|
|
Interaction of Metal Cations in Bioorganic Environment. Computational Study Using Quantum Mechanics and Molecular MechanicsTools.
Futera, Zdeněk ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Bouř, Petr (oponent) ; Clark, Tim (oponent)
Interakce kovových iontů v bioorganickém prostředí kvantově-chemická a molekulově-mechanická výpočetní studie Zdeněk Futera Biologicky významné interakce piano-stool Ru(II) komplexů s DNA jsou v této práci studovány QM/MM výpočetní metodou. Reakční mechanismus je rozdělen do tří částí - hydratace [RuII (η6 -benzene)(en)Cl]+ komplexu, následné navázání na DNA a vytvoření můstku mezi dvěma guaniny na stejném vlákně. Profily volné energie všech studovaných reakcí jsou spočteny metodou umbrella sampling z QM/MM MD simulací během nichž byl Ru(II) komplex popsán na úrovni DFT. Pro tento účel byl vytvořen QM/MM soft- ware, který umožňuje provázat programy Gaussian a Amber. Spočtené en- ergetické bariéry hydratační reakce a procesu navázání Ru(II) komplexu na DNA jsou v souladu s experimentálně změřenými rychlostními konstantami těchto reakcí. Vytvoření můstků bylo předpovězeno jako uskutečnitelné z termodynamického i kinetického hlediska.
|
|
|
Studium hydratačních modelů platinových komplexů významných při léčbě nádorových onemocnění
Bradáč, Ondřej ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Záliš, Stanislav (oponent)
V této práci jsou studovány biologicky významné komplexy, analogy cisplatiny, s centrálním atomem platiny ve stavu Pt(II) - trans-Pt[Cl2(NH3)(thiazol)], Pt[Cl(dietylentriamin)]+ , cis-Pt[Cl2(NH3)(piperidin)] a JM118 - komplex cis-Pt[Cl2(NH3)(cyklohexylamin)]. Dále s centrální platinou ve stavu Pt(IV) - JM149 - komplex cis-Pt[Cl2(OH)2(NH3)(cyklohexylamin)] a JM216 - komplex cis-Pt[Cl2(acetyl)2(NH3)(cyklohexylamin)]. U všech komplexů s výjimkou JM118 jsou spočteny hydratační reakce, tedy nahrazení chlorových ligandů aqua ligandy. Rovněž byly provedeny termodynamické a kinetické analýzy těchto reakcí a nábojové analýzy NPA jednotlivých reagujících komplexů. Veškeré optimalizace jsou provedeny metodou DFT s funkcionálem B3LYP. Reakce se odehrávají ve vakuu v přiblížení supermolekulárních komplexů.
|
|
|
Studium elektronových přeskoků v systému heterocyklických molekul metodami kvantové mechaniky. Simulace absorpčních a emisních spekter.
Tichý, Ondřej ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Profant, Václav (oponent)
Tato práce pojednává o výpočtu dob života excitovaných stavů molekul za použití semiempirických metod v simulacích kvantové molekulové dynamiky. Jako referenční molekuly byly zvoleny pyrimidinové nukleové báze a tři azaderiváty. Na těchto molekulách byly provedeny simulace molekulových dynamik v programu MNDO99 a byla spočtena jejich statická spektra v programech Gaussian a Orca. Všechny zkoumané molekuly vykazují femtosekundové doby života druhých excitovaných stavů, pyrimidinové báze vykazují krátké doby života i u prvních excitovaných stavů v řádu stovek femtosekund. Spočtené první excitované stavy azaderivátů dosahují desítek až stovek pikosekund a naznačují souvislost mezi stabilitou stavu a menším počtem aminoskupin navázaných na cyklu molekuly.
|
|
|
Kvantově-mechanické výpočty hydridů přechodných kovů; porovnání vibrační analýzy s experimentálními daty.
Smítalová, Kateřina ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Pospíšil, Miroslav (oponent)
Tato práce porovnává výsledky čtyř teoretických metod výpočtu molekulových orbitalů v pěti vybraných bázích, které se liší svojí velikostí, s experimentálními daty. Jako referenční molekuly byly zvoleny dvouatomové hydridy přechodných kovů. Mezi vlastnosti, které byly porovnávány s experimentem, patří meziatomová vzdálenost, disociační energie, vybraná vibrační data a anharmonicity. Výpočty nerespektující teorii relativity poskytovaly nefyzikální výsledky. Bylo potvrzeno, že teorie vázaných klastrů je nejpřesnější ze zkoumaných metod teoretických výpočtů. Přesnosti bází korespondovaly s jejich velikostí. Přidáním několika polarizačních orbitalů k jedné z menších zkoumaných bází byly podstatně vylepšeny její výsledky. Dokonce bylo docíleno podobné přesnosti, jaké dosahovala největší zkoumaná báze. Její výpočetní čas byl ale významně kratší.
|
|
|
Computational Study of Organometallic Interactions with Models of DNA/RNA and Proteins Using Tools of Quantum Chemistry and Molecular Mechanics.
Šebesta, Filip ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Rulíšek, Lubomír (oponent) ; Urban, Ján (oponent)
Při vývoji nových materiálů či léčiv zaujímají v poslední době kvantově-chemické metody důležitou roli. V rámci této disertační práce jsou využity při studiu platinových komplexů představujících potencionální protirakovinná léčiva. Interakce pěti hydratovaných Pt(II) komplexů s guaninem je studována pomocí DFT metod. U cytostatik na bázi Pt(IV) komplexů je však pozorováno méně vedlejších účinků a zároveň překonávají rezistenci některých nádorů vůči cisplatině. Obecně jsou ale vysoce kinecky inertní, a proto musí být v organismu redukovány, aby bylo dosaženo jejich protirakovinné aktivity. Z tohoto důvodu jsou stanoveny redukční potenciály pro jedenáct Pt(IV) komplexů pomocí DFT výpočtů a post-Harteeho-Fockových metod. Kinetika však hraje zásadní roli v případě redukce těchto sloučenin, a proto je zkoumán reakční mechanismus odpovídající redukci tetraplatiny v přítomnosti deoxyguanosin monofosfátu a redukci satraplatiny pomocí kyseliny askorbové. Jelikož se uvažovaná redukční činidla vyskytují při neutrálním pH v různých protonačních stavech, efektivní rychlostní konstanty jsou stanoveny pomocí vztahů pro boční reakce. Při interakci kovových kationtů s thyminem představují přenosy protonů velmi důležitou část reakce. Přítomnost hydratovaných Mg2+ , Zn2+ , Hg2+ kationtů vede k výraznému snížení aktivační...
|
|
|
Studium elektronových přeskoků v systému barviv fotosystémů metodami kvantové mechaniky. Simulace absorpčních a emisních fotoelektronových spekter.
Cajzl, Radim ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Slavíček, Petr (oponent)
Název práce: Studium elektronových přeskoků v systému barviv fotosystémů metodami kvantové mechaniky. Simulace absorpčních a emisních fotoelektro- nových spekter. Autor: Bc. Radim Cajzl Katedra: Katedra chemické fyziky a optiky Vedoucí diplomové práce: prof. RNDr. Ing. Jaroslav Burda, DrSc., Katedra che- mické fyziky a optiky Abstrakt: Cílem práce je vypracování metodiky pro simulace dynamických vlastností karotenoidů pomocí OMx metod v kombinaci elektronovou dynami- kou. Jako modelové systémy jsou použity lineární konjugované polyeny: ethen, butadien, hexatrien až po řetězec s 22 uhlíky. Nejprve jsou počítána spektra, zde je dosaženo dobrého souhlasu s experimentem při určení pořadí exc. stavů i s ohledem na odchylky od experimentu. Tyto výsledky jsou použity při si- mulacích elektronové dynamiky pro výpočet středních dob života exc. stavů studovaných polyenů. Řádového souhlasu s experimentem je dosaženo u buta- dienu, hexatrienu a oktatetraenu. Získané časy pro polyeny s 20 resp. 22 uhlíky odpovídají hodnotám pro chemicky analogické karotenoidy. Klíčová slova: kvantová mechanika, fotoeletronová spektra, barviva fotosys- témů, elektronové přechody, molekulární a elektronová dynamika
|
|
|
Application of chiroptical techniques for exploration of inhomogeneous systems
Jungwirth, Jakub ; Bouř, Petr (vedoucí práce) ; Burda, Jaroslav (oponent)
Diplomové Práce Jakub Jungwirth Porozumění molekulární struktuře molekul relevantních v biochemii zajímavé z funda- mentálního hlediska, jelikož v konečném důsledku tyto molekuly jsou určující pro všechny role živých organismů. Ramanova optická aktivita (ROA) je chiroptická spektroskopická technika s vysokou citlivostí k molekulární struktuře. V této závěrečné práci je prezentován úvod ke konceptům důležitým pro ROA a dva nezávislé projekty, jejichž cílem je rozšíření možností ROA a to jak z teoretického tak experimentálního hlediska. První projekt je konformační analýzou dialaninu, důležitého modelového peptidu. K simulaci spekter byl použit přístup kombinující kvantově mechanické metody a metody molekulové dynamiky. Výsledkem byla dříve nedosažená shoda výpočtu s experimentem. Metoda matematického rozkladu experimentálního spektra do spekter vypočtených pro jednotlivé konformery byla naprogramována a otestována. Jejím cílem je získání informací o rovnovážném zastoupení jednotlivých konformerů. Tento přístup se ukázal být slibným. Druhý projekt byl pokusem o provedení průkopnických ROA měření amyloidů, které je obtížné měřit kvůli jejich ne- homogenitě (nerozpustnost, dvojlom)....
|
|
|
Studium termodynamických a kinetických parametrů interakcí oligomerních modelů DNK s organokovovými komplexy aktivními v protirakovinné léčbě stanovených metodami kvantové chemie a kombinovanými QM/MM metodami
Matunová, Petra ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Sochorová Vokáčová, Zuzana (oponent)
Bylo prokázáno, že rutheniové a platinové komplexy jsou aktivní v protirakovi- nové léčbě. Dnes běžně používaná chemoterapeutika mají stále hodně negativních vedlejších účinků, proto je výzkum v této oblasti stále aktuální. První část diplo- mové práce se zabývá studiem cis-[Pt(NH3)2Cl2] (cisplatina, DDP) a čtyř plati- nových komplexů, potenciálních léčiv proti rakovině: PtCl2(diaminocyklohexan), PtCl2(NH3)(cyklohexylamin) (JM118), cis-[PtCl2(NH3)(piperidin)] a trans-[PtCl2(NH3)(thiazol)]. Tyto komplexy jsou studovány v semi-hydratované a plně-hydratované formě. Termodynamické a kinetické parametry reakcí těchto komplexů s guaninem, což je klíčový proces pro zahájení protirakovinné aktivity, jsou studovány QM metodami. Analýzy elektronové hustoty byly provedeny na úrovni B3LYP/6-311++G(2df,2pd) v IEF-PCM modelu. V druhé části práce je studována reakce tzv. 'piano stool' komplexu ruthenia, [Ru(II)(η6 -p-cymen(nalidixová kyselina)(Cl)]+ , nejdříve s guaninem pomocí QM metod a poté s modelem ds-DNA pomocí QM/MM metod. Reakční centrum popisované QM metodami tvoří dva guaniny a Ru(II) komplex. Analýzy ter- modynamických a kinetických parametrů a analýzy elektronových hustot byly provedeny na úrovni B97D/6-31G*. Všechny...
|
|
|
Computational Study of the TiO2-Catalyzed Synthesis of Acyclonucleosides from Formamide: Implications for the Origin of Life
Mládek, Arnošt ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Futera, Zdeněk (oponent)
TiO2-katalyzovaná syntéza nukleosid v nevodném prost edí formamidu, probí- hající p es acyklonukleosidové meziprodukty, p edstavuje alternativní cestu pro vznik monomerick˝ch jednotek nukleov˝ch kyselin, která by mohla vy eöit pro- blém spojen˝ s vytvo ením --glykosidické vazby mezi nukleovou bazí a cukern˝m zbytkem. V p edloûené v˝po etní studii je p edstavena moûná reak ní cesta pro prebiotickou, TiO2-katalyzovanou syntézu purinov˝ch C2- a C3-acyklonukleosid v prost edí formamidu, která nevyûaduje fotokatalytick˝ nebo radikálov˝ me- chanizmus. Maximální vypo tená aktiva ní energie podél reak ní koordináty, odpovídající p ibliûn 32 kcal·mol≠1 , je v experimentálních podmínkách Saladi- novy syntézy probíhající p i teplot 160 ¶ C dostupná. Ukazujeme, ûe deprotonace methylenového uhlíku formaldehyd hydrátu, probíhající pravd podobn na defekt- ním povrchu anatasu, p edstavuje rychlost ur ující krok celé reakce. Naöe v˝po ty jsou tak ve shod s p edstavou Saladina a jeho koleg o katalytické funkci TiO2 povrchu p i syntéze purinov˝ch acyklonukleosid v horkém roztoku formamidu.
|
|
|
Computational Study of the Properties and Reactivity of Bioinroganic Transition Metal Complexes
Baxová, Katarína ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Sochorová Vokáčová, Zuzana (oponent)
Táto práca sa zaoberá reakciami diaqua-tetrakis(μ-acetylato)dirhódia(II,II) s guanínom, ktorý vykazuje protirakovinové účinky. Guanín sa na komplex môže viazať buď kyslíkom O6 alebo dusíkom N7. Uvažovali sme tri možné varianty sysému - protonovaný na guaníne, protonovaný na paddle-wheel štruktúre a neutrálny systém. Pre všekých 6 reakcií boli nájdené tranzitné štruktúry. Spočítali sme hodnoty elektrónovej hustoty v kritických bodoch väzieb, parciálne náboje na atómoch a interakčné energie systému, vody a guanínu pre reaktanty, tranzitné stavy a produkty na úrovni b3lyp/aug-cc-pvdz. V prípade rhódií bola použitá pseudobáza a preudopotenciály. Spočítali sme termodynamické parametry všetkých reakcií. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
host ::
RSS.