Molecular and Biomolecular Interactions - MC260P98

• Title: Molekulové a biomolekulové interakce
• Czech title: Molekulové a biomolekulové interakce
• Guaranteed by: Department of Physical and Macromolecular Chemistry (31-260)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2023
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: not taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D.

Annotation

English

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

Non-covalent Interactions - physical principles, QM and MM computational method, experimental methods, role of non-covalent interactions in biomolecules

Czech

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

Nekovalentni interakce - fyzikální principy, QM a MM výpočetní metody, experimentální metody, role nekovalentních interakcí v biomolekulách

Literature

English

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

A. Stone, The theory of intermolecular forces 2nd edition, Oxford univ. press 2013

Papers provided during the course

Czech

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

A. Stone, The theory of intermolecular forces 2nd edition, Oxford univ. press 2013

Články doporučené během kurzu

Requirements to the exam

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

Zkouška formou ústního zkoušení.

Syllabus

English

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

1. Physical mechanism of non-covalent interactions

1. Electrostatic interaction, multipole expansion, induction

2. London dispersion

3. Pauli repulsion

2. Specific interaction motifs

1. Hydrogen bond

2. Halogen bond and other sigma-hole interactions

3. Dispersion and stacking

4. Charge transfer

3. Non-covalent interactions in thermodynamics

1. Potential energy

2. Zero point vibration energy

3. Entropy

4. Solvation, "hydrophobic interaction"

5. van der Waals equation, configuartion integral

6. Isolated systems: rigid rotor/harmonic oscillator approximation

4. Variational computational methods
   

1. Interaction energy

2. Basis set superposition error
   

3. Methods covering correlation
   

4. Accurate calculations, CBS extrapolation, CCSD()/CBS

5. DFT methods and dispersion treatment

6. Semi-empiricalmethods

5. Interaction energy decomposition

1. Perturbation theory, SAPT method

2. Morokuma decomposition

6. Molecular mechanics

1. Treatment of non-covalent interactions, Lennard-Jones potential

2. Parametrization of the forcefield, atomic charges

3. Polarization

4. Free energy calculations

7. Experimental methods

1. Rotation spectroscopy

2. Vibration spectroscopy

3. Advanced methods, direct measurements of dissociation energy
   

4. Termochemistry

8. Non-covalent interactions in biomolecules

1. Structure of DNA

2. Non-covalent interactions in proteins, protein-ligand complexes

Czech

Last update: doc. RNDr. Jan Řezáč, Ph.D. (15.02.2019)

1. Fyzikální mechanismy nekovalentních interakcí, závislost interakční energie na vzdálenosti

1. Elektrostatické interakce, dipól, multipóly, indukce

2. Londonova disperze

3. Pauliho repulze

2. Specifické typy nekovalentních interakcí

1. Vodíková vazba

2. Halogenová vazba a další sigma-hole interakce

3. Disperze a patrové interakce (stacking):

4. Přenos náboje

3. Nekovalentní interakce v termodynamice

1. Potenciální energie

2. Energie nulové vibrace

3. Entropie

4. Solvatace, “hydrofobní interakce”

5. van der Waalsova rovnice, konfigurační integrál

6. Izolované systémy: pevný rotor/harmonický oscilátor

4. Variační výpočty

1. Interakční energie

2. Superpoziční chyba

3. Metody výpočtu korelační energie

4. Přesné výpočty, extrapolace do CBS, CCSD()/CBS

5. DFT funkcionály, DFT-D a jeho varianty

6. Semiempirické metody, korekce pro nekov. interakce

5. Dekompozice interakční energie

1. Interakce v poruchové teorii, metody SAPT

2. Morokumova dekompozice

6. Molekulová mechanika

1. Nekovalentní interakce v MM, Lennard-Jonesův poteniál

2. Parametrizace MM forcefieldu

3. Polarizace

4. Výpočty volné energie

7. Experimentální metody

1. Rotační spektroskopie - odhad struktury

2. Vibrační spektra - charakteristika interakcí, interakční energie

3. Pokročilé spektroskopické metody, přímé měření disociační energie

4. Termochemie

8. Nekovalentní interakce v biomolekulách

1. Struktura DNA

2. Nekovalentní interakce v proteinech