Bioinformatyka wykład 11, 11.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.

Podobne dokumenty
Bioinformatyka wykład 3.I.2008

Bioinformatyka wykład 8, 27.XI.2012

Bioinformatyka wykład 10

RMSD - Ocena jakości wybranych molekularnych struktur przestrzennych

Bioinformatyka wykład 10.I.2008

Bioinformatyka wykład 12, 18.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.

Atomy wieloelektronowe

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

Elementy teorii powierzchni metali

Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych.

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Elektronowa struktura atomu

M. Pasenkiewicz-Gierula, IVR Bt, 2005 WBt UJ

Podstawy chemii obliczeniowej

Stany skupienia materii

Wyznaczanie struktury długich łańcuchów RNA za pomocą Jądrowego Rezonansu Magnetycznego. Marta Szachniuk Politechnika Poznańska

4.1 Hierarchiczna budowa białek

Bioinformatyka wykład 9

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11

13.1 Układy helopodobne (trójcząstkowe układy dwuelektronowe)

Wykład z Chemii Ogólnej

Modelowanie molekularne

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Wiązania chemiczne w ciałach stałych. Wiązania chemiczne w ciałach stałych

Zasady obsadzania poziomów

Temat Ocena dopuszczająca Ocena dostateczna Ocena dobra Ocena bardzo dobra Ocena celująca. Uczeń:

Bioinformatyka wykład 8

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Oddziaływanie leków z celami molekularnymi i projektowanie leków

1.6. Ruch po okręgu. ω =

Spin jądra atomowego. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys 1

Atom wodoru. Model klasyczny: nieruchome jądro +p i poruszający się wokół niego elektron e w odległości r; energia potencjalna elektronu:

Wiązania chemiczne. Związek klasyfikacji ciał krystalicznych z charakterem wiązań atomowych. 5 typów wiązań

Program studiów II stopnia dla studentów kierunku chemia od roku akademickiego 2015/16

Wykład Bioinformatyka. Wykład 9. E. Banachowicz. Zakład Biofizyki Molekularnej IF UAM

3. Cząsteczki i wiązania

Program studiów II stopnia dla studentów kierunku chemia od roku akademickiego 2016/2017. Semestr 1M

CHEMIA 1. INSTYTUT MEDICUS Kurs przygotowawczy na studia medyczne kierunek lekarski, stomatologia, farmacja, analityka medyczna ATOM.

Rozdział 23 KWANTOWA DYNAMIKA MOLEKULARNA Wstęp. Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI 1

Wykład 5: Cząsteczki dwuatomowe

Teorie wiązania chemicznego i podstawowe zasady mechaniki kwantowej Zjawiska, które zapowiadały nadejście nowej ery w fizyce i przybliżały

Komputerowe wspomaganie projektowania leków

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Przegląd budowy i funkcji białek

Projektowanie Nowych Chemoterapeutyków

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

V. KWANTOWE BRAMKI LOGICZNE Janusz Adamowski

Podstawy Fizyki Jądrowej

Zagadnienia omawiane na wykładzie:

Wykład Budowa atomu 3

Zadania z mechaniki kwantowej

SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0

Wady ostrza. Ponieważ ostrze ma duży promień niektóre elementy ukształtowania powierzchni nie są rejestrowane (fioletowy element)

Konfiguracja elektronowa atomu

Podstawy projektowania leków wykład 12

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

PRZYRÓWNANIE SEKWENCJI

PRZEBIEG EGZAMINU LICENCJACKIEGO DLA KIERUNKU ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE

Wykład V Wiązanie kowalencyjne. Półprzewodniki

Liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru

( ) ρ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Rozkład ładunku i momenty dipolowe cząsteczek. woda H 2 O. aceton (CH 3 ) 2 CO

PODSTAWY BIOINFORMATYKI WYKŁAD 4 DOPASOWANIE SEKWENCJI

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics)

Spektroskopia magnetyczna

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

Budowa aminokwasów i białek

Informacje. W sprawach organizacyjnych Slajdy z wykładów

Badanie długości czynników sieciujących metodami symulacji komputerowych

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Ocena jakości modeli strukturalnych białek w oparciu o podobieństwo strukturalne i semantyczny opis funkcji w ontologii GO

PODSTAWY BIOINFORMATYKI WYKŁAD 4 DOPASOWANIE SEKWENCJI

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Przyrównanie sekwencji. Magda Mielczarek Katedra Genetyki Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

1. Budowa atomu. Układ okresowy pierwiastków chemicznych

Budowa atomu. Izotopy

Atomowa budowa materii

MultiSETTER: web server for multiple RNA structure comparison. Sandra Sobierajska Uniwersytet Jagielloński

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Atomy wieloelektronowe i cząsteczki

SPIS TREŚCI 1. PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII. MASA ATOMOWA I CZĄSTECZKOWA... 3

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Stara i nowa teoria kwantowa

prof. dr hab. Krzysztof Lewiński Kraków, Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego

Kombinatoryczna analiza widm 2D-NOESY w spektroskopii Magnetycznego Rezonansu Jądrowego cząsteczek RNA. Marta Szachniuk

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

II.5 Sprzężenie spin-orbita - oddziaływanie orbitalnych i spinowych momentów magnetycznych

Recenzja rozprawy doktorskiej mgra Mateusza Pikory pt. "Zastosowanie modelu Markova do badania ścieżek zwijania białek"

Zastosowanie spektroskopii NMR do określania struktury związków organicznych

Krystalografia. Analiza wyników rentgenowskiej analizy strukturalnej i sposób ich prezentacji

Fizyka atomowa r. akad. 2012/2013

Spis treści. Przedmowa... XI. Wprowadzenie i biologiczne bazy danych. 1 Wprowadzenie Wprowadzenie do biologicznych baz danych...

3. Cząsteczki i wiązania

Diagonalizacja macierzy i jej zastosowania

Podział ciał stałych ze względu na strukturę atomowo-cząsteczkową

Transkrypt:

Bioinformatyka wykład 11, 11.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d. krzysztof_pawlowski@sggw.pl 11.01.11 1

Dopasowanie strukturalne (alignment) odległość: d ij = (x i -x J ) 2 + (y i -y J ) 2 + (z i -z J ) 2 ε c e f d α b β γ δ ζ Root mean square deviation - zwykle Cα 11.01.11 2

podobnie jak identyczność sekwencji, RMSD ma sens tylko dla określonego dopasowania i regionu sekwencji 11.01.11 3

Macierz odległości / macierz kontaktów Macierz kontaktów uproszczona (0 albo 1) macierz odległosci. reszty pozostajace w kontakcie, (np. < 5 A). białka posiadają podobną strukturę, -> macierze są podobne 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 10 a 20 30 60 a b c 20 30 40 b 50 10 40 70 60 c 11.01.11 70 80

porównanie struktur - programy VAST - Vector alignment Search Tool; dopasowanie wektorowe; wektory opisujące struktury drugorzędowe DALI - Distance Alignment Tool; dopasowanie macierzy odległości FATCAT - Flexible Alignment allowing Twists LGA lokalna i globalna optymalizacja RMSD (longest continuous segments & global distance test) Wybór metody porównania struktur zależy od problemu 11.01.11 5

Plan wykładu doświadczalne metody badania struktur białkowych: krystalografia, NMR, inne oddziaływania decydujące o strukturze białka pole siłowe - opis energetyczny struktur białka 11.01.11 6

Plan wykładu doświadczalne metody badania struktur białkowych: krystalografia, NMR, inne oddziaływania decydujące o strukturze białka pole siłowe - opis energetyczny struktur białka 11.01.11 7

Krystalografia promieni X oddziaływania promieni X z elektronami 11.01.11 8

Informacje gęstość elektronowa krystalografia 11.01.11 9

NMR magnetyczny rezonans jądrowy oddziaływania momentów magnetycznych jąder atomowych z zewnętrznym polem magnetycznym wykorzystuje się protony, C13, N15 11.01.11 10

NMR magnetyczny rezonans jądrowy Ze sprzężeń spin-spin -> informacje: kąty torsyjne i więzy na odległości Otrzymuje się ensembl struktur spełniających więzy 11.01.11 11

krystalografia promieni X NMR najwięcej rozwiązanych struktur krystalizacja! białka w roztworze, ale ograniczenia wielkości białek, kosztowne znakowanie izotopowe mikroskopia elektronowa duże struktury, np. kompleksy, zwykle z użyciem struktur krystalogr. elementów krystalografia neutronowa protony są widoczne wszystkie doświadczalne metody wyznaczania struktur obejmują elementy modelowania struktur 11.01.11 12

Typical steps in experimental structure determination (X-ray) Cloning and expression Purification Crystallization X-ray data collection X-ray data processing, model building and refinement We get the real thing, however: In the past the whole process could take a few years Problems in any step can halt the structure solving process Recently: substantial progress in speeding up and automation of structure solving The structure - sequence gap: millions of sequences in NCBI, 70000+ 11.01.11 protein structures in the PDB (as of mid Jan 2011) 13

Plan wykładu doświadczalne metody badania struktur białkowych: krystalografia, NMR, inne oddziaływania decydujące o strukturze białka pole siłowe - opis energetyczny struktur białka 11.01.11 14

Oddziaływania decydujące o strukturze białka 11.01.11 15

Oddziaływania decydujące o strukturze białka lokalne długozasięgowe 11.01.11 16

Struktura natywna minimum energii swobodnej F = U TS Prawdopodobieństwo stanu ~ exp(-f/k B T) 11.01.11 17

Oddziaływania elektrostatyczme Electrostatics in uniform media: potential ϕ 1 = q 1 /εr Interaction of two charges: U = ϕ 1 q 2 = ϕ 2 q 1 = q 1 q 2 /εr Protein/water interface In non-uniform media: ε =? At atomic distances: ε =? ε = 1 vacuum ε 3 protein ε 80 water 11.01.11 18

Oddziaływania van der Waalsa Oddziaływanie elektrostatyczne dipol-dipol (uśrednione) Oddziaływanie indukcyjne (dipol-dipol indukowany) Oddziaływanie dyspersyjne (dipol indukowany - dipol indukowany) ~ 1/r 6 11.01.11 19

Siły odpychania walencyjnego zakaz Pauliego (na jednym orbitalu molekularnym nie mogą się znajdować więcej niż dwa elektrony). E ~ exp(-r), często przybliżana E ~ 1/r 12 11.01.11 20

oddziaływania van der Waalsa oraz siły odpychania walencyjnego 11.01.11 21

Efekt hydrofobowy 11.01.11 22

Efekt hydrofobowy węglowodór fosforan Entropia! 11.01.11 23

Plan wykładu doświadczalne metody badania struktur białkowych: krystalografia, NMR, inne oddziaływania decydujące o strukturze białka pole siłowe - opis energetyczny struktur białka 11.01.11 24

Opis energetyczny struktury białka Przyzwoity opis układu molekularnego równanie falowe Schrödingera...ale dla większości zastosowań wystarczy klasyczny model białka 11.01.11 25

11.01.11 26