Математическая модель процессов взаимодействия диоксида серы со структурными элементами клеточной мембраны

• Автор: Золотарева, Наталья Валерьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. ОБЗОР ИНФОРМАЦИИ И ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ

МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ,

1.1. Математическое описание молекулярных моделей

1.1Л. Анализ неэмпирических методов

1.1.2. Анализ полуэмпирических методов

1.1.3. Анализ точности квантовохимических методов

1.2. Методы геометрической оптимизации.

1.3. Математическое описание модели взаимодействия.

1.4. Предлагаемая математическая модель

1.5. Компьютерная реализация квантовохимических методов.
Выводы первой главы
ГЛАВА II. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНЫХ
КОМПОНЕНТОВ РЕАКЦИОННОЙ СРЕДЫ.
II. 1. Структура базы данных однокомпонентных систем.
.2. Реализация пользовательского интерфейса .
П.З. Моделирование и оптимизация исходных структур.
.3.1. Моделирование и оптимизация белкового компонента.
П.З.2. Моделирование и оптимизация липидных компонентов
.3.3. Моделирование и оптимизация углеводного компонента.
.3.4. Моделирование и оптимизация диоксида серы
Выводы второй главы
ГЛАВА Ш. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МЕЖМОЛЕКУЛЯРЫОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ С БИОПОЛИМЕРАМИ
КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ
III. 1. Структура базы данных двухкомпонентных систем
Ш.2. Программный модуль Мос1етегасгюп8.
1.3. Моделирование межмолекулярных взаимодействий
1.3.1. Моделирование в системе диоксид серы пентапептид
1.3.2. Моделирование в системе диоксид серы липид
1.3.3. Моделирование в системе диоксид серы олигосахарид.
Выводы третьей главы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ .
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Структурные характеристики биополимеров и двухкомпонентных взаимодействующих систем», которые нашли свое применение при создании новой учебной дисциплины для ВУЗов «Квантовая экологическая химия» [3]. Астраханского государственного университета, специальности -. В результате, по программе «У. М.Н. И.К. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе по дисциплинам: «квантовая механика и квантовая химия», «экология на стыке математики, физики и химии». Достоверность полученных результатов обеспечивается адекватным использованием численных методов, что подтверждено сравнительным анализом теоретических результатов расчета с экспериментальными и справочными данными. Иваново, ); «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, ); «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности АСТИНТЕХ-» (Астрахань,' ); IV школа-семинар «Квантовохимические расчеты: структура и реакционная способность органических и неорганических молекул» (Иваново, ). По материалам диссертации опубликовано 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК и 5 статей в материалах конференций. Результаты расчётов представленные в диссертации получены лично автором. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, приложения и библиографического списка (6 наименований). К диссертации прилагаются акты о внедрении результатов исследований в учебный процесс и аналитическую лабораторию, свидетельства о регистрации интеллектуальной собственности. ГЛАВА I. Математическое моделирование представляет своеобразный метод прогнозирования свойств изучаемого объекта, а компьютерное моделирование является частным составляющим всего механизма, позволяя смоделировать ту или иную ситуацию с помощью современных компьютерных технологий. Зачастую математическое моделирование позволяет выявить то, что не удаётся обнаружит], с помощью эксперимента. Так при проведении лабораторного анализа, полученные термодинамические характеристики, позволяют судить только о самом факте протекания процесса, но не позволяют выделить конкретные геометрически- и энергетически- стабильные формы, которым соответствуют полученные результаты. Спектроскопические методы (. ЯМРу ЭПР, ИК, л/ясс-спектрометрия) ' способны предоставить расшифровку спектров большинства низкомолекулярных соединений, но если исследуемый образец - это сложно структурированная органическая составляющая биологической мембраны, то полученные экспериментальные характеристики обычно затушевываются влиянием дополнительных молекул или многочастичными взаимодействиями [, -, , , , ]. В этом случае возникает необходимость проведения дополнительного детального анализа с применением высокоточных экспериментальных методов [, , 1, 5]. Но подобные исследования не всегда оказываются доступными и являются весьма дорогостоящими. Поэтому проблема изучения межмолекулярных взаимодействий в биомембранных системах является актуальной и вполне решаемой, если использовать современный квантово-химический аппарат. Поскольку возрос интерес к процессам самоорганизации макросистем, а на уровне квантово-химического моделирования, решаются вопросы о возможности образования гой или иной химической связи, и о силах. Поэтому в основу математического моделирования положена мощная схема, которая имеет определенные ограничения из-за своего эмпирического характера. Б результате, главная задача первой главы - это качественно выстроить математическую модель, позволяющую описывать как изолированную молекулу, так и процесс межмолекулярного взаимодействия диоксида серы с компонентами клеточной мембраны. Важнейшим понятием квантовой теории является волновая функция характеризующая состояние системы. Квадрат волновой функции выражает вероятность местонахождения электрона в определённой точке пространства, а статистическая совокупность мест локализации электрона в атоме характеризует распределение электронной плотности [, ]. В задачах молекулярной физики и структурной химии, при интерпретации реакционной способности и физических свойств молекул важны стационарные состояния системы, поэтому Ч/(х1,х2. Гамильтониан молекулы с N ядрами (а ) и п электронами (/? Т - оператор кинетической энергии, и - потенциальная энергии.