Pracownia specjalizacyjna z chemii teoretycznej i strukturalnej

obowiązkowe

lektura monograficzna
mieszany: w sali i zdalnie
w sali

Korzystanie z bardziej zaawansowanych technik obliczeniowych chemii teoretycznej

Celem Pracowni Specjalizacyjnej w dziedzinie Krystalografii jest zapoznanie studentów z udokładnieniami problematycznych struktur krystalicznych oraz innymi modelami gęstości elektronowej niż sferyczny model atomu.

Oferowane do wyboru ćwiczenia z Modelowania Molekularnego zapoznają studentów z aktualnie używanym oprogramowaniem do modelowania oraz projektowania struktur białek i kwasów nukleinowych a także do wykrywania powiązań ewolucyjnych między nimi.

Metody Chemii Kwantowej: Student wykonuje 6 ćwiczeń wybranych przez kierownika jego pracy magisterskiej z poniższego zestawu: Elementy algebry liniowej w chemii kwantowej. Rachunek zaburzeń. Druga kwantyzacja i wielociałowy rachunek zaburzeń. Metoda sprzężonych klasterów. Teoria DFT. Teoria grup SN i U(n). Teoria oddziaływań międzymolekularnych. Teoria własności molekularnych. Teoria zaburzeń zależnych od czasu, teoria TD-SCF. Metody półempiryczne. Teoria rachunku zaburzeń o adaptowanej symetrii. Analiza konformacyjna molekuł.

Metody Modelowania Molekularnego z elementami Bioinformatyki: student wykonuje 6 ćwiczeń z podanej listy:

M1: Metody Monte Carlo: metoda multikanoniczna, metoda replik, schemat Metropolisa, zastosowane do modelowego problemu (symulacja łańcuchów polimerowych, gaz LJ, model wody)

M2: Modelowanie struktur białek wielodomenowych z wykorzystaniem oprogramowania AlfaFold, RosettaFold, Rosetta

M3: przewidywanie właściwości molekularnych z wykorzystaniem metod uczenia maszynowego

M4: modelowanie gruboziarniste białek - program SURPASS

M5: Przeszukiwanie baz sekwencyjnych z wykorzystaniem oprogramowania PsiBlast i pakietu HHPred

M6: modelowanie gruboziarniste błony lipidowej

M7: Dokowanie ligandów do białek oprogramowaniem Rosetta

Student po wybraniu Pracowni Specjalizacyjnej w Pracowni Krystalochemii wykonuje 15 obowiązkowych ćwiczeń (C0-C14), które są zaliczone na podstawie sprawozdań. Forma opisu jest podawana na pierwszych zajęciach z danego tematu. Za każde sprawozdanie student może otrzymać maksymalną ilość punktów zdefiniowaną przy każdych zajęciach. Sprawozdanie należy przesłać w ciągu jednego tygodnia od zakończenia danego ćwiczenia. Lista zajęć w ramach Pracowni Specjalizacyjnej na Pracowni Krystalochemii to:

C0: Zajęcia wprowadzającę - redukcja i integracja danych rentgenowskich oraz udokładnienie czterech struktur krystalicznych (20 pkt)

C1: Udokładnienie struktur z nieporządkiem (30 pkt)

C2: Udokładnienie struktur z bliźniaczeniem (20 pkt)

C3: Udokładnienie danych uzyskanych z dyfrakcji neutronów (10 pkt)

C4: Udokładnienie TAAM (ang. Transfarable Aspherical Atom Model) w programie Olex (10 pkt)

C5: Zaawansowane metody opisu drgań termicznych w rentgenografii (10 pkt)

C6: Udokładnienie rozkładu gęstości elektronowej przy użyciu modelu multipolowego (10 pkt)

C7: Udokładnienie metodą HAR (ang. Hirshfeld Atom Refinement) w programie Olex (10 pkt)

C8: Redukcja i integracja danych rentgenowskich otrzymanych przy użyciu promieniowania synchrotronowego oraz rozwiązanie i udokładnie struktury białka. (20 pkt)

C9: Rentgenowskie pomiary dyfrakcyjne pod zwiększonym ciśnieniem - eksperyment z DMSO (20 pkt)

C10: Otrzymywanie nowych kokryształów - mechanochemia + pomiar PXRD (10 pkt)

C11: Zaawansowane obliczenia teoretyczne w CRYSTAL (10 pkt)

C12: Rozwiązanie struktur z modulacją (10 pkt)

C13: Struktury z rozpraszaniem dyfuzyjnym - program DISCUSS (10 pkt)

C14: Samodzielny pomiar rentgenowski wraz z samodzielną analizą danych i opisem strukturalnym (100 pkt).

1.I.M. Gelfand, Wykłady z algebry liniowej, PWN, 1977.

2.L.Piela "Idee chemii kwantowej", Warszawa, PWN, 2003, Rozdzial 7.

3.Strony internetowe w Aneksie do powyższej książki:

http://www.chem.uw.edu.pl/ideas/index.php?option=com_content&task=view&id=23&Itemid=76

4.Dieter W. Heermann, Podstawy symulacji komputerowych w fizyce, WNT, Warszawa 1997.

5. Simulation methods for polymers, ed. by Michael Kotelyanskii & Doros N. Theodorou, Marcel Dekker, New York Basel 2004.

6. Giacovazzo, C.; Monaco, H. L.; Artioli, G.; Viterbo, D.; Milanesio, M.; Gilli, G.; Gilli, P.; Zanotti, G.; Catti, M. Fundamentals of Crystallography; 3rd ed., Ed.; 2011.

7. Müller, P.; Herbst-Irmer, R.; Spek, A. L.; Schneider, T. R.; Sawaya, M. R. Crystal Structure Refinement: A Crystallographer’s Guide to SHELXL; International Union of Crystallography Texts on Crystallography; Oxford University Press: Oxford, 2006.

Opanowanie umiejętności zastosowania najważniejszych technik obliczeniowych chemii kwantowej i termodynamiki do rozwiązywania konkretnych problemów chemicznych

Student po zakończeniu Pracowni Specjalizacyjnej w dziedzinie Krystalografii umie wstawić samodzielnie pomiar rentgenowski, wykonać analizę danych, rozpoznać charakterystyczne cechy danych problematycznych m.in. nieporządek, zbliźniaczenie, rozpraszanie dyfuzyjne i struktury modulowane. Ponadto zna podstawy modeli gęstości elektronowych (IAM, TAAM, HAR) stosowanych w udokładnieniu danych rentgenowskich, zna ich ograniczenia i możliwości stosowania.

ocena zadań domowych oraz ustne sprawdziany wiadomosci

Ocena z Pracwoni Specjalizacyjnej w dziedzinie Krystalochemii zostaje wystawiona na podstawie raportów z ćwiczeń (C0-C14). Student w ramach zajęć może otrzymać maksymalnie 300 punktów. Student aby zaliczyć Pracownię musi uzyskać co najmniej 150 pkt, na ocenę dostateczną plus co najmniej 195, na ocenę dobrą 225 pkt, na ocenę dobrą plus 240, na na ocenę bardzo dobrą 270, a na ocenę celująca 285 pkt.

brak