SI2710 Molekylär modellering 7,5 hp

Kvantkemi: System med en eller flera elektroner. Ab initio-metoder, Hartree-Fock ekvationerna, gaussiska basfunktioner. orbitaler. beräkning av partialladdningar och använding av praktiska program.

Molekylära kraftfält: Bindingar, vinklar, torsionsvinklar. Elektrostatik och van der Waals-krafter, parametrisering från experiment eller kvantkemiska beräkningar. Effektiva par-potentialer, vätebindningar. Beräkning av molekylära egenskaper och begränsningar, exempel på kraftfält.

Energilandskap: minimering, algoritmer, normalmodsanalys, övergångstillstånd och reaktionsvägar.

Simuleringsmetoder: Molekyldynamik, ekvilibrering, jämvikt, termodynamiska egenskaper från simuleringar, stokastisk dynamik, energikonservering. Monte Carlo-metoder och konformationsanalys.

Bioinformatik: Sekvensanalys, proteinstruktur, homologimodellering, förutsägelse av tredimensionell struktur från sekvens. Kemoinformatik, kombinatoriska databaser.

Avancerade tillämpningar: Beräkning av fri-energi-skillnader i simuleringar, lösningsenergi, kemiska reaktioner, dockning av molekyler, modern läkemedelsdesign med simuleringar och kvantkemi.

Kursen ges på avancerad nivå i samarbete mellan Stockholms Universitet och KTH, och är en forskningsnära introduktion till moderna teoretiska metoder inom biofysikalisk kemi. Efter genomgången kurs förväntas studenterna:

• Kunna förklara atomära växelverkningar från kvantkemi, och använda kvantkemiska datorprogram.
• Behärska molekylmekaniska kraftfält, parametrisering, och deras begränsningar. Man skall vidare kunna genomföra energiminimeringar och molekyldynamiska simuleringar för enkla system.
• Kritiskt kunna jämföra metoder och nivåer av modellering för tillämpningar på vatten och proteiner.
• Övergripande förstå bioinformatik, kemoinformatik, strukturförutsägelse och proteinveckning.
• Kunna redogöra för avancerade modelleringsmetoder som fri-energi och beräkning av lösnings- eller bindingsenergier för små molekyler, dockning, och tillämpningar inom modern läkemedelsdesign.

Rekommenderade förkunskaper: Differentialekvationer, fouriertransformer, termodynamik, elektrostatik, elementär kvantmekanik och grundläggande kemi.

Leach, A. R. Molecular modelling – principles and applications, 2nd ed., ISBN 0-582-38210-6

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

• LAB1 - Laborationer, 3,0 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
• TEN1 - Tentamen, 4,5 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Laborationer (LAB1, 3 hp) och skriftlig tentamen (TEN1, 4,5 hp).

Erik Lindahl

• Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
• Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
• Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ev. läskurs.