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计算机辅助药物设计A－绪论 3. 计算机辅助药物设计的特征 多学科交叉的前沿领域 大量化学信息的计算机计算处理 大量高技术软件产品的产生 * 计算机辅助药物设计的发展 CADD 的发展与计算机的飞速发展和广泛普及是分不开的。 生物学科向分子水平、亚分子水平的迅速发展给CADD提供了条件。 CADD的兴起与数学、化学、物理学、生物化学、药物化学、分子药理学等学科的发展息息相关。 * 一、 定量构效关系简介 1、什么是定量构效关系 定量构效关系（Quantitative Structure-Activity Relationship, QSAR）是借助于化合物的理化或结构参数，用数学的模式描述有机小分子化合物（底物、抑制剂、激动剂、拮抗剂等）由生物大分子（如酶、受体、细胞、组织、动物等）之间相互作用的情况。 用数学方程表示化合物结构特征与生物活性的关系。结构特征以其理化参数、分子拓扑学参数、量子化学参数或结构碎片指数来表示，用数理统计学的方法进行数据回归分析，并以数学模型表达或概括出量变关系。 * 定量构效关系研究的条件 要进行定量关系研究应具备三个起码的条件： ⑴ 化合物结构参数化，就是说以数字来表示化合物的结构； ⑵ 化合物的生物活性定量化，即用数字表示化合物的生物活性； ⑶ 一个合适的数学模型将化合物的结构与其生物活性关联起来。 * 2、研究定量构效关系的目的 ⑴ 预测化合物生物活性，减少合成化合物的工作量，进行合理药物设计（或定量药物设计）； ⑵ 研究药物的结构与选择性作用之间的定量关系，针对性的提高药物作用的选择性； ⑶ 研究化合物结构与药代动力学性质之间的关系（QSPR），与体内代谢之间的关系（QSMR）和与毒性之间的关系（QSTR）； ⑷帮助了解药物的作用机制以至于推测受体的结构图形。 * 预测活性并不是QSAR的唯一目的： 通过QSAR分析，还可以得出最适亲脂性或某取代基的最适体积等数据，使药物化学家可以从结构的物理化学性质去分析药物，而不仅仅是注意药效团。 QSAR的研究可以提供亲脂性对于吸收、分布等的影响以及最佳的亲脂性，同时也可提供其它的理化性质对药物的影响，为合理药物设计提供更多的依据。 * 发展概况 药物定量 构效关系 药 物 化学信息学 具体方法 计算机辅助药物设计A－绪论 教材及主要参考资料 ? ? 教材 叶德泳 编著，《计算机辅助药物设计导论》，化学工业出 版社，2004年，第一版。 参考资料 ? ? ? 徐筱杰等编著，《计算机辅助药物分子设计》，化学工 业出版社，2004年，第一版。 郭涛著，《药物研究与开发》，人民卫生出版社，2007 ， 第一版。 相关文献 计算机辅助药物设计A－绪论 相关课程 ? 本课程的前期基础课程 ? ? ? ? ? ? 药理学 生物化学 物理化学 计算机基础 药物化学 药物研发 ? 本课程后续课程 ? 计算机辅助药物设计 计算机辅助药物设计A－绪论 教学内容 ? 绪论 4学时 ? 基本概念和理论基础 ? 计算机辅助药物设计的方法学 ? 综合应用实例 8学时 18学时 4学时 计算机辅助药物设计A－绪论 考核形式 出勤率占15 ％ 平时成绩占15 ％ 闭卷考试占70％ 计算机辅助药物设计A－绪论 绪论 计算机在药学相关学科中的应用 计算机辅助药物设计的意义 计算机辅助药物设计的特征 计算机辅助药物设计A－绪论 1.1 在药学相关学科中的应用 临床药学（如智能化给药系统） 药品管理系统 节省人力、物力、时间 涉及学科多：药化、药分、药理、 药剂等 应用领域广：教学、科研、生产 计算机辅助药物设计A－绪论 课堂讨论 ? 介绍日常接触到的与药物专业相关软件。 计算机辅助药物设计A－绪论 1.2 计算机辅助合成路线设计 ? 提出化合物结构 ? 有哪些信誉好的足球投注网站合成反应数据库 ? 提供相关的反应路线 实例： CISOC-RetroSyn软件 计算机辅助药物设计A－绪论 1.3 实验设计 ? 应用领域：药化、药理、临床试验等 ? 多因素，协同作用 ? 实验设计：正交实验、平均实验设计等 ? 意义：合理安排各因素、控制误差、获得丰 富而可靠的资料 ? 相关软件： ? ? ? DOE SPSS SAS 计算机辅助药物设计A－绪论 1.3 实验设计 ? http://www.doeasy.de/ ? 第一步 确定目标 ? 第二步 剖析流程 ? 第三步 筛选因素 ? 第四步 快速接近 ? 第五步 析因试验 ? 第六步 回归试验 ? 第七步 稳健设计 计算机辅助药物设计A－绪论 1.4 临床（动物）试验数据分析 ? 估算参