Obiettivi del corso

Acquisire di conoscenze di base della modellistica molecolare in alcuni suoi aspetti. Sapere affrontare problematiche d’interesse chimico mediante strumenti informatici. Conseguire capacità di analisi degli aspetti algoritmici ed implementativi nello sviluppo di softwares dedicati alla modellistica molecolare ed alla chemioinformatica.

Programma

Introduzione alla modellistica molecolare. Gli hardwares e softwares per il chimico modellista.
Lo sviluppo di un programma: algoritmi, complessità computazionale, progettazione.
Richiami di programmazione orientata agli oggetti in C++: tipi di dati, operatori, visibilità, istruzioni di controllo, array, overloading delle funzioni e funzioni inline, riferimenti, puntatori, tipi di dati definiti dall’utente, allocazione dinamica, namespaces, gestione delle eccezioni, classi e data hiding, polimorfismo, membri a livello di classe e accesso friend, costruzione e distruzione di un oggetto, oggetti allocati dinamicamente, membri puntatori, costruttori di copia, overloading degli
operatori, eredità, polimorfismo, funzioni virtuali, costruttori e distruttori virtuali, classi astratte, template e funzioni template.
La molecola ed il modello di valenza. Rappresentazione e manipolazione di strutture molecolari:
modalità mono, bi e tridimensionali. Matrice di connettività e notazione lineare.
Calcolo della geometria 3D delle molecole: metodi di meccanica molecolare e force fields. Metodi per la visualizzazione tridimensionale di strutture molecolari.
Potenziali elettrostatici molecolari e campi d’interazione molecolare. Visualizzazione di superfici, volumi e delle proprietà molecolari. Algoritmo di Connoly.
Banche dati per il chimico. Lo screening virtuale “in silico”. Grafi molecolari. Aspetti computazionali nella ricerca per struttura e sottostruttura. Isomorfismo fra grafi molecolari e la ricerca del massimo sottografo comune per la valutazione del grado di similitudine fra molecole.
Analisi dell’algoritmo LeRP applicato a strutture 2D molecolari.
Metodi di codifica delle strutture molecolari in stringhe di bit per ricerche veloci. Percorsi minimi superficiali e funzioni di forma per la descrizione molecolare.
Il problema della numerazione canonica di una molecola: analisi di un algoritmo a due stadi.
Esempi di codici sorgenti scritti in C e C++ per l’implementazione di alcuni degli algoritmi illustrati.

Modalità di valutazione: Prova orale.
Testi consigliati: Dispense fornite dal docente.

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