دانلود پایان نامه درمورد شبیه سازی، فنیل آلانین، شبیه‌سازی

اسیدآمینه با فرمول شیمیاییNH2CH2COOH سبک ترین و تنها اسیدآمینه ی غیر کایرال است. گلیسین یکی از 20 اسیدآمینه ای است که پروتئین را می سازد و غیرقطبی و آب دوست می باشد.این آمینو اسید ساده ترین آمینو اسید می باشد. کدهای ژنتیکی عبارتند از:
GGU، GGC، GGA و GGG.
*******************************************************
9-هیستیدین
(شکل2-12):هیستیدین
هیستیدین دارای فرمول شیمیایی C6H9N3O2 و جرم مولی 15/155 می باشد.
*******************************************************
10-ایزولوسین
(شکل2-13):ایزولوسین
ایزولوسین دارای فرمول شیمیایی C6H13NO2 و جرم مولی 17/131 می باشد.
*******************************************************
11-لوسین
(شکل2-14):لوسین
لوسین یکی از بیست اسید آمینه ی اصلی یاخته های زنده است. لوسین و ایزولوسین از یک خانواده آمینه ها هستند که در پودرهای بدنسازی به وفور یافت می شود.
*******************************************************
12-لیزین
(شکل2-15):لیزین
لیزین دارای فرمول شیمیایی C6H14N2O2 و جرم مولی 19/146 است.
13-متیونین
(شکل2-16):متیونین
متیونین دارای فرمول شیمیایی C5H11NO2S و جرم مولی 21/149 است.
*******************************************************
14-فنیل آلانین
(شکل2-17):فنیل آلانین
فنیل آلانین دارای فرمول شیمیایی C9H11NO2 و جرم مولی 19/165 می باشد.
*******************************************************
15-پرولین
(شکل2-18):پرولین
اسید آمینه پرولین یک ایمینواسید است. پرولین با فرمول شیمیایی (C4H7)NHCOOHیک ترکیب منحصر به فرد در ساختمان پروتئین هاست. اگر چه این ماده به عنوان یکی از بیست اسیدآمینه ی اصلی تشکیل دهنده ساختمان پروتئین ها شناخته می شود، ولی واقعیت آن است که پرولین یک ایمینو اسید است و نه آمینو اسید. کدهای ژنتیکی پرولین عبارتند از:
CCU، CCC، CCA، CCG.
*******************************************************
16-سرین
منظور از سرین هر یک از موارد زیر می تواند باشد:
: ماهیچه سرین یکی از ماهیچه های تن
: سرین (اسیدآمینه)یکی از اسیدآمینه های سازنده پروتئین ها
: کپل
(شکل2-19):ترئونین
ترئونین جزء آلفا آمینواسیدها با فرمول شیمیایی CH3CHOHCH(NH2)COOHمی باشد. از خانواده آمینو اسیدهای ضروری با پیوند قطبی می باشد. ترئونین به همراه سرین و تیروزین یکی از سه اسیدآمینه دارای خاصیت پروتئینی در گروه الکل ها می باشد. کدهای ژنتیکی آن عبارتنداز:
ACU, ACA, ACC، و ACG
*******************************************************
17-تریپتوفان
(شکل2-20):تریپتوفان
تریپتوفان یکی از بیست اسیدآمینه ی اصلی یاخته های زنده و از اسیدهای آمینه ضروری در رژیم غذایی انسان است که در موش ها نیز به عنوان یک فاکتور رشد شناسایی شده است. این اسیدآمینه درساختمان بسیاری از پروتئین ها وجود دارد و نیز در ساخت برخی میانجی های عصبی مانند سروتونین و کوآنزیم هایی مانند نیاسین موثر است. به علت وجود حلقه آروماتیک نور را در طول موج 280 نانومتر جذب می کند.
******************************************************
18-تیروزین
(شکل2-21):تیروزین
تیروزین دارای فرمول شیمیایی C4H9NO3 و جرم مولی 15/146 می باشد.
*******************************************************
18-والین
(شکل2-22):والین
والین دارای فرمول شیمیایی C5H11NO2 و جرم مولی 15/117 می باشد.
*******************************************************
19-سلنوسیستئین
(شکل2-23):سلنوسیستئین
سلنوسیستئین یک ترکیب شیمیایی با شناسه پاب کم 25076 است.
*******************************************************
20-تیرولیزین
(شکل2-24):پیرولیزین
تیرولیزین دارای فرمول شیمیایی C9H11NO3 و جرم مولی 19/181 می باشد.
*******************************************************
2-6-مولکول آب
آب یکی از مواد مایع و فراوان‌ترین ماده ی مرکب بر روی سطح کره زمین و بستر اولیه حیات به شکلی که امروزه می‌شناسیم، است. بیش از ۷۵٪ وزن یک انسان از آب تشکیل شده‌است و نیز بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع) با وجود این حجم عظیم آب تنها ۲ درصد از آب های کره زمین شیرین و قابل شرب است و باقی آن به علت محلول بودن انواع نمک‌ها خصوصاً نمک طعام غیر قابل استفاده است. از همین دو درصد آب شیرین بیش از ۹۰ درصد به صورت منجمد در دو قطب زمین و دور از دسترس بشر واقع شده‌است. بیشترین چگالی آب خالص در دمای 98/3 درجه سلسیوس (۳۹٫۱۶ درجه فارنهایت) حاصل می‌شود که برابر ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب یا ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است[31].
(شکل2-25):مولکول آب
2-6-1-مدلهای آب
در فیزیک و شیمی محاسباتی مدل های آب کلاسیک برای شبیه سازی خوشه های آب، آب مایع و محلولهای آبی با حلال صریح استفاده می شود. این مدلها با استفاده از مکانیک کوانتومی، مکانیک مولکولی، نتایج تجربی و ترکیبی از اینها بدست آورده اند. جهت بدست آوردن خصوصیات واقعی آب، مدل های زیادی توسعه داده شده است. به طور کلی این مدل ها را می توان با سه نکته زیر طبقه بندی کرد [32] :
تعداد نقاط برهمکنشی (که سایت نامیده می شود)،
آیا مدل صلب است یا انعطاف پذیر،
آیا مدل شامل اثرات قطبشی است یا نه.
یک جایگزین برای مدل آب صریح، استفاده از مدل ضمنی است که بصورت یک مدل پیوسته شناخته می شود. در این بین، می توان به مدل COSMO اشاره کرد. مدل های صلب آب بعنوان ساده ترین مدل آب شناخته می شود که در آن برهمکنش پیوندی بین هیدروژن و اکسیژن وجود ندارد و بدین معنی که بجای پیوند قابل ارتعاش، با یک میله صلب آن را مدل می کنند. همچنین در این مدل زاویه بین دو پیوند هیدروژن و اکسیژن ثابت می ماند[33].
برهمکنش های الکتروستاتیک با استفاده از قانون کولن و نیروهای دافعه و جاذبه با استفاده از پتانسیل لنارد-جونز مدل شده است. پتانسیل برای مدلهای TIP3P وTIP4P به این صورت نمایش داده می شود:
)2-1):
(2-2):
که در آن ثابت الکترواستاتیک و دارای مقدار است. بار جزیی،فاصله بین اتمی است. ضرایب پتانسیل لنارد جونز می باشد.
محل بارهای جزیی ممکن است روی اتم ها و یا در یک محل خارج از اتم ها باشد. مثلاً در مدل TIP4P بار جزیی اتم اکسیژن در روی خود اتم اکسیژن قرار ندارد بلکه روی نیمساز زاویه بین دو پیوند موجود در آب قرار دارد و فاصله آن از اتم اکسیژن برابر با است. در بسیاری از مدل ها برهمکنش لنارد-جونز فقط برای اکسیژن تعریف می شود و برای هیدروژن تعریف نمی شود. یکی از این مدل ها همان TIP4Pاست. در شکل(2-26) 4 نوع مدل آب که به ترتیب از سه سایت شروع شده و به 6 سایت می رسد. کد لمپس قابلیت شبیه سازی سه نوع مدل آب را دارد. این مدل ها بصورت زیر هستند:[34-37].
SPC, TIP3P, TIP4P
مدل TIP3P در تمامی شبیه سازی انجام شده در این پایان نامه استفاده شده است.
شکل2-26):مدلهای آب)
حال مدل سه سایت استفاده شده در شبیه سازی این پایان نامه را بطور مختصر توضیح می دهیم. در این مدل 3 نقطه برهمکنشی معادل با سه اتم در مولکول آب است، هر نقطه دارای بار است و همچنین دارای پارامترهای پتانسیل لنارد-جونز می باشد. از آنجایی که مدل های سه نقطه ای بازده محاسباتی بالایی دارند بطور گسترده در شبیه سازی های دینامیک مولکولی استفاده می شود. در بسیاری از این مدل ها از ساختار صلب منطبق بر مولکول های واقعی آب استفاده می شود. یک استثنا برای مدل آب SPC وجود دارد و آن اینکه زاویه HOHبجای مقدار مشاهده شده 5/104 درجه، مقدار 47/109 درجه در نظر گرفته می شود. در جدول (2-1) پارامترهای چند مدل سه نقطه ای آورده شده است:[38-41].
(جدول 2-1):پارامترهای مرتبط با مدلهای سه نقطه ای آب
TIPS
SPC
TIP3P
SPC/E
r(OH), Å
0.9572
1.0
0.9572
1.0
HOH, deg
104.52
109.47
104.52
109.47
A × 10-3, kcal Å12/mol
580.0
629.4
582.0
629.4
B, kcal Å6/mol
525.0
625.5
595.0
625.5
q(O(
-0.80
-0.82
-0.834
-0.8476
q(H(
+0.40
+0.41
+0.417
+0.4238
مدل TIP3P از میدان نیروی چارم (CHARMM) بهره می گیرد. در این مدل هیدروژن نیز همانند اکسیژن دارای پارامترهای لنارد-جونز است [42].
مدل دیگری که سه نقطه ای و دارای انعطاف در تغییر زاویه و طول پیوند است، SPCانعطاف پذیر نام دارد. همین مدل با تغییر در پارامترها بصورت صلب نیز در می آید که این مدل از آب در بسته دینامیک ملکولی LAMMPS پشتیبانی می شود. مدل دیگری که گسترش یافته همین مدل است بنام SPC/E است که بجز بارهای جزیی که تغییر کرده اند بقیه پارامترها ثابت مانده اند.
(شکل2-27):مدلSPC انعطاف پذیر
مدل دیگری که در لمپس پشتیبانی می شود و در آن قابل شبیه سازی است، TIP4P است که اساسا 4 نقطه ای است. بدین معنی 4 محل برای برهمکنش با سایر مولکول ها دارد. از این چهار نقطه، سه نقطه آن روی اتم ها قرار دارد و نقطه ی چهارم هم روی نیمساز زاویه هیدروژن-اکسیژن-هیدروژن و در فاصله کمی از اکسیژن قرار دارد. خصوصیت های آب نظیر چگالی، گرمای تبخیر از گذشته مورد توجه بوده است. با توجه به این خصوصیت ها مدل های جدید پایه ریزی شده اند.
فصل سوم:
دینامیک مولکولی
3-1-مقدمه
دینامیک مولکولی چیست؟دینامیک ملکولی یکی از روش های محاسباتی است که در این روش برهمکنش میان اتم‌ها و مولکول‌ها در بازه‌هایی از زمان بر اساس قوانین فیزیک، به‌وسیله کامپیوتر شبیه‌سازی می‌شود. این روش برای اولین بار در سال 1957 توسط آلدر1 و واینرایت2برمبنای مدل کره سخت به کار گرفته شد. درسال ۱۹۶۴ رحمان3مدل کره نرم را در شبیه‌سازی خود به کار برد. از وی به عنوان پدر دینامیک مولکولی یاد می‌شود. دینامیک مولکولی شکلی از شبیه سازی کامپیوتری است که در آن اتم ها و مولکول ها اجازه دارند برای یک دوره از زمان تحت قوانین شناخته شده فیزیک باهم برهم کنش کنند و چشم اندازی از حرکت اتم ها بدهند. از آنجائیکه سیستم های مولکولی عموماً شامل تعداد زیادی از ذرات هستند امکان پذیر نیست که ویژگی های سیستم های پیچیده را بطور تحلیلی بدست آوریم. شبیه سازی دینامیک مولکولی این مساله را با بکار بردن روش محاسباتی حل می‌کند [43].
1.Alder
2.Wainwright 3.Rahma-Aness
این روش یک واسطه بین تجربیات آزمایشگاهی و نظریه ایجاد می‌کند و به عنوان یک آزمایش مجازی در نظر گرفته می‌شود.دینامیک مولکولی روابط بین ساختار و مولکولها، حرکت و توابع مولکول ها مولکول هاو توابع مولکولی را بررسی می‌کند. دینامیک مولکولی یک روش منظم چندگانه‌است. قوانین و نظریه‌های آن از ریاضیات، فیزیک و شیمی بدست می‌آید و الگوریتم‌هایی را از علم رایانه و نظریه اطلاعات بکار می‌برد. دینامیک مولکولی ابتدا در فیزیک نظری در دهه ۱۹۵۰ استفاده شد. اما امروزه بیشتر در علم مواد و زیست مولکول بکار می‌رود. قبل از اینکه امکان شبیه سازی دینامیک مولکولی با رایانه‌ها بوجود بیاید عده‌ای کار سخت آزمایش کردن آن بوسیله مدل های فیزیکی مانند کره‌های ماکروسکوپیک را متعهد شدند. ایده این بود که آنها را مرتب کنند تا ویژگی های مایع را تکرار کند. آقای برنال در سال ۱۹۶۲ گفت من تعدادی از توپ های پلاستیکی در نظر

مطلب مشابه :  پایان نامه ارشد رایگان دربارهدولت - ملت، ناخودآگاه