Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce. Nekovalentní interakce v biologii (p + a/V 2 )(V - b) = RT Prakticky nelze nalézt biologický proces,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce. Nekovalentní interakce v biologii (p + a/V 2 )(V - b) = RT Prakticky nelze nalézt biologický proces,"— Transkript prezentace:

1 Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce

2 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  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 ~ kJ/mol Stabilizační Gibbsova energie ~ -10 kJ/mol (rozdíl – hydratační  G, entropie)

5 Jak je počítat: molekulová mechanika a kvantová mechanika Molekulová mechanika empirický potenciál  E Int = E Elst + E vdW  E Int = E Elst + E Ex-rep + E Ind + E Disp Kvantová mechanika supermolekulární přístup rozložení na složky (SAPT)  E = E AB - E A - E B GC WC: E Elst E Ex-rep E Ind E Disp E Tot kcal/mol

6 Supermolekulární přístup  E = E AB - E A - E B  Možné jen díky systematickému vyrušení chyb  Extrémní nároky na kvalitu metody a velikost báze  Nutnost dalších aproximací (CBS, korekce) Počet bázových funkcí (K) (1e - bázový set) HF limita (úplný bázový set) Všechny možné konfigurace Full CI Přesný výsledek Počet Slaterových determinantů (N-elektronový bázový set)

7 DFT a mezimolekulové interakce 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) elektrostatická indukční repulznídisperzní vemi dobrá značná chyba, značná chyba chybí přeceněná Lokální funkcionál

8 Symetricky adaptovaná poruchová teorie SAPT (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 Vícečásticové efekty a neaditivita molekulových interakcí Aditivní síly v přírodě Coulombův zákonNewtonův zákon  Předpokladem aditivity je bodovost (nebo pevnost - nedeformovatelnost) těles Neaditivita je důsledkem změn v molekule vyvolaných působením vnejšího pole - např. polarizace molekuly (změna rozložení elektronové hustory) - neaditivita výměnné repulze - neaditivita disperzní interakce

10 Popis neaditivity: vícečásticové členy E 12 E 13 E 23 E Int = E 12 + E 13 + E 23 + E 123 Trojčásticový člen Čtyř- a vícečásticové členy Zahrnutí vícečásticových členů při parametrizaci párových potenciálů: - efektivní, nikoli skutečné potenciály - ztráta informace (např. pro CCl 4 33% E int )

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


Stáhnout ppt "Nekovalentní interakce Mezimolekulové interakce. Nekovalentní interakce v biologii (p + a/V 2 )(V - b) = RT Prakticky nelze nalézt biologický proces,"

Podobné prezentace


Reklamy Google