合成及药物活性预测提供帮助.
血管紧张素转化酶而肽抑制剂的构效关系的研究
通过对系统进行优化分析,显
示分子电边矢量中的第二,五
七项元素对活性的贡献较大,
可得到优化后的QSAR模型.
回归高度显著，并经SAS系统
分析表明其中第二项元素影
响最大，其次为第七元素，
第五元素影响最次，右图为
观测值与计算值相关值图
血管紧张素转化酶而肽抑制剂的构效关系的研究
相关图如图:
