Molekulová Mechanika

Úvod do molekulárního modelováníPetr Sklenovský, PřF UP Olomouc

Tam, kde selhává kvantová mechanika nastupujemolekulová mechanika (MM) Modely biomolekul, PES Velmi efektivní pro studium dynamikybiosystémů => molekulová dynamika (MD) Oproti kvantové mechanice jednodušší =>omezení na pouhou „Newtonovskou fyziku“ Pomocí MM nelze studovat chemické reakce

Atomové jádro a elektrony shrnuty do jednéčástice tvaru koule Částice (koule) nese určitý parciální náboj, kterýje lokalizován v jejím středu Částice mají určitý poloměr, který odpovídánaměřeným hodnotám Vazby, kterými jsou spojeny jednotlivé atomyjsou reprezentovány „pružinami“4

Příklady atomových typů (silové pole AMBER): C CA CT H HO N NA N3sp2 uhlík v uhlovodícíchsp2 uhlík v aromatickém kruhusp3 uhlík v uhlovodícíchvodík, vázaný na dusíkvodík, vázaný na kyslíksp2 dusík v aminoskupiněsp2 dusík v pětičlenném cyklusp3 dusík v kladně nabitých aminoskupinách5

Chemické vazby mají různou pevnost (disociačníenergii) Analogie s pružinami, které mají různou tuhost=> silová konstanta k [N.m -1 ] Vazby mají různou délku=> rovnovážná meziatomová vzdálenost r 0 [pm] k a r 0 představují vazebné parametry probiatomickou molekulu6

VazebnéinterakceNevazebnéinterakce8

kE( bond) r2r 20Harmonická aproximacer9

2( ) k E ang 02Harmonická aproximace10

kt E(tor ) 1 cos2n 11

Coulombův zákon parciální náboje RESP (RestrainedElectroStatic Potentialfit) MullikenE(coul )q qij4r0ij12

disperzní a repulzní složka Lennard-Jonesův potenciálE(LJ) 4 r 126 r 13

Původ parametrů z experimentu --- RTG a neutronová difrakce, NMR,rotační spektroskopie, vibrační spektroskopie (silovékonstanty) výpočtem --- fitování energetických hyperploch14

AMBER CHARMMhttp://amber.scripps.edu/ GROMACS OPLShttp://www.charmm.org/ ENCAD MOEhttp://www.gromacs.org/16