SLOŽENI PROCESI

Nobel za kemiju koja se vinula u cyberspace!

09.10.2013 u 12:42

Bionic
Reading

Nobelova nagrada za kemiju ove je godine dodijeljena za razvoj računalnih modela za složene kemijske sustave

Podijelili su je trojica američkih znanstvenika - Martin Karplus sa sveučilišta Strasbourg i Harvard, Michael Levitt sa Stanforda te Arieh Warshel s University of Southern California.

Njih trojica konstruirali su računalne simulacije koje predviđaju kemijske procese.

'Oni su kemijske eksperimente odveli u cybespace', objavila je Švedska kraljevska akademija znanosti.

'Ukratko razvili smo računalnu metodu koja uzima u obzir strukturu proteina i omogućuje nam da shvatimo kako oni rade ono što rade. Ako imate enzim koji probavlja hranu... želite razumjeti kako se to događa, a model možete upotrijebiti za dizajniranje novih lijekova, ili u mojem slučaju, da zadovoljite znatiželju', rekao je novinarima Arieh Warshel.

Kemičari su ranije stvarali modele molekula pomoću plastičnih kugli i štapića. Danas se proces modeliranja obavlja u računalima. 1970-ih Martin Karplus, Michael Levitt i Arieh Warshel postavili su temelje za razvoj moćnih programa koji se koriste za razumijevanje i predviđanje kemijskih procesa. Računalni modeli koji odražavaju stvarna zbivanja postali su ključni za većinu otkrića u suvremenoj kemiji.

Kemijske reakcije odvijaju se golemom brzinom. U djeliću milisekunde elektroni skaću iz jedne atomske jezgre u drugu. Klasična kemija to nije uspijevala pratiti; gotovo je nemoguće eksperimentalno zabilježiti svaki mali korak u složenom kemijskom procesu. Zahvaljujući modelima koje je razvio američki trojac znanstvenici su prepustili računalima da otkrivaju razne kemijske procese kao što je primjerice fotosinteza u lišću.

Njihov je rad također izuzetno značajan jer je omogućio istovremenu primjenu Newtonove klasične fizike i bitno drugačije kvantne mehanike. Prije njihova otkrića kemičari su se u svojim proračunima morali odlučiti za jednu od ovih fizika. Prednost klasične fizike je ta da su proračuni bili jednostavni te su se mogli koristiti za modeliranje velikih molekula. Međutim, nedostatak je bio to što nije mogla simulirati kemijske reakcije za koje je potrebna kvantna fizika. S druge strane proračuni utemeljeni na kvantnoj fizici zahtijevaju enormnu računalnu moć pa su se mogli obavljati samo za malene molekule.

Ovogodišnji Nobelovci uzeli su najbolje od oba svijeta i razvili metodu koja koristi obje fizike. Primjerice u simulacijama koje pokazuju kako se lijek u tijelu povezuje s ciljanim proteinom računalo obavlja kvantne teorijske proračune samo za one atome u proteinu koji ulaze u interakcije s lijekom. Ostatak velikog proteina simulira se manje zahtjevnom klasičnom fizikom.