|
|
Světlem ovládané biomolekuly
Planer, Jakub ; Bartošík, Miroslav (oponent) ; Vácha,, Robert (oponent) ; Kulhánek, Petr (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na molekulárně dynamické simulace umělého fotocitlivého iontového kanálu a AFM hrotu. Při sestavování modelu iontového kanálu byly použity DFT metody pro reparametrizaci silového pole GAFF popisující přemostěný azobenzen, který sloužil jako světlem ovládaný molekulární přepínač, a pomocí simulací jsme prokázali, že námi vyvinuté parametry vhodně popisují chování sestaveného modelu iontového kanálu v lipidové dvouvrstvě. Dále jsme sestavili model AFM hrotu a pomocí molekulární dynamiky pozorovali vznik vodního menisku mezi hrotem a podložkou z -křemene. Přínosem této práce je soubor nových parametrů opravující silové pole GAFF pro správný popis přemostěného azobenzenu, ověření funkčnosti modelu navrhnutého iontového kanálu a vytvoření funkčního modelu AFM hrotu, na kterém je možno dále studovat vznik vodního menisku.
|
|
|
Identifikace proteinových tunelů s využitím molekulárních dynamik
Kohout, Petr ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Musil, Miloš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou proteinových struktur. Cílem je navrhnout Caver Web 2.0 -- novou verzi webové aplikace, která začlení další vědecké nástroje a uživatelům umožní projít komplikovaný pracovní protokol za poskytnutí relevantních výsledků bez nutnosti hlubší znalosti integrovaných nástrojů. Vše bude zprostředkováno prostřednictvím jednoduchého a interaktivního uživatelského rozhraní. Aplikace rozšiřuje původní aplikaci Caver Web 1.0 o nové vlastnosti. Caver Web 1.0 je webový server vhodný pro identifikaci proteinových tunelů a kanálů, pro které umožňuje spustit analýzy transportu ligandů. Program se vyznačuje intuitivním a uživatelsky přívětivým rozhraním s minimem požadovaných vstupů od uživatele. Server je vhodný i pro výzkumníky bez pokročilých bioinformatických nebo technických znalostí. Jeho současná verze je ve vědecké komunitě dobře zavedená a velmi využívaná (35 000 dokončených výpočtů během dvou let provozu). Nejvýznamnějším omezením současné verze je možnost analyzovat pouze statickou strukturu, což často poskytuje neúplný biologický obraz. Proto bylo rozhodnuto o rozšíření nástroje o výpočet molekulárních dynamik, které poskytnou ucelený obraz na proměny proteinových struktur.
|
|
|
Vliv rozpouštědla na deformační chování hydrogelů
Kulovaná, Eva ; Bartlová, Milada (oponent) ; Mráček, Aleš (oponent) ; Žídek, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá molekulárně dynamickou simulací vlivu vody na deformaci hydrogelů. Hydrogely jsou modelové materiály vytvořené z makromolekulárních sítí solvatovaných vodou. Bylo zjištěno, že voda může tvořit můstky mezi makromolekulami, které mají formu dočasných iontových uzlů. Tyto můstky ovlivňují chování sítě během deformace. Vodní můstky jsou molekuly vody, které mají omezený rádius pohybu v prostoru mezi dvěma makromolekulami. Koncentrace vodních můstků byla regulována pomocí parciálního náboje na makromolekulárním řetězci v organické síti. Vodní můstky jsou určitým typem interakce, která je poměrně silná, ale výrazně delokalizovaná. Vodní můstek není možné trvale disociovat, po disociaci se v krátkém čase znovu vytvoří na jiném místě. Vliv vodních můstků byl srovnán s jinými typy síťových uzlů, zejména kovalentními a fyzikálními vazbami. Kovalentní uzly jsou modelovány jako prostá vazebná interakce mezi dvěma makromolekulami. Jsou nedisociovatelné a jsou lokální po celou dobu simulace. Fyzikální vazby jsou modelovány jako micely, kde hydrofobní skupiny tvoří jádro a hydrofilní skupiny obal micely. Fyzikální vazby mají povahu disociovatelných vazeb, které jsou lokální. Různé typy uzlů mají odlišný vliv na deformační vlastnosti. Byla simulována deformace sítí obsahujících kombinaci dvou typů uzlů: (i) fyzikálně-kovalentních, (ii) iontově-kovalentních, (iii) fyzikálně-iontových sítí a (iv) ternárních fyzikálně-kovalentní-iontových sítí. U jednotlivých a kombinovaných sítí bylo ověřeno chování v závislosti na jednoduchých sítí. Počet vodních můstků zásadně ovlivňovala primární struktura řetězců. Pokud byl řetězec PEG nahrazen hydrofobním polyoxymethylenem (POM) nebo polyoxytrimethylenem (POTM), jejich solvatace i mechanické chování se zhoršily.
|
|
|
Deformační mechanismy v krystalech pomocí molekulární dynamiky
Lamberský, Vojtěch ; Grepl, Robert (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou molekulární dynamiky, chováním pevných látek na atomární úrovni. V rešeršní studii je nastíněn princip výpočtů, které se používají při určování chování skupin atomů nebo molekul. Dále je popsán způsob, jakým počítá metoda EAM, jak se provede paralelizace pro více procesorů a zefektivnění výpočtu. Nakonec je proveden výpočet teoretické pevnosti krystalu v tahu pomocí programu Lammps.
|
|
|
Accuracy evaluation of neural network potentials for simulations of platinum nanocluster at hydroxylated silica interfaces
Pokorná, Kristýna ; Erlebach, Andreas (vedoucí práce) ; Vázquez Melis, Héctor (oponent)
Podepřené platinové nanočástice jsou důležité heterogenní katalyzátory pro velkou řadu průmyslových procesů, nicméně jejich aktivita je velmi ovlivněna difúzí částic a slinováním, které vedou k deaktivaci katalyzátoru. Pro stabilizaci platinových nanočástic je potřeba detailní znalost reakčních interakcí mezi platinou a jejím podpírajícím materiálem, jako je např. hydroxylované křemičité povrchy a defektní zeolity. Realistických simulací těchto katalyzátorů relevantních časových úseků může být dosaženo pomocí potenciálů neuronových sítí (NNP), které zachovávají přesnost ab initio metod za zhruba 103 krát menší výpočetní cenu v porovnání s výpočty za pomoci teorie funkcionálu hustoty (DFT). Ačkoliv mají NNP jen omezenou přenosnost na systémy, které nebyly zahrnuty v tréninkové databázi. Proto, v této práci jsou důkladně testovány nově vyvinuté SchNet NNP. Tyto potenciály byly trénovány na rozmanité sadě platiny a defektních zeolite a hydroxylovaných křemičitých površích. Nejprve byla DFT databáze rozšířena pomocí aktivního učení pro přesné modelování povrchů α-quartz, MWW a 2D zeolitové vrstvy IPC-1P (produkt hydrolýzy zeolite UTL). Potenciály vytrénované na nové DFT databázi byly poté testovány pomocí simulací molekulové dynamiky systémů, které byly dosud neviděné během trénovacího procesu. Tyto...
|
|
|
Developing biomolecular interactions models for molecular simulations: Critical evaluation of force field parametrizations
Tempra, Carmelo ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Vácha, Robert (oponent) ; Vega de las Heras, Carlos (oponent)
Metody molekulové dynamiky s použitím silových polí jsou dnes běžně používány ke studiu molekulových interakcí v mnoha vědeckých oblastech. Přesnost silových polí se v průběhu let zlepšovala, což umožnilo smysluplný fyzikální popis molekulových jevů. Nicméně, silová pole mají své omezení. V této disertaci jsem prozkoumával některá tato omezení, jež jsou důsledkem strategie parametrizace silových polí, a zjišťoval, do jaké míry lze do klasické molekulové dynamiky s použitím silových polí zahrnout neklasické chování jako jsou kvantové efekty spojené s pohyby jader. V první části jsem zkoumal, do jaké míry lze kvantové efekty jader zahrnout do klasického silového pole pro vodu. To nám umožnilo modelovat rozdíly mezi těžkou a lehkou vodou. Vyvinutý model byl poté použit k popisu izotopových efektů rozpouštědla na biomolekuly jako jsou aminokyseliny, proteiny a biomembrány, a k hledání vysvětlení proč těžká voda (na rozdíl od lehké vody) chutná sladce. Ve druhé části dizertace jsem upozornil na nevýhody použití určitých trénovacích datových sad při optimalizaci silového pole na příkladu chloridu vápenatého ve vodném roztoku. V třetí části jsem demonstroval důležitost použití přesného modelu vody během optimalizace silových polí pro fosfolipidy, aby bylo možné adekvátně zachytit chování lipidové vrstvy. Všechny...
|
|
|
Počítačové simulace struktury proteinů pomocí zhrubených modelů
Halda, Miloš ; Nová, Lucie (vedoucí práce) ; Limpouchová, Zuzana (oponent)
Hlavní částí této bakalářské práce je funkční program pro simulace zhrubených modelů proteinů, vhodný pro testování funkcí potenciálu. Program využívá návrh stavu pomocí pivota a vyhodnocení nových stavů metodou Monte Carlo. Program také umožňuje využít metodu simulovaného žíhání s lineárním poklesem teploty a má zabudované základní nástroje pro vyhodnocení simulací (počítání průměrů a chyb blokovou metodou). Program byl otestován simulací několika reálných proteinů. Pro kratší proteiny (88 a méně aminokyselin) program fungoval podle očekávání, delší proteiny (111 a více aminokyselin) poukázaly na limity přístupu návrhu stavů pomocí pivota. Pro další vývoj bylo navrženo rozšíření možností návrhu nového stavu pro vylepšení simulací dlouhých řetězců. 1
|
|
|
The Interaction of Graphene Oxide with Humic Acids, a Computational Study
FERLIN, Stefan
This study was focused on the interactions of Graphene oxide with humic acids in aqueous solutions. Additionally, to this work, Graphene oxide and water interactions with and without the addition of ions were studied. The behavior of a fulvic acid in the presence of Graphene oxide has been investigated as well. The study was performed using computer simulations that were achieved by Molecular Dynamics simulations. These simulations provided useful data on a nanometer scale.
|
|
|
Mechanistic Insights into Reactive Zeolite-Water Interactions
Benešová, Tereza ; Heard, Christopher James (vedoucí práce) ; Maldonado Dominguez, Carlos Mauricio (oponent)
Název práce: Teoretické studium reaktivních interakcí vody se zeolity Autor: Tereza Benešová Katedra: Katedra fyzikální a makromolekulární chemie Školitel: Christopher Heard, PhD. Abstrakt: Byla provedena in silico studie interakcí vody se zeolity kombinující statický i dynamický přístup výpočtů teorie funkcionálu hustoty. Byly použity dva periodické modely zeolitu chabazitu, čistě křemičitý a hlinitokřemičitý, což umožnilo vysvětlit rozdíl mezi chováním vody v blízkosti Si-O-Si a Al-O-Si můstku. V modelu byly zahrnuty jedna nebo dvě molekuly vody v jednotkové supercele, což odpovídá experimentálním podmínkách za vysokých teplot. Za těchto podmínek může voda reagovat se zeolity prostřednictvím adsorpce, ale rovněž prostřednictvím reaktivních interakcí jako je hydrolýza a výměna kyslíku mezi vodou a mřížkou zeolitu. Hlavním cílem práce bylo objasnění této výměny kyslíku na atomární úrovni. Byly nalezeny proveditelné mechanismy výměny kyslíku. Tyto mechanismy jsou rozdílné pro Si-O-Si a Al-O-Si můstek, nicméně pro oba můstky je výměna kyslíku iniciována částečnou hydrolýzou mřížky. Po této hydrolýze mechanismus výměny kyslíku uzdravuje mřížku a zanechává v ní kyslík, který byl původně v molekule vody. Oba nalezené mechanismy jsou konkurenceschopné s uzdravením mřížky bez výměny kyslíku i s další hydrolýzou...
|
|
| |
host ::
RSS.