This page is devoted to sharing about visualization with my L1 and L3 students. All my courses are available to registered students on the ARCHE Platform by the University of Lorraine.
Ce mini-blog est mis à jour lors de séances, et sur la base de la bonne volonté des participants... affaire à suivre !
Je tiens à remercier ma collègue le Dr. Salma Souissi qui m'a aidée à mettre en place et à animer le cours.
Chimie 3D, L1 PC 2022-23, FST Université de Lorraine - Nancy
Nous avons étudié la relation structure-propriétés (du microscopique au macroscopique) dans l'eau.
TP 1 : l'eau.. dans tous ses états !
En visualisant une simulation en dynamique moléculaire, nous avons pu 'regarder' comment les molécules d'eau sont organisées dans la phase glace hexagonale et dans la phase liquide. Nous avons exploré aussi les différentes mobilités des particules. L'ensemble de ces observations nous a permis d'expliquer pourquoi les glacons flottent sur l'eau.
Les outils de simulations nous permettent d'aller plus loins dans l'interprétation. Un processus d'optimisation d'un agrégat de molécules d'eau donne des structures reguilieres, sous forme de polygones. Ceci nous rappelle la structure hexagonale de la glace... Le culpable ? La liaison hydrogène !
À l'interface eau-air, l'environnement local de certaines molécules leur donne la possibilité.. de s'echapper !
TP 2 : le repliement d'une proteine
Dans ce cours, nous avons suivi et analysé le repliement d'une des plus petites protéines capable de donner lieu à une structure tertiaire : la Trp-cage.
Dress code : chaque residue s'habille d'une couleur différente !
Tout d'abord, nous avons exploré la structure crystallographique de la proteine par les outils de visualisation 3D du site de la PDB.
Nous avons suivi le repliement simulé par dynamique moléculaire. Ensuite, à partir de la structure repliée, nous avons suivi le système à l'équilibre.
3 instantanées prises le long du processus de repliement, à partir d'une structure linéaire (polypeptide à 20 residus).
Representation en ruban.
TP 3 : interactions intermoléculaires (soluté - solvant)
Nous avons l'habitude de dissoudre du sel (NaCl) dans l'eau. Dans des cours de chimie, nous avons aussi appris pourquoi cela a lieu. Or, avons-nous l'occasion de voir concrètement l'action de l'eau autour des anions Cl- et des cations Na+ ? L'effet des ions sur la structure locale de l'eau ? La simulation nous donne accès à ces observations, "live" !
Une molécule organique comme le n-methyacétamide peut donner lieu à des interactions différentes avec le solvant eau. Une analyse de la distribution des charges partielles nous accompagne dans l'identification des groupes polaires/apolaires et des sites hydrophiles/hydrophobes.
Dans une simulation de la molécule entourée d'eau liquide, nous observons un réseau de liaisons hydrogène, comportant les molécules d'eau ainsi que les groupes polaires (NH donneur, CO accepteur de liaison hydrogène).
TP 4 : les orbitales en chimie
Orbimol est une base de données d'orbitales atomiques et moléculaires, obtenues par des calculs de chimie quantique. C'est un outil très puissant pour l'apprentissage, même en L1. Nous avons étudié le recouvrement d'orbitales atomiques (2s, 2p) pour former des orbitales moléculaires, après avoir créé des images et les avoir orientées correctement dans l'espace. Nous avons ensuite analysé les orbitales moléculaires de molécules présentant ces recouvrements.
