Page 84 - Perdih, Andrej, Katja Lakota, Alja Prah. 2020. Strukture bioloških molekul. Univerzitetni učbenik z recenzijo in navodila za vaje. Koper: Založba Univerze na Primorskem.
P. 84
andrej perdih, katja lakota, alja prah
3.1. MOLEKULSKA MEHANIKA
Molekulska mehanika (MM) je poenostavljen opis obnašanja atomov in molekul, ki temelji na
predpostavki, da lahko atome opišemo kot nabite kroglice ustreznih mas, ki so med seboj
povezane s kovalentnimi vezmi, ki jih opišemo kot prožne vzmeti. Formalno je MM definirana
kot teoretični opis atomov in molekul, ki omogoča računsko obravnavo strukture in izračun
lastnosti atomov in molekul z uporabo metod klasične mehanike in elektrostatike.
Struktura male organske molekule in shematično prikazane geometrijske spremembe, ki jih pri
MM opišemo kot deformacijo kovalnetne vezi, deformacijo valenčnega kota, spremembe
torzijskih kotov in neveznih interakcij in imajo vpliv na končno energijo, so prikazane na Sliki 5.
Kovalentno vez si v klasični molekulski mehaniki predstavljamo kot prožno vzmet, ki povezuje
dva atoma v molekuli. Poleg veznih interakcij atomi v molekuli interagirajo tudi preko neveznih
interakcij, ki jih opišemo z vsoto Coulombovega potenciala za opis elektrostatskih interakcij in
Lennard-Jonesovega potenciala za opis van der Waalsovih interakcij.
Slika 5. Struktura male organske molekule serotonina in shematično prikazane geometrijske
spremembe, ki jih pri MM ločeno opišemo in imajo vpliv na končno energijo.
Empirično potencialno energijsko funkcijo (polje sil ali ang. force field), ki v molekulski mehaniki
opisuje celoten sistem molekule s splošnimi koodinatami v obliki vektorja rN, zapišemo s
spodnjo splošno funkcijsko obliko:
N ) kvezi (li - li,0 )2 k kota (qi - qi,0 )2 k torzije (1 + cos(nj - j0 )) + N N ( êé( Aij )12 ( Bij )6 ù qiq j )
2 2 + 2torzije i =1 =i +1 ëê rij rij ú 4pe 0rij
å å å å åV(r= + - +
vezi koti j ûú
V molekulskem modeliranju se še vedno tradicionalno uporabljajo nekatere enote izven
mednarodnega SI sistema enot. Energije molekul so velikokrat podane v kilokalorijah (1 kcal =
4.184 kJ) in jih normiramo na 1 mol snovi. Tako dobimo enoto kcal/mol.
1. Vezni členi empirične potencialne funkcije: deformacije kovalentnih vezi, valenčnih
kotov in torzijskih kotov opisujejo obnašanje med atomi, ki so kovalentno povezani
(Slika 6).
84
3.1. MOLEKULSKA MEHANIKA
Molekulska mehanika (MM) je poenostavljen opis obnašanja atomov in molekul, ki temelji na
predpostavki, da lahko atome opišemo kot nabite kroglice ustreznih mas, ki so med seboj
povezane s kovalentnimi vezmi, ki jih opišemo kot prožne vzmeti. Formalno je MM definirana
kot teoretični opis atomov in molekul, ki omogoča računsko obravnavo strukture in izračun
lastnosti atomov in molekul z uporabo metod klasične mehanike in elektrostatike.
Struktura male organske molekule in shematično prikazane geometrijske spremembe, ki jih pri
MM opišemo kot deformacijo kovalnetne vezi, deformacijo valenčnega kota, spremembe
torzijskih kotov in neveznih interakcij in imajo vpliv na končno energijo, so prikazane na Sliki 5.
Kovalentno vez si v klasični molekulski mehaniki predstavljamo kot prožno vzmet, ki povezuje
dva atoma v molekuli. Poleg veznih interakcij atomi v molekuli interagirajo tudi preko neveznih
interakcij, ki jih opišemo z vsoto Coulombovega potenciala za opis elektrostatskih interakcij in
Lennard-Jonesovega potenciala za opis van der Waalsovih interakcij.
Slika 5. Struktura male organske molekule serotonina in shematično prikazane geometrijske
spremembe, ki jih pri MM ločeno opišemo in imajo vpliv na končno energijo.
Empirično potencialno energijsko funkcijo (polje sil ali ang. force field), ki v molekulski mehaniki
opisuje celoten sistem molekule s splošnimi koodinatami v obliki vektorja rN, zapišemo s
spodnjo splošno funkcijsko obliko:
N ) kvezi (li - li,0 )2 k kota (qi - qi,0 )2 k torzije (1 + cos(nj - j0 )) + N N ( êé( Aij )12 ( Bij )6 ù qiq j )
2 2 + 2torzije i =1 =i +1 ëê rij rij ú 4pe 0rij
å å å å åV(r= + - +
vezi koti j ûú
V molekulskem modeliranju se še vedno tradicionalno uporabljajo nekatere enote izven
mednarodnega SI sistema enot. Energije molekul so velikokrat podane v kilokalorijah (1 kcal =
4.184 kJ) in jih normiramo na 1 mol snovi. Tako dobimo enoto kcal/mol.
1. Vezni členi empirične potencialne funkcije: deformacije kovalentnih vezi, valenčnih
kotov in torzijskih kotov opisujejo obnašanje med atomi, ki so kovalentno povezani
(Slika 6).
84
