Übersicht der Module für online Lernen CHEMIE
- Theoretische Chemie
- Chemie für Mediziner
- Vernetztes Studium Chemie (vs-c)
- 3D Visualisierung von Molekülen
"Molecular Modelling" WS 2006: Montags SR 125 (Chemie-Gebäude) 10:15 - 12:00 + fakul. Übungen URZ Donnerstags 10:00 - 12:00
Lehrveranstaltung wird gemeinsam mit PD Dr. W. Brandt (IPB - Halle) durchgeführtBeginn: 9. Oktober 2006
Gliederung:
- Einführung
- Was ist Molecular Modelling ?
- Übersicht von Anwendungen
- Einige Beispiele mit ihren Ergebnissen
- Molekülstruktur
- Räumliche, elektronische und energetische Struktur
- Struktur-Ermittlung (X-ray, NMR)
- Linearcodes
- WLN, SMILES
- 2D-Struktur, Connection Table
- Matrix-Darstellung (Adjazens), BE-Matrix, Reaktions-Matrix
- Kanonisierung (Morgan-Algorithmus)
- Graphentheorie (Knoten, Kanten)
- Topologie, Wiener-Verzweigungs-Index
- 2D- to 3D-Konvertierung
- kartesische und "innere" Koordinaten, Z-Matrix
- 4D-Struktur: Sequenz von 3D-Strukturen
- Visualisierung mittels Chime-Plugin (Browser)
- Übung Benutzung von Chime
- Kraftfeld, Struktur-Optimierung
- Kraftfeld, Force Field: Komponenten
- Beispiel: Bindungslänge (Potential, Kraft, Kraftkonstante)
- MM2, CHARMM, Amber , MMFF (Atom-Typen, Parameter, Eignung)
- Optimierungsstrategien (Simplex, Gradienten-Verfahren, mit 2. Ableitung: Newton-Raphson)
- Ablaufplan (Hesse-Matrix)
- Analyse der sterische Energie
- Beispiele (Ethanol, Butan) Potential-Kurven und Energie-Maps
- Potential-Energie-Hyperfläche: lokale und globale Minima, Transition States
- Java Molekül Editor (JME)[P. Ertl], SMILES-String
- ACD-Labs Sketcher
- MOE-Molekül-Editor
- Übung Benutzung von MOE (Molekül-Editor, Struktur-Optimierung)
- Konformations-Analyse
- Torsionsbarrieren
- Beispiel: Dipeptid
- Ramachandran-Map
- Konformations-Vielfalt. lineare und cyclische Strukturen
- Grid-Search
- systematische Konformationssuche
- stochastische Suche (Random-Search)
- genetische Algorithmen
- Konformationssuche mittels MOE
- Benutzung der MOE-internen Datenbank
- Übung Benutzung von MOE (systematische Konformationsanalyse)
- Struktur-Datenbanken
- Cambridge Structural Database, CSD
- Struktur-Recherche in der PDB-Datenbank
- Swiss-Prot, EMBL
- World Drug Index (WDI)
- 3D-Struktur: File-Formate (MOL, PDB, xyz)
- Analyse der Daten
- Vergleich von Strukturen (RMS-Fit)
- Visualisierung (Chime, JMol, PyMOL, MOE)
- Rendering, Ray-Tracing
- Movies
- Übung Recherche in PDB-Datenbank
- Struktur-Wirkungs-Analyse, QSAR
- Übersicht über Deskriptoren
- Regressionsverfahren
- Modell-Bildung
- Modell-Verifizierung
- Cross-Validation
- Klassifizierung
- Clusterverfahren (Ward, Tree-Darstellung der Distanzen)
- Beispiele mit MOE
- Übung Benutzung von MOE (lineare Regression)
- Moleküldynamik und Monte Carlo
- Mathematische Grundlagen
- Leap frog Algorithmus
- Simulated Annealing
- Monte Carlo - Grundlagen
- Anwendungsbeispiele
- Übung Benutzung von
- Struktur von Aminosäuren und Proteine
- Grundstrukturen und Eigenschaften der Aminosäuren
- Sekundärstrukturen
- Tertiärstrukturen
- Quartärstrukturen
- Codierung der Strukturelemente
- Übung Benutzung von
- Homologie-Modelling von Proteinen
- Grundlagen: Alignmentmethoden, Substitutionsmatrizen (BLOSUM, PAM)
- Sekundärstrukturvorhersagen
- Homologie-Modelling mit MOE
- Online-Module: WEB-Seiten
- Qualitätsbewertungen: Ramachandran-Plot, PROSA II u.a.
- Übung Benutzung von
- Docking-Verfahren
- Receptoren, Struktur
- Allgemeine Grundlagen und Zielstellungen
- Identifizierung von Ligandenbindungsbereiche
- GOLD
- Autodock
- MOE
- FLEXX
- Übung Benutzung von
- Grundlagen der MO-Theorie
- Wellenmechanik, Hamilton-Op. Schrödinger-Gleichung
- Atom-Orbitale (H-Atom)
- LCAO-MO-, ZDO-Näherung
- semi-empirische MO-Verfahren (Mopac, PM3)
- ab-initio Verfahren (HF, DFT, MP-Verfahren, Basis-Funktionen)
- Beispiele (Struktur-optimierung, Orbitale)
- Übung eLearning mit VS-Chemie (Mopac, Näherungen)
- Elektronenstruktur, Orbitale, MEP
- Elektronenverteilung, Elektronendichte, Atom-Ladung
- Analyse von MOs (Sauerstoff-, Stickstoff-Molekül)
- Front-Orbitale (Woodward-Hoffmann, Symmetrie-Erhalt)
- Polarität, Dipolmoment
- Elektronegativität, Härte / Weichheit (HSAB)
- van der Waals-, Connolly-Surface, Iso-Flächen
- Molecular Electrostatic Potential (MEP und MLP)
- H-Brücken Bindungen (Wasser-Struktur)
- Übung WinMopac-Berechnung Ethanol, Wasser, Ethylen
- Anwendungen von MO-Methoden
- Mopac (WinMopac) Eingabe-Daten
- typische Keyworte
- Auswertung von Berechnungen, Beispiele
- Reaktionskoordinate
- Visualisierung von Molekül-Orbitalen (StrukEd)
- Schwingungsanalyse
- Anwendungen mit WebMO (IR-Spektren, Intensitäten)
- Anwendungen mit Gaussian
- Symmetrie-Betrachtungen (MOs, Normal Modes)
- Übung Benutzung von WebMO (Ethanol: IR-Spektrum, NMR-Parameter)
- Wirkstoffdesign und Screening
- QSAR-Methoden (multivariate Methoden)
- Deskriptoren, u.a. VSA von MOE für Blood-Brain-Barriere und Solvatation
- CoMFA und COMSIA
- Docking und automatische Ligandendesignprogramme (Ligbuilder, LUDI)
- Analyse von Enzymkatalysemechanismen
- Übung Benutzung von
- Datenbanken-Screening
- Arbeit mit 3D-Datenbanken in MOE
- Pharmakophore-Modelle
- ADME(T) - Bewertung
- Lipinski´s rule of five
- In silico screening
- Übung Benutzung von