Mata Kuliah:
Pengantar Komputasi Modern (Softskill)
Tugas ke-2
Nama : Bayu Permana
NPM : 51411436
Kelas : 4IA22
Dosen : Rina Noviana
Implementasi Komputasi Bidang Kimia
Komputasi adalah sub-bidang dari
ilmu komputer dan matematika, yang juga memiliki arti sebagai cara untuk
menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma.
Selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi secara umum dilakukan
menggunakan pena dan kertas, atau kapur dan batu tulis. Kini semakin
berkembangnya jaman kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan
komputer. Secara umum ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai
perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik
serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah
ilmu (sains). Dalam penggunaan praktis, biasanya berupa penerapan simulasi komputer
atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah
dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga
untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu pengetahuan.
Ilmu kimia adalah ilmu yang
mempelajari mengenai komposisi, struktur, dan sifat zat atau materi dari
skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi
mereka untuk membentuk suatu materi yang dapat kita temukan sehari-hari
dilingkungan sekitar. Kimia juga mempelajari pemahaman sifat dan interaksi atom
individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan tersebut pada tingkat
makroskopik. Cabang ilmu kimia ada banyak diantaranya kimia analitik, kimia
organik, kimia anorganik, biokimia, kimia fisik, kimia komputasi, dan masih
banyak lagi.
Untuk mempermudah kerja seorang
peneliti dilaboratorium dalam menganalisa suatu zat maka digunakan ilmu kimia
komputasi. Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia
teori yang diterjemahkan ke dalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat
molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar
(makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan,
padatan, dan kristal cair), dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia
nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu
letak atom-atom penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol,
kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap
makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup
kajian konformasi molekul dan perubahannya (contohnya proses denaturasi
protein), perubahan fase, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti
kalor jenis) berdasarkan perilaku di tingkat atom dan molekul. Istilah kimia
komputasi kadang-kadang digunakan juga untuk bidang-bidang tumpang-tindah
antara ilmu komputer dan kimia.
Keberadaan komputer yang dilengkapi
dengan aplikasi kimia komputasi, memungkinkan ahli kimia komputasi medisinal
menggambarkan senyawa obat secara tiga dimensi (3D) dan melakukan komparasi
atas dasar kemiripan dan energi dengan senyawa lain yang sudah diketahui
memiliki aktivitas tinggi (pharmacophore query). Berbagai senyawa turunan dan
analog dapat "disintesis" secara in silico atau yang sering diberi
istilah senyawa hipotetik (Zoumpoulaki dan Mavromoustakos, 2005). Aplikasi
komputer melakukan kajian interaksi antara senyawa hipotetik dengan reseptor
yang telah diketahui data struktur 3D secara in silico. Kajian ini dapat
memprediksi aktivitas senyawa-senyawa hipotetik dan sekaligus dapat
mengeliminasi senyawa-senyawa yang memiliki aktivitas rendah. Prediksi
toksisitasnya secara in silico juga dilakukan dengan cara melihat interaksi
senyawa dengan enzim yang bertanggung jawab terhadap metabolisme obat. Hasilnya
adalah usulan senyawa yang siap disintesis dan diyakini mempunyai aktivitas
tinggi dibandingkan dengan senyawa yang telah dikenal. Jumlah senyawa yang
diusulkan biasanya jauh lebih sedikit dibandingkan penemuan obat secara
konvesional. Hal inilah yang menjadi keunggulan dari studi komputasi dalam
menemukan obat baru.
Dua metode yang saling melengkapi
dalam penggunaan komputer sebagai alat bantu penemuan obat, adalah ligand-based
drug design (LBDD) yaitu rancangan obat berdasarkan ligan yang sudah diketahui,
dan structure-based drug design (SBDD) yaitu rancangan obat berdasarkan
struktur target yang didasarkan pada struktur target reseptor yang bertanggung
jawab atas toksisitas dan aktivitas suatu senyawa didalam tubuh. LBDD
memanfaatkan informasi sifat fisikokimia senyawa aktif sebagai landasan
mendesain senyawa baru. MetodeLBDD yang lazim digunakan adalah pharmacophore
discovery, hubungan kuantitatif struktur - aktivitas ( HKSA / QSAR ), dan
docking molekular ( molecular docking ).Pharmacophore discovery merupakan
metode pencarian kesamaan sifat fisikokimia, seperti sifat elektronik,
hidrofobik dan sterik dari senyawa-senyawa yang dilaporkan aktif. Langkah
selanjutnya adalah menggambarkan struktur 3D yang menggabungkan sifat
gugus-gugus maupun bagian senyawa yang diduga bertanggung jawab terhadap
aktivitasnya (pharmacophore). QSAR memadukan statistika dengan sifat
fisikokimia senyawa yang diprediksi dengan bantuan komputer untuk menurunkan
suatu persamaan yang digunakan memprediksi aktivitas suatu senyawa (Istiyastono
dkk., 2003; Pranowo dkk., 2007; Yuliana dkk., 2004). Prediktor yang digunakan
dalam studi QSAR diperoleh dari hasil pengukuran (measurable) seperti
kerapatan, energi ionisasi, titik didih, massa molekul, momen dipol, tetapan
keasaman dan lipofilitas. Kimia komputasi banyak memberikan keuntungan dalam
studi QSAR karena dapat menghasilkan prediktor yang diperoleh dari perhitungan
(calculated) antara lain muatan atom netto, beda energi HOMO (Highest Occupied
Molecular Orbital) dan LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital),
polarizabilitas, luas area, volume molekular, dan refraktivitas molar (Hansch,
dkk., 2002). Perangkat lunak Gaussian (www.gaussian.com) atau Turbomole
(www.turbomole.com) merupakan dua diantara banyak perangkat lunak kimia
komputasi handal untuk penentuan sifat molekular sistem kimia.
DAFTAR PUSTAKA
No comments:
Post a Comment