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Molecular Modelling

Die Geschichte des Molecular Modelling

In der Geschichte des Molecular Modelling standen flache, zweidimensionale Molekülstrukturen ganz am Anfang, die sich dann über erste korrekte Darstellungen der Stereochemie und 3D-Darstellungen hin zu präzisen Berechnungen von Molekülstrukturen und intermolekularen Interaktionen entwickelten. Rein physikalische Modelle lassen nur sehr beschränkte Aussagen über eine Struktur zu, die sich meist auf Größe, Umriss und Stereochemie beschränken. Zudem lassen sich nur schwierig Modelle für größere Moleküle erstellen. Computermodelle hingegen lassen sich auch für große Strukturen leicht generieren und erlauben die Berechnung von Konformationsenergien oder der exakten Position von Atomen im Molekül.

1890 entstanden die ersten Ansätze der Stereochemie: es wurden Strukturformeln zur Darstellung chemischer Verbindungen eingeführt.

1874 entdeckte van't Hoff die Tetraeder-Struktur des Kohlenstoffs.

1953 führte Barton die Konformationsanalyse ein. James Watson und Francis Crick stellten das erste 3D-Modell eines Biopolymers, der DNA, vor. Sie benutzen dazu Diffraktionsdaten von Maurice Wilkins und Rosalind Franklin.

1957 erstellt John Kendrew die erste 3D-Struktur eines Proteins (Myoglobin) mit Röntgenstruktur-Kristallographie bei einer Auflösung von 6 Å. John Kendrew und Max Perutz erhalten 1962 den Nobelpreis für Chemie für die 3D-Strukturen von Myoglobin und Hämoglobin. Die PDB-Codes für Myoglobin (1mbn) und Hämoglobin (2dhb) wurden 1976 von H. C. Watson und Kendrew bzw. 1977 von Bolton und Perutz in der PDB-Datenbank abgelegt.

1959 wurde das "Drieding Stick"- Modell entwickelt.

1965 wurde das "CPK-space filling"- Modell entwickelt.

Ab ca. 1970 wurden Computermodelle eingesetzt.

Nobelpreise in Strukturbiologie

James Watson, Francis Crick und Maurice Wilkins erhalten 1962 den Nobelpreis in Physiologie oder Medizin für ihren Beitrag zur Strukturaufklärung der Nucleinsäuren und deren Bedeutung für den Informationstransfer in Organismen.

John Kendrew und Max Perutz erhalten 1962 den Nobelpreis in Chemie für ihre Untersuchungen zur 3D-Struktur globulärer Proteine.

Dorothy Crowfoot-Hodgkin erhält 1964 den Nobelpreis in Chemie für die röntgenkristallographischen Untersuchungen der Struktur wichtiger biochemischer Substanzen.

Sir Aron Klug erhält 1982 den Nobelpreis in Chemie für die Entwicklung der kristallographischen Elektronenmikroskopie und die Strukturaufklärung wichtiger Nucleinsäure-Protein-Komplexe.

J. Deisenhofer, R. Huber und H. Michel erhalten 1988 den Nobelpreis in Chemie für die erste Strukturaufklärung eines Membran-gebundenen oligomeren Pigment-Proteinkomplexes (des photosynthetischen Reaktionszentrums aus Rhodobacter viridis, PDB-Code: 1prc).

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