Programme und Skript-Sprache für die Modellierung von Molekülen und die Behandlung ihrer Konformationen

Transkript

1 Diplomarbeit die Modellierung von Molekülen und die Behandlung ihrer Autor: 07.Mai

2 Überblick Motivation und Ziele Modellierung von Molekülen Konzeption Zusammenfassung Ausblick 2

3 Motivationen und Ziele Analyse und Vergleich bisheriger Software- Programme für Modellierung von Molekülen Modellierung von Molekülen und Änderung der durch eine einfache Sprache 3

4 Bisherige Software-Programme zur Modellierung von Molekülen Chem3D RasMol/Chime für PDB Dateien VRML (Virtual Reality Modeling Language) 4

5 Bisherige Software-Programme zur Modellierung von Molekülen Chem3D PDB + RasMol 5

6 Grundwissen Was sind Molekül-? H7-C5-C2-H3 bilden eine dihedral Winkel 6

7 Konzeption Skript-Sprache-Definition Zwei Konvertierungsprogramme Anwendungen Hintergrund 7

8 Skript-Sprache Sprache-Definition 1 Formale Definition 2 Beispiel 8

9 Formale Definition 9

10 Beispiel H1 H1,O2 O2,N3 N3,C4 N3,H5 C4,H6 C4,H7 C4,P8,180.0 P8,H9 P8,H10 P8,H11 P8,S12 S12,H13 S12,C14 S12,H15 S12,H16 S12,H17 RR14 END 10

11 Vorteile von der neuen Skript-Sprache Sprache Man kann diese Sprache leichter verstehen als PDB Diese Sprache gibt die Information über die Atombindungen wieder Keine Koordinaten sind in der Skript enthalten Texte in der Skript-Sprache sind leicht zu generieren und zu editieren Meldungen für Modellierungsfehler erzeugt durch die Programme 11

12 Konvertierungsprogramme Skript- Sprachen Dateien script2pdb pdb2script PDB Dateien RasMol 12

13 Anwendung der Skript-Sprache Sprache (1) Generierung eines Moleküls H1 H1,C2 C2,H3 C2,H4 C2,H5 END 13

14 Anwendung der Skript-Sprache Sprache (2) Änderung eines Atomsymbols H1 H1,C2 C2,H3 C2,H4 C2,N5 END 14

15 Anwendung der Skript-Sprache Sprache (3) Hinzufügen neue Atome H1 H1,C2 C2,H3 C2,H4 C2,N5 N5,H6 N5,H7 END 15

16 Anwendung der Skript-Sprache Sprache (4) Konformation ändern H1 H1,C2 C2,H3 C2,H4 C2,N5,90 N5,H6 N5,H7 END 16

17 Anwendung der Skript-Sprache Sprache (5) Behandlung der Mehrfachbindungen H1 H1,C2 C2,H3 C2,O4 C2,O4 END 17

18 Anwendung der Skript-Sprache Sprache (6) Anfügen neuer Substruktur H1 H1,C2 C2,H3 C2,C4,90 C2,H5 RR04 END 18

19 Hintergrund Konstruktion von Geometrien und Bestimmung der Koordinaten Änderung von Koordinaten durch 3D-Transformation 19

20 Konstruktion von Geometrien Bend Trigonal Pyramide Tetraeder Bi-Pyramide Oktaeder

21 Bestimmung von Koordinaten 1. Berechnung der Koordinaten mit Trigonometrie z. B. für Bend Form: Wenn die Koordinaten von dem O und einem H bekannt sind, (sin( )*Bondlength(H,O), -cos( )*Bondlength(O, H), 0) 2. Gewinnen von Koordinaten-Daten anhand anderen Software-Programmen z.b. aus Model Table in Chem3D 21

22 Gewinnen von Koordinaten-Daten anhand CS Chem3D: 22

23 Änderung von Koordinaten durch 3D-Transformation Translation Rotation Scaling 23

24 Translation float translatex; translatex=atoma.getx(); if (translatex>0) { AtomA.setX(this.getX()-translateX); AtomB.setX(AtomB.getX()-translateX); } if (translatex < 0) { AtomA.setX(AtomA.getX()+translateX); AtomB.setX(AtomB.getX()+translateX); } 24

25 Rotation 2 1 Rotation um

26 Scaling zur Änderung der Abstand (distance) zwischen zwei Atomen 26

27 Berechnung der dihedral Winkel EAM FAM EAF= dihedral Winkel (C-A-B-D) 27

28 Programmausgabe (1) script2pdb 28

29 Programmausgabe (2) pdb2script 29

30 Zusammenfassung Skript-Sprache Sprache: Sehr einfach zu verstehen und zu benutzen Generierung von Molekül-Modellen Berücksichtigung von Mehrfachbindungen Veränderung von Anfügen von Substruktur Programme: Dateien-Konvertierung Erkennung von Fehler in den Modelen und Wiedergabe von Fehlermeldung 30

31 Ausblick Verbesserung der Flexibilität zum Anfügen von Substrukturen Erweiterung der Fehlererkennungsfunktionen Integration der Programme und Editor in eine GUI 31