Занятие 2.

1.Найдем в интернете порфирин. Создадим текстовый файл 1.smi, в котором введем SMILE порфирина, а через несколько пробелов porphyrin. С помощью babel построим 3D структуру порфирина.

obgen 1.smi > 1.mol

Просмотрим полученную структуру в PyMol и удалим ненужные водороды, сохраним результат как pdb.

Молекула не является плоской
С помощью babel переформатируем координаты в mol формате во входной файл для Mopac.

babel -ipdb porphyrin.pdb -omop  1_opt.mop -xk "PM6"

Запустим Mopac :

MOPAC2009.exe 1_opt.mop

Изучиv файл вывода out. Для сравнение переформатируем результат 1_opt.out в pdb:

babel -imopout 1_opt.out -opdb 1_opt.pdb

  
Молекула теперь плоская

Проведем оптимизацию с параметризацией AM1 , т.е. :
babel -ipdb myfile.pdb -omop  1_opt.mop -xk "AM1"

Структуры, полученные obgen и Mopac, отличаются. В первом случае, структура сбоку не является плоской, во втором
- плоская.
2.Рассчитаем возбужденные состояния порфирина и на основе этих данных 
прикинем спектр поглощения молекулы. 
Для расчёта возбуждённых состояний сделаем копию mop файла из предыдущего занятия. 
Например 1_opt_spectr.mop. 
Для указания Mopac о необходимости расчёта возбуждённого состояния добавим в конец файла:
пустую строку
cis c.i.=4 meci oldgeo 
Запустим Mopac:
MOPAC2009.exe 1_opt_spectr.mop

Найдем в конце файла значения энергий для электронных переходов. 
На основании этих значений и формулы  рассчитаем длину волн при которых происходят эти переходы.
 
STATE       ENERGY (EV)        Q.N.  SPIN   SYMMETRY     POLARIZATION
         ABSOLUTE     RELATIVE                            X       Y       Z

    1+    0.000000    0.000000     1+  SINGLET     ????
    2     1.914365    1.914365     1   TRIPLET     ????
    3     2.266802    2.266802     2   SINGLET     ????
    4     2.464170    2.464170     2   TRIPLET     ????
    5     2.825733    2.825733     3   TRIPLET     ????
    6     3.364386    3.364386     4   TRIPLET     ????
    7     3.391543    3.391543     3   SINGLET     ????  0.2039  0.2358  0.0011
    8     3.669162    3.669162     4   SINGLET     ????  2.3831  2.0450  0.0084
    9     3.871959    3.871959     5   SINGLET     ????  1.5500  1.7860  0.0085
 The "+" symbol indicates the root used.


Длины волн, при которых происходят переходы
 


    


    
Энергия (EV)
    
Длина волны (нм)
    
    

    
1,913312
    
648,913002
    

    

    
2,266014
    
547,910575
    

    

    
2,463186
    
504,0516769
    

    

    
2,823915
    
439,6637412
    

    


    
3,362161
    
369,2782808
    

    

    
3,389757
    
366,2719876
    

    

    
3,669242
    
338,3731664
    

    

    
3,871323
    
320,7102672
    

    

3.Для молекулы O=C1C=CC(=O)C=C1 определим геометрию как с помощью obgen (benzohinon.pdb) 
так и Мopac (ben_pot.pdb).

  obgen

  Мopac

Определим геометрию дианиона этой молекулы. 
Для начала в первую строчку mop файла добавим слово CHARGE=-2. 
Потом явным способом укажим, на каких атомах должен находиться отрицательный заряд.(покажим на двух
кислородах) файл ben_opt2.mop. Запустим Mopac и переформатируем в pdb.
Сравним с незаряженной молекулой Mopac.

  
В молекуле дианиона кислороды (сиреневый дальше красного) отталкиваются, поэтому связь с кислородом длиннее, чем у незаряж. молекулы
(красным). Само кольцо дианиона уже, чем у незаряженной молекулы(желтым)

4. Вам дана некоторая конформация где АТФ связывается с белком через координацию иона магния, 
но магния в самой структуре нет. 
Сначала надо добавить водороды, но для фосфатной группы важен рН среды (7.4 для клетки). 
Эту операцию можно сделать с помощью babel. 
babel -ipdb test.pdb -opdb test2.pdb -p 7.4
Добавьте вручную в файл атом магния где-то между гамма-фосфором и СА аспартатом. 
Можно просто скопировать атом фосфора и поменять имя атома на Mg и поменять координаты 
как среднее арифметическое между координатами гамма-фосфора и СА аспартата.(файл test3.pdb)

Переведем полученные pdb координаты в форматы mop и xyz.