2^ Esercitazione
Chime
Chimica al Computer
Molecola del Mese
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Per seguire questa esercitazione dovete naturalmente avere già
scaricato il programma MDL Chime 2.6 al seguente indirizzo:
http://www.mdli.com/chime/
e dovete averlo già installato sul vostro computer.
Se avete installato Chime con successo, qui sotto dovreste vedere un riquadro
nero che contiene una proteina, la mioglobina, rappresentata come wireframe,
cioè con sottili filamenti.
Chime offre molte opzioni per rappresentare la molecola in molti modi
diversi e questo permette di apprezzarne la struttura sia a livello complessivo
sia a livello dei singoli atomi.
Per imparare ad utilizzare Chime provate a seguire questo semplice esercizio.
Mioglobina
1) Trascinate il mouse premendo il
pulsante sinistro per ruotare la mioglobina
2) Premendo shift + pulsante
sinistro potete ingrandirla o rimpicciolirla
3) Premendo shift + pulsante
destro potete ruotarla attorno all'asse perpendicolare allo schermo
4) Premendo Ctrl + pulsante
destro potete trascinarla sullo schermo
5) Premendo pulsante destro
compare il menù principale. Scegliete Display e poi provate
tutte le opzioni: Sticks, Ball and Stick, Spacefill - Van der Waals.
Per eliminare dalla vista le molecole di acqua che appaiono come palline
rosse, scegliete Select - Hetero - Water, poi Select - Hide
- Hide selected. Provate anche le opzioni di display sottostanti che
sono attive solo con proteine, DNA ed RNA.
6) Dopo avere scelto l'opzione Cartoons,
scegliete Color - Structure. Vedrete le sei zone ad alfa elica
della mioglobina colorate di porpora (fig. 1), se ci fossero porzioni
beta pieghe sarebbero gialle.
7) Scegliete ora Select
- Hetero - Ligand e poi Display - Spacefill - Van der Waals.
Vedrete il "ligand" cioè l'eme comparire rappresentato
con grosse sfere bianche. Ora scegliete Color - CPK e vedrete ogni
atomo dell'eme assumere un colore convenzionale: C (grigio), N (blu),
O (rosso), Fe (giallo), ecc. L'ossigeno O2 trasportato
dalla mioglobina è legato al ferro nel centro dell'eme ed è
visibile come due sfere rosse (fig. 2).
8) Il gruppo eme può anche
essere apprezzato così: scegliete Select - Hetero - Ligand
e poi Display - Ball & Stick, poi scegliete Option - Dot
surface - Van der Waals. Vedrete un'immagine suggestiva degli atomi
dell'eme e dello spazio che occupano (fig. 3).
9) Scegliete ora Select - Residue
- HIS e poi Display - Sticks. Vedrete comparire i residui (amminoacidi)
di istidina HIS. Scegliete Color - Structure e vedrete due istidine
color porpora, proprio vicine al ferro dell'eme, una sopra e una sotto
il piano. Sono le istidine vicinale e distale, che difendono il ferro
dai veleni più insidiosi: il monossido di carbonio e il cianuro.
Osservate come i due atomi di ossigeno di O2
sono legati obliquamente sull'eme e non interferiscono con la struttura
della istidina vicinale (fig. 4).
Prima di continuare, deselezionate Option - Dot surface - Van der Waals,
poi scegliete Select - Select all, poi ancora Display - Wireframe,
siete tornati alle condizioni iniziali.
10) Scegliete ora Select - Protein
- Protein e poi Display - Spacefill - Van der Waals e poi Color
- Monochrome. La proteina appare ora come una massa compatta bianca.
Notate che presenta una cavità. Scegliete ora Select - Hetero
- Ligand, e poi Display - Ball & Stick, e poi Color
- CPK. L'eme diventa visibile incastrato all'interno della proteina
(fig. 5).
11) Scegliete infine Display -
Spacefill - Van der Waals. Ruotate e ingrandite la proteina per apprezzare
meglio come sia stretto la spazio disponibile per l'ingresso e l'uscita
dell'ossigeno dalla molecola (fig. 6). La mioglobina reale, però,
non è ferma e rigida come appare in questo modello, ma si espande
e si contrae come una spugna sotto l'azione dell'agitazione termica degli
atomi che la compongono. L'ossigeno molecolare può quindi entrare,
raggiungere il ferro dell'eme e poi uscire dalla proteina con relativa
facilità.
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