мономера)
3. Липиды (много мономеров, одно разветвление)
4. Полисахариды (много мономеров, цепи
могут быть разветвленными
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
М олекуляр ная динамик а биополимеров
Содержание
- 1. М олекуляр ная динамик а биополимеров
- 2. Биополимеры1. Белки и полипептиды (20 мономеров)2. ДНК
- 3. Белки (мономеры это аминокислоты)Имеется 20 стандартных аминокислот
- 4. Аминокислоты (различия)Разные аминокислоты отличаются боковыми группами (R)
- 5. Некоторые физико-химические свойства аминокислотpK =- log (константы диссоциации)
- 6. “Периодическая” таблица аминокислот Изоэлектрическая точка это значение
- 7. Полимеризация аминокислотЛинейная пептидная (белковая) полимерная цепькарбоксильный конец
- 8. Вторичная структураα-спираль (α-helix) β-лист
- 9. ЛипидыЛипиды это природные органические соединения, состоящие из
- 10. ЛипидыЛипиды это природные органические соединения, состоящие из
- 11. Углеводы (моносахариды́, дисахариды, полисахариды) (это органические вещества,
- 12. ДНК и трехбуквенная кодировка аминокислот в ДНК четырехбуквенным алфавитом (A, T, G, C)ДНК
- 13. Молекулярная динамика биополимеров
- 14. Движения белка.
- 15. Зачем нужны молекулярная механика и моделирование?ЭкспериментТеорияЯМРРазработка Мат.
- 16. Молекулярная механика Основы: Взаимодействие молекул описывается
- 17. Молекулярные масштабы
- 18. Молекулярная динамика (MD) Молекулярная динамика это
- 19. Уравнения движенияQM(квантовая механика)МД (классическая механика)
- 20. Уравнение НьютонаFiКовалентные взаимодействияНековалентные взаимодействия
- 21. Силовое поле (механическая модель)Ковалентные взаимодействия 1Валентная связь
- 22. Силовое полеКовалентные взаимодействия 2Валентные углы
- 23. Силовое полеКовалентные взаимодействия 3Торсионные (двугранные, dihedral) углынеправильныеправильные
- 24. Силовое полеНековалентные взаимодействия 1:Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия (потенциал Букингема)(потенциал Ленорда-Джонса)
- 25. Силовое полеНековалентные взаимодействия 2Электростатические взаимодействия Закон Кулона с реакционным полемЗакон Кулона
- 26. Силовое поле (константы)Константы из уравнения :1) связи
- 27. Силовое поле (константы)б) константы можно получить из
- 28. Применение силового поляМетод Монте-КарлоМолекулярная динамика
- 29. Молекулярная динамикаСумма сил действующих на атомРасчет новых координатtинтегрирование
- 30. Молекулярная динамика, интеграторLeap-Frog алгоритмАлгоритм Верле
- 31. Алгоритмы удаления быстрых колебанийShake алгоритмЧастота колебаний С-H,
- 32. Контроль температурыАлгоритм БерендсенаАлгоритм Ноза-Хувера Эффективен для релаксациисистемы, но не для симуляциидинамики таковой.Рекомендуется для воспроизведения реалистичного ансамбля.
- 33. Контроль давленияАлгоритм БерендсенаАлгоритм Паринело-РахманаРекомендуется для систем где
- 34. Самосборка мембраны
- 35. Методология подготовки системы для МДПостроение топологии молекулы
- 36. Силовое поле, получение топологии молекулы pdbgrotopatprtphdbtdbrtpbon.itpnb.itppdb2gmxpdb2gmxgrompp
- 37. Периодичные граничные условияМД поли-аланина показала искусственную стабилизацию
- 38. Форма ячейкидвенадцатигранник и усечённый восьмигранник
- 39. Модели водыТакже : spce, tip4p, tip5p
- 40. Добавление воды в ячейку По одной молекуле Используя заранее уравновешенный кубик воды
- 41. Что можно узнать из МД? Равновесные
- 42. Проникновение веществ в мембрану
- 43. 5 DS-SA5 DS-SASA-H
- 44. Ориентация 5-DSAProtonatedIonized
- 45. Ограничения МДМоделирование основано на законе НьютонаЭлектроны не
- 46. Длина траектории МДДлина траектории должна быть, по
- 47. Скачать презентанцию
Биополимеры1. Белки и полипептиды (20 мономеров)2. ДНК и РНК (4 мономера)3. Липиды (много мономеров, одно разветвление)4. Полисахариды (много мономеров, цепи могут быть разветвленными
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Биополимеры
1. Белки и полипептиды (20 мономеров)
2. ДНК и РНК (4
мономера)
могут быть разветвленными
Слайд 3Белки (мономеры это аминокислоты)
Имеется 20 стандартных аминокислот (20-ти буквенный “алфавит”)
В
таблице приведены их полные названия, одно- и трехбуквенные обозначения
Все аминокислоты
имеют общую структуру (содержат аминогруппу (NH2), СαH(R) группу и карбоксильную группу (COOH) в основной цепи:
NH2 -СαH(R)-COOH, если незаряженные концы и
NH3+-СαH(R)-COO-, если концы заряжены.
Слайд 4Аминокислоты (различия)
Разные аминокислоты отличаются боковыми группами (R) при Сα.
8 аминокислот
являются неполярными и гидрофобными (оранжевый фон),
Остальные 12 аминокислот являются полярными
и гидрофильными:7 из них являются полярными незаряженными (зеленый фон) и
5 – могут быть заряженными. Из них
2 отрицательно заряженные (малиновый фон) и
3 положительно заряженные (голубой фон).
Слайд 6“Периодическая” таблица аминокислот
Изоэлектрическая точка это значение рН, при котором
заряд амфотерной молекулы равен нулю.
В и.т. молекулы амфолитов практически полностью
диссоциированы и находятся в виде биполярных ионов.
Слайд 7Полимеризация аминокислот
Линейная пептидная (белковая) полимерная цепь
карбоксильный конец (COOH)
амино-конец (NH2)
Первичная структура –последовательность аминокислотных остатков в цепи
Слайд 8Вторичная структура
α-спираль (α-helix) β-лист (β-sheet)
Это укладка в
пространстве α-спиральных, β –листовых Положение субъединиц относительно друг
(складчатых) и бесструктурных участков пептидной цепи (только для белков из нескольких субъединиц) Третичная структура Четвертичная структура
Слайд 9Липиды
Липиды это природные органические соединения, состоящие из спирта и жирных
кислот ( (COOH-R)
Липиды образуют липидные бислои (клеточные мембраны).
Слайд 10Липиды
Липиды это природные органические соединения, состоящие из спирта и жирных
кислот ( (COOH-R)
Липиды образуют липидные бислои (клеточные мембраны).
Слайд 11Углеводы (моносахариды́, дисахариды, полисахариды)
(это органические вещества, содержащие карбонильную группу
и несколько гидроксильных групп)
Моносахариды
Полисахариды
Гексозы (пиранозы)
Пентозы (фуранозы)
Слайд 15Зачем нужны молекулярная механика и моделирование?
Эксперимент
Теория
ЯМР
Разработка Мат. модели
Рассеивание: рентген, нейтрон
Imaging/Cryo-EM
ДСК, pKa,
термодинамика
Разработка методов проверки модели
Исследование свойств модели
Цель:
Понимание
структуры,
динамики и функций
биомолекул
Слайд 16Молекулярная механика
Основы:
Взаимодействие молекул описывается законами классической физики.
Силы взаимодействия определяются потенциальной энергией.
Устойчивая конформация это конформация с
минимальной энергиейИспользование:
Расчет энергии системы в разных конформациях.
Поиск устойчивых конформаций биомолекул и биомолекулярных систем.
Слайд 18Молекулярная динамика
(MD)
Молекулярная динамика это метод моделирования позволяющий описать
сложные химические системы в терминах реалистической атомистической модели
с целью понять и предсказать макроскопические динамические свойства системы основываясь на детальном знании химической структуры составляющих ее молекул
Слайд 23Силовое поле
Ковалентные взаимодействия 3
Торсионные (двугранные, dihedral) углы
неправильные
правильные
Слайд 24Силовое поле
Нековалентные взаимодействия 1:
Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия
(потенциал Букингема)
(потенциал Ленорда-Джонса)
Слайд 25Силовое поле
Нековалентные взаимодействия 2
Электростатические взаимодействия
Закон Кулона с реакционным полем
Закон
Кулона
Слайд 26Силовое поле (константы)
Константы из уравнения :
1) связи , Кb, b0
2)
углы K,0
3) торсионные углы K,
4) парциальные заряды qi
5)
Параметры WdV Aij, CijКак найти значения
этих констант?
Слайд 27Силовое поле (константы)
б) константы можно получить из экспериментальных данных
1) связи
, Кb, b0 ИР-спектроскопия, QM
2) углы K,0 ИР-спектроскопия, QM
3)
торсионные углы K, ИР-спектроскопия, ЯМР, QM4) Частичные заряды qi термодинамика,QM
5) Параметры WdV Aij, Cij термодинамика, QM
а)Большинство значений констант можно получить из высокоточных QM расчётов (например, DFT B3LYP 6-31+G*)
Полученные значения констант"подгоняют" так,чтобы они описывали значения энергии, полученые из QM.
Слайд 31Алгоритмы удаления быстрых колебаний
Shake алгоритм
Частота колебаний С-H, N-H,O-H связей ограничивает
временной шаг МД в 1 фс.
Координаты после одного шага МД
(поворот
связей+изменение их длины)После применения Shake
(остается только поворот)
Начальные координаты
LINCS алгоритм
быстрее
чем SHAKE
Слайд 32Контроль температуры
Алгоритм Берендсена
Алгоритм Ноза-Хувера
Эффективен для релаксации
системы, но не для
симуляции
динамики таковой.
Рекомендуется для воспроизведения реалистичного ансамбля.
Слайд 33Контроль давления
Алгоритм Берендсена
Алгоритм Паринело-Рахмана
Рекомендуется для систем где ячейка может изменять
свои пропорции.
Рекомендуется для расчета термодинамических параметров системы.
Слайд 35Методология подготовки системы для МД
Построение топологии молекулы на основе координат
т.е.
перечисление связей углов и тд.
Выбор формы и размера ячейки
Минимизация энергии
структуры в вакуумеметоды: steep, CG, l-bfgs
Добавление растворителя и ионов в ячейку
"Утряска" воды и ионов вокруг не подвижной
молекулы
Слайд 36Силовое поле, получение топологии молекулы
pdb
gro
top
atp
rtp
hdb
tdb
rtp
bon.itp
nb.itp
pdb2gmx
pdb2gmx
grompp
Слайд 37Периодичные граничные условия
МД поли-аланина показала искусственную стабилизацию альфа спирали, при
использовании маленькой ячейки. Рекомендуется делать отступ между молекулой и гранью
ячейки более 10А.
Слайд 41Что можно узнать из МД?
Равновесные свойства:
Средняя потенциальная энергия
системы
Распределение жидкости вокруг различных элементов
Константа связывания лиганда с белком
Динамические и неравновесные свойства:Вязкость жидкости
Диффузия
Динамика фазовых изменений
Кинетика реакции
Слайд 45Ограничения МД
Моделирование основано на законе Ньютона
Электроны не учитываются
Силовые поля это
приближение
Удалённые взаимодействия обрезаются
Периодические граничные условия не натуралистичны
Слайд 46Длина траектории МД
Длина траектории должна быть, по крайней мере, в
10 раз больше чем время необходимое для преодоления энергетического барьера.
