1 / 12

Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce

Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce. Nekovalentní interakce v biologii. (p + a/V 2 )(V - b) = RT. Prakticky nelze nalézt biologický proces, kde NI nehrají klíčovou roli samotná existence rozpouštědla struktura DNA, proteinů, buněčné membrány

akasma
Download Presentation

Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce

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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nekovalentní interakceMezimolekulové interakce

  2. Nekovalentní interakce v biologii (p + a/V2)(V - b) = RT • Prakticky nelze nalézt biologický proces, kde NI nehrají klíčovou roli • samotná existence rozpouštědla • struktura DNA, proteinů, buněčné membrány • rozpoznání, přenos signálů, regulace (vazba molekul na receptory) • vazba substrátu a enzymu, vazba kofaktorů • (de)stabilizace reaktantů, produktů a tranzitního stavu enzymové reakce

  3. Energie mezimolekulových interakcí • Kovalentní vazba ~400 kJ/mol (H-H) • ~ 600 kJ/mol (C=C) • Iontová vazba (+…-) ~ 400 kJ/mol • Vodíková vazba ~20 kJ/mol • Disperzní interakce ~ 2 kJ/mol • Elektrostatické interakce v roztoku zatlumeny (permitivita rozpouštědla) • Vliv entropie

  4. S jakou přesností potřebujeme mezimolekulové interakce počítat? Příklad: stabilita enzymu, rozklad na interakce reziduí Celková stabilizační energie malého ezymu ~ -5000 kJ/mol Stabilizační Gibbsova energie ~ -10 kJ/mol (rozdíl – hydratační DG, entropie)

  5. Jak je počítat:molekulová mechanika a kvantová mechanika Molekulová mechanika empirický potenciál DEInt = EElst + EvdW Kvantová mechanika supermolekulární přístup rozložení na složky (SAPT) DE = EAB - EA - EB DEInt = EElst + EEx-rep + EInd + EDisp GC WC: EElst EEx-rep EInd EDisp ETot -54 50 -12 -14 -30 kcal/mol

  6. Přesnývýsledek HF limita (úplný bázový set) 50 40 30 20 10 Počet bázových funkcí (K) (1e- bázový set) Všechny možné konfigurace Full CI 1 10 100 1000 10 000 Počet Slaterových determinantů (N-elektronový bázový set) Supermolekulární přístup DE = EAB - EA - EB • Možné jen díky systematickému vyrušení chyb • Extrémní nároky na kvalitu metody a velikost báze • Nutnost dalších aproximací (CBS, korekce)

  7. elektrostatická indukční repulzní disperzní vemi dobrá značná chyba, značná chyba chybí přeceněná DFT a mezimolekulové interakce Lokální funkcionál Použitelnost Disperzní komplexy - z principu nevhodná (přesto pouzívaná) Slabé elektrostatické interakce - podivuhodné vyrušení chyb indukce, repulze, (např. H-vazba) a chybějící disperze + dalších (BSSE) => relativně kvalitní popis (často lepší než MP2)

  8. Symetricky adaptovaná poruchová teorieSAPT(Symmetry Adapted Perturbation Theory) Poruchová teorie neporušený (referenční) systém – molekula A a molekula B porucha – mezimolekulová interakce (coulombická) řád poruchy a složky interakční energie Platí jen ve velkých vzdálenostech! Symetricky adaptovaná ... zahrnuje Pauliho repulzi

  9. Neaditivita je důsledkem změn v molekule vyvolaných působením vnejšího pole Vícečásticové efektya neaditivita molekulových interakcí Aditivní síly v přírodě Coulombův zákon Newtonův zákon • Předpokladem aditivity je bodovost (nebo pevnost - nedeformovatelnost) těles • např. polarizace molekuly (změna rozložení elektronové hustory) • neaditivita výměnné repulze • neaditivita disperzní interakce

  10. E12 2 1 EInt = E12 + E13 + E23 + E123 E13 E23 Trojčásticový člen 3 Popis neaditivity: vícečásticové členy (např. pro CCl433% Eint) Čtyř- a vícečásticové členy Zahrnutí vícečásticových členů při parametrizaci párových potenciálů: - efektivní, nikoli skutečné potenciály - ztráta informace

  11. Srovnání QM a MM pro slabé interakce • Přesnost MM • empirický párový potenciál – zanedbání vícečásticových efektů • (ionty, polarizovatelé molekuly) • většinou zanedbání polarizace (indukce) • zahrnutí různých složek int. E do jednoho členu, parametrizace Rychlost QM a MM Hlavní aplikace QM přesné hodnoty v plynné fázi (srovnání s experimentem) parametrizace a vývoj FF

  12. Stabilita proteinů a DNA Příklady: Stabilita DNA Stabilita globulárních proteinů PES FGG

More Related