Vhled do praxe i i
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 28

Vhled do praxe I I PowerPoint PPT Presentation


  • 53 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Vhled do praxe I I. Kdy: 17 .1 2 . 2003 1. skupina (příjmení N - Z ): 16:00 - 17:40 2. skupina (příjmení A - M ): 18:00 - 19:40. Kde: Přírodovědecká fakulta, Kotlářská 2 Učebna COMPC (budova děkanátu, přízemí, vlevo ). Počítačová chemie (12. přednáška). Úvod ( 1. přednáška )

Download Presentation

Vhled do praxe I I

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Vhled do praxe i i

Vhled do praxe II

  • Kdy: 17.12. 2003

    • 1. skupina (příjmení N - Z): 16:00 - 17:40

    • 2. skupina (příjmení A - M): 18:00 - 19:40

  • Kde:

    • Přírodovědecká fakulta, Kotlářská 2

    • Učebna COMPC (budova děkanátu, přízemí, vlevo)


Po ta ov chemie 12 p edn ka

Počítačová chemie (12. přednáška)

  • Úvod (1. přednáška)

  • Molekula

    • Struktura molekuly (2., 3. a 4. přednáška)

    • Geometrie molekuly (5. přednáška)

    • Vhled do praxe (6. přednáška)

  • Molekulové modelování

    • Molekulová mechanika (7. a 8. přednáška)

    • Kvantová mechanika (9. a 10. přednáška)

    • Molekulová dynamika (11. přednáška)

    • Vhled do praxe II (12. přednáška)


Osnova

Osnova

  • MM:

    • souhrn teorie

    • software pro MM

    • praxe

  • QM

    • souhrn teorie

    • software pro MM

    • praxe

  • MD

    • souhrn teorie

    • software pro MM

    • praxe


Molekulov mechanika

Molekulová mechanika

  • Model molekuly:

    Koule spojené pružinami:


Molekulov mechanika1

Molekulová mechanika

  • Výpočet energie molekuly:

    Potenciálová funkce:

    + silové pole (= soubor parametrů, využitých v potenciálové funkci)


Molekulov mechanika2

Molekulová mechanika

Silová pole:

  • AMBER

  • CHARMM

  • MM

  • MacroModel

    Software:

  • Komerční: softwarové balíky, vytvořené pro daná silová pole

  • Volně šiřitelné: Hyperchem a další


Molekulov mechanika3

Molekulová mechanika

Obecné cíle MM:

  • Studium konformačního chování molekuly v definoveném chemickém prostředí.

    Konkrétní problémy MM:

  • Single point: Výpočet energie určité konformace studované molekuly.

  • Minimalizace: Sestup do lokálního minima.


Molekulov mechanika4

Molekulová mechanika


Molekulov mechanika amber

Molekulová mechanika- AMBER

Ukázky práce s Amberem:

AMBER je přístupný pro informatiky na strojích Grond, Eru, Dior, Skirit atd.

Nejdříve je nutno přidat modul AMBER:

module add amber{verze}

Pro výpočet single pointů a minimalizaci slouží program SANDER.


Molekulov mechanika amber ii

Molekulová mechanika- AMBER II

Program SANDER se volá následovně:

sander -c molekula.crd -t molekula.top -i molekula.ini -o molekula.out

Kde: molekula.crd obsahuje souřadnice* molekuly a molekula.top topologii* molekuly. V souboru molekula.ini se nacházejí vstupní parametry výpočtu a do souboru molekula.out se zapisuje výstup výpočtu.

* Soubory jsou ve formátu, definovaném speciálně pro softwarový balík AMBER.


Molekulov mechanika amber iii

Molekulová mechanika- AMBER III

Soubor molekula.ini obsahuje:

  • Parametry výpočtu:

    počet kroků, typ výpočtu (MM x MD) atd.

  • Nastavení chemických a fyzikálních podmínek:

    dielektrická konstanta, parametry pro výpočet van der Waalsovských interakcí atd.


Molekulov mechanika amber iv

Molekulová mechanika- AMBER IV

Příklad souboru molekula.ini:

&cntrl

imin = 1,

ntx = 1, ntxo = 1,

ntb = 0, iftres = 1,

nrun = 0,

ntnb = 1, nsnb = 25, idiel = 0, imgslt = 0,

cut = 9.0, scnb = 2.0, scee = 1.2,

dielc = 4.0, ntpr = 20,

maxcyc = 2200, ncyc = 50, ntmin = 1,

dx0 = 0.01, dxm = 0.5, dele = 0.0001,

drms = 0.3,

&end


Molekulov mechanika amber v

Molekulová mechanika- AMBER V

Ukázka souboru molekula.out.


Molekulov mechanika hyperchem

Molekulová mechanika- Hyperchem

Hyperchem je komerční software, ale jeho demonstrační verze (která umí vše potřebné :-) je volně dostupná jako shareware.

Ukázky práce s Hyperchemem:

Nastavení MM

Otevření molekuly glycinu

Single point glycinu

Minimalizace glycinu různými metodami


Molekulov mechanika kol

Molekulová mechanika - úkol

Minimalizace propenu různými minimalizačními metodami (+ vyplnění tabulky)

Porovnání energií židličkové (chair), vaničkové (boat) a zkřížené židličkové (twisted chair) konformace:

Energie vypočtěte pro každou konformaci pomocí AMBERu a MM+. Před výpočtem vždy proveďte minimalizaci konformeru v daném silovém poli pomocí Newton-Raphsonovy metody.

Vyzkoušej minimalizovat poloviční židličkovou konformaci (half chair) konformaci cyklohexanu. Co se stane a proč?

Židličková

Zkřížená židličková

Vaničková

Poloviční židličková


Potenci ln energie cyklohexanu pro r zn konformace

Konformace:

Potenciální energie cyklohexanu (pro různé konformace)

Židličková

Zkřížená židličková

Vaničková

Poloviční židličková

Strukturní vzorec:

  • Pravděpodobnost výskytu konformací (25°C):

    • židličková: 85,5%, zkřížená židličková: 14,4%, další konformace: 0,1%


Kvantov mechanika

Kvantová mechanika

  • Výpočet energie molekuly:

    Schrodingerova rovnice - přesněji řečeno její numerické formy:

    Hartree-Fockovy rovnice:

    Roothaan-Hallovy rovnice:

    FC = SCE


Kvantov mechanika1

Kvantová mechanika

Metody: Ab-initio x semiempirické

Báze pro ab initio metody: STO-3G, 3-21G, 6-31G*, 6-31G**, atd.

Semiempirické metody:

CNDO, INDO, MNDO, AM1, PM3, atd.

Software:

  • Komerční: GAMESS, GAUSSIAN

  • Volně šiřitelné: Hyperchem a další


Kvantov mechanika2

Kvantová mechanika

Obecné cíle QM jsou stejné jako u MM:

  • Studium konformačního chování molekuly v definoveném chemickém prostředí.

    + některé navíc: výpočet náboje atomů atd.

    Konkrétní problémy QM = také nadmnožina MM. My si vyzkoušíme řešit tyto problémy:

    single point a minimalizace


Kvantov mechanika gaussian

Kvantová mechanika- GAUSSIAN

Ukázky práce s GAUSSIANem:

GAUSSIAN je přístupný pro informatiky na strojích Grond, Eru, Dior, Skirit atd.

Nejdříve je nutno přidat modul GAUSSIAN:

module add gaussian{verze}

GAUSSIAN (verze 98) se volá následovně:

g98 < (vstupní soubor) > (výstupní soubor)

Ukázka vstupního & výstupnho souboru.


Kvantov mechanika hyperchem

Kvantová mechanika- Hyperchem

Ukázky práce s Hyperchemem:

Nastavení QM

Otevření molekuly propan

Nastavení semiempiriky a INDO

Single point a minimalizace

Nastavení ab initio metody a báze

Single point a minimalizace


Kvantov mechanika hyperchem ii

Kvantová mechanika- Hyperchem II

Minimalizujte ethan:

semiempirikou (INDO)*

ab initio (STO-3G)*

* použijte metodu konjugovaných gradientů (P-R)

Pokud budete mít čas, zkuste si další metody & báze :-).


Molekulov dynamika

Molekulová dynamika

  • Účel: Prohledávání PES (nalezení lokálních a globálních minim)

  • Popis:

    • Každý atom molekuly nechť se pohybuje jistou rychlostí

    • Pro atomy studované molekuly řešíme Newtonovy pohybové rovnice:

      Z poloh a rychlostí atomů a sil působících v rámci systému v čase t určíme polohy atomů v čase t +dt (a samozřejmě i rychlosti atomů a síly a tomto čase).


Molekulov dynamika1

Molekulová dynamika

Celková energie molekuly je tvořena dvěma složkami: kinetickou energií (závisí na pohybovém stavu molekuly) a potenciální energií (závisí na uspořádání molekuly)

Tyto složky se mohou vzájemně přeměňovat: V důsledku pohybu atomů dochází ke změně polohy souřadnic a tedy i změně potenciální energie.

Přeměna kinetické energie na potenciální umožňuje molekule překonat energetickou bariéru, dělící dvě různé geometrie této molekuly.


Molekulov dynamika2

Molekulová dynamika

  • Snímek MD:

    Souřadnice molekuly v jistém čase.

  • Krok MD:

    začíná v čase t se souřadnicemi S

    využívá Newtonovy pohybové rovnice

    končí v čase t+dt se souřadnicemi S´

  • MD trajektorie:

    Posloupnost snímků MD.


Molekulov dynamika3

Molekulová dynamika

Software:

  • Komerční: MD je většinou součástí komerčního software pro MM (AMBER, MM, ...).

  • Volně šiřitelný: Hyperchem, VMD


Molekulov dynamika vmd hyperchem

Molekulová dynamika- VMD & Hyperchem

Vizualizace MD dekameru alaninu.

Vytvořit methan, zminimalizovat, MD

MD pro dipeptid, chytnout snímek, RMS

Úkoly:

Vytvořit ethan, zminimalizovat, MD

MD (AMBER) na APA, chytnout snímek, RMS


  • Login