Обсуждение:Энергия связей аденин-урацил в РНК

Обсуждение

• Задача не совсем относится к биохимии, правильней назвать ее задачей из общей химии на энергию системы атомов. Сложность задачи заключается в том что простым сложением мы не можем получить общую энергию системы. Что бы разобраться в этом вопросе нам нужно ответить на следующие вопросы. Каков тип связи между этими молекулами? Какова их пространственная конфигурация? Как распределяется электронная плотность в каждой из молекул? Как меняется распределение электронной плотности при содединении двух молекул. Только ответив на эти вопросы можно понять принцип расчета энергии системы. Так же не следует забывать что различные варианты хоть и возможны но вероятность их возникновения в естественных условиях тем меньше чем большая энергия необходима для поддержания связей. То есть молекулы в атоме всегда находятся в энергетически выгодном положении. Зачастую их не больше 1-3. Если есть возможность ответить на заданные выше вопросы то можно попробовать двигаться дальше. Я бы все же рекомендовал начать с более простой задачи. Мы вручную считали только простые молекулы вроде тоуола или этанола. Формулы расчета я конечно сейчас уже не помню. Ну собственно у нас делался упор на биохимические реакции и роль их в физиологии и патогенезе. Все таки нас готовили на медиков а не биохимиков. В принципе если есть желание можно попробовать вместе разобраться. Goga312 10:22, 25 ноября 2009 (UTC)

Да, желание есть, но боюсь я не смогу ответить правильно на эти вопросы :), хотя их смысл примерно понимаю. S.J. 14:00, 25 ноября 2009 (UTC)

Каков тип связи между этими молекулами?

• На сколько, я понимаю - в основном здесь связи ковалентные между атомами. РНК нить (главная цепь) создает гибкость цепи, благодаря чему могут возникнуть водородные связи между аденином и урацилом. Но в короткой РНК как у нас - они на сколько я понимаю не образуются. Какие именно атомы будут связаны водородной связью - для меня это отдельный вопрос (я не знаю) ? S.J. 14:00, 25 ноября 2009 (UTC)

• Что бы понять в каких атомах в молекуле происходит образование каких связей нужно понять как распределена электронная плотность в молекуле. --Goga312 16:27, 25 ноября 2009 (UTC)

Какова их пространственная конфигурация?

Может быть я путаю, наверное ее можно нарисовать с помощью вандервальсовых радиусов, но как ее описать цифрами/словами - я не представляю S.J. 14:13, 25 ноября 2009 (UTC)

• Словами и правда сложно, все таки начинать надо с более простых молекул. Не надо пытатся бегать не научившись ходить :) --Goga312 16:25, 25 ноября 2009 (UTC)

Как распределяется электронная плотность в каждой из молекул?

• Тут тоже для меня проблема - если бы взять два атома - то я еще попробывал бы описать, но как работать с целыми молекулами не понимаю S.J. 14:14, 25 ноября 2009 (UTC)
• Ну в простом случае рассмотрим СН4 то есть 1 атом углерода и 4 водорода. Каждая молеклу обладает элктронами расположеными на разных энергетических уровнях. С.м таблицу Менделеева. Проще всего взаимодействовать с верхним уровнем. Собственно эти и определяется валентность атомов. В молекуле атомы взаимодействуя отдают и принимают электроны. То есть в энергетической оболочке должно быть место для принятия электрона и для отдачи. Например водород у него только 2 электрон. В общем сначала рассмотрим упрощенный вариант. В википедии кратко здесь w:Гибридизация_(химия). Это позволит понять почему молекулы соединяются именно таким образом. А затем уже перейдем к теории атомных орбиталей. В сети есть более подробная инфа там в статье ссылки почитайте что бы общее представление иметь. Можете сразу и про атомные орбитали изучить. --Goga312 16:23, 25 ноября 2009 (UTC)

Как меняется распределение электронной плотности при соединении двух молекул ?

• Для того что бы это понять надо разобраться в теории атомных орбиталей. --Goga312 16:24, 25 ноября 2009 (UTC)

Как перейти к формулам ?

Терминологически и как сделать визуально орбитали (с помощью программ) - даже для нашего кусочка РНК - я разобрался. Но как на основе этого перейти к формулам, какие нужно использовать ? Действительно тут уже можно начать с метана. S.J. 21:36, 26 ноября 2009 (UTC)

Обсуждение методов расчета энергии

Перенесено со страницы Обсуждение участника:Ququ

Я не специалист в биохимии. Теми вопросами, которые вы поднимаете "Хотелось бы понимать принципы расчета этой энергии. Т.е. имеем задачу: даны все расстояния между атомами, нужно рассчитать энергию систем аденина, урацила и общию.", насколько я понимаю, занимается квантовая химия. Идеи лежащие в основе численных методов для рассчёта структуры модекул, зависят от самих методов, а их огромное количество. Например, один из фундаментальных (из первых принципов) метод функционала плотности (Density functional theory). Так как рассчёт по этому методу очень сложен (когда появятся квантовые компьютеры это уже будет не проблема), то используются аппроксимации (пренебрежение внутренними электронными оболочками), которые иногда приводят к бессмысленным ответам, поэтому часто для проверки рассчёта используют альтернативные методы (в английской версии есть в шаблоне некоторые), но все они только могут сказать энергию ориентировочно для сложных соединений. Те цифры, которые вы указали поэтому бессмысленны, поскольку не приведён метод и аппроксимация и не дан рассчёт альтернативным методом. Если вы хотите понять как формируется химическая связь, то надо обратиться к одной легко рещаемой задаче о молекуле водорода. В молекулах состоящих из 2-х атомов и молекулах с высокой симметрией можно обойтись аналитической теорией и качественным рассмотрением молекулярных орбиталей. В случае с указанными вами соединениями ни о какой аналитике речи не идёт, а численные методы дают зачастую плохие значения, поэтому, скорее всего, эта величина (энергия связи) определяется экспериментально. Alexander Mayorov 22:40, 26 ноября 2009 (UTC)

Спасибо, вы сказали много полезного, особенно вначале. Действительно, наверное следует начать хотя бы в общих чертах изучить метод функционала плотности и его аппроксимации. Именно они видимо и используются в программах молекулярного моделирования. Именно это и только это я и хочу понять. Приведенные мной цифры дает ПО Rosseta (тут кое что), документация там плохая и на английском, но можно попробовать найти соответствующие статьи и попробовать понять. Они утверждают что их методы дают хорошие результаты (они не экспериментальны, это моделирование, а моделируются там вещи и по серьезнее до 150 остатков РНК). Именно это ПО мне ценно тем, что есть исходный код, который я запустил под Windows и написан он на C++ (хотя смешивается с Фортраном). Вообщем не идеально для ПО по моим меркам, но все остальное еще хуже (Linux и какой-нибудь питон). Последние соображения вам наверняка не так важны, но не мне :) - просто чтобы понимали бы в чем мой интерес. Если у Вас есть возможность помочь в этом разбирательстве, буду очень благодарен. Нашу дискуссию я впоследствии перенесу туда, т.к. в ней есть полезное и для других потенциальных участниках. S.J. 23:08, 26 ноября 2009 (UTC)

Если в исходном коде встречается фортран, то это признак того, что программа развивалась несколько десятилетий и появилась ещё до Си, это говорит только о том, что этот код проверен временем :). Эти люди публикуются в Science, поэтому им можно верить, но надо уточнить при какой температуре все эти расчёты производились. Alexander Mayorov 00:03, 27 ноября 2009 (UTC)

Вот поучаствуйте в анализе статьи Анализ статьи: Автоматизированное предсказание de novo нативной РНК третичной структуры. Это их базовая статья, описывающая применяемые методы для РНК. S.J. 01:35, 27 ноября 2009 (UTC)

К сожалению, там в конце статьи указано Процедура и функция энергии осуществлены как часть Розетты, но где ? .. продолжим поиски :) S.J. 01:42, 27 ноября 2009 (UTC)

Хотя кое-что там есть, если кто-то поймет - излагайте ... используется видимо что-то похожие на карты Рамачандрана S.J. 01:54, 27 ноября 2009 (UTC)