Hyperchem 7.5 - feb06093

			11
П осл е этого на закл адках Balls			и Cylinders		мож но указать радиусы
ш аров и цил индров. Г ал очкой Default			(П о умол чанию )				мож но установить
значения поумол чанию . П осл е наж атия кнопки OK мол екул а бензол абудет
вы гл я деть сл едую щ им образом (Рис.7).
В ы	мож ете самостоя тел ьно ознакомиться				с	другими		вариантами
отображ ений мол екул .
	2. П О СТРО Е НИ Е И РЕ ДА К ТИ РО В А НИ Е					О Б Ъ Е К ТО В
Т еперь приступим кизучению		методов построения разл ичны хструктур.
П реж де	всего, ж ел ател ьно расш ирить		окно на пол ны й				экран. Д л я		этого
наж мите К нопку развертывани я окна, распол ож енную							в правом верхнем
угл у окна (Рис. 1.) В бол ьш ой рабочей				обл асти гораздо удобнее строить
мол екул ы . Е сл и у В ас сейчас откры т ф айл				бензол а,	товы берите в О бласти
меню пунктFile и затем New. Е сл и В ы			внесл и какие-л ибоизменения в ф айл
бензол а, топрограммаспроситВ ас,		сл едуетл и сохранить изменения в ф айл е
(“Save	current changes?” ). П ри	наж атии кнопки				Ok	(Д а)	ф айл	будет
перезаписан, при вы боре кнопки No (Н ет) ф айл не изменится,								и внесенны е
изменения будут потеря ны , а при наж атии кнопки Cancel (О тмена)									ф айл
останется откры ты м дл я продол ж ения работы .
И так, сейчасуВ асоткры тновы й ф айл инарабочей обл астиничегонет.
Д л я примера попробуем построить какую -нибудь					структуру.			Н аш а задача
будетраздел енанадваэтапа:

∙С оздание отдел ьны хатомов

∙С оздание свя зей меж дуними

2.1. Создани е отдельныхатомов и связеймеждуни ми

Н аж мите кнопку	Draw, размещ енную на панел и инструментов.
Т еперь программанаходится вреж име создания атомов.
О ткройте в меню	Build пунктDefault element (Э л ементпоумол чанию
дл я построения ).

Рис.8. Т абл ицаэл ементов.

12

В нем содерж ится диал оговое меню Element Table - периодическая табл ицаэл ементовД .И . Мендел еева(Рис. 8).

В ы берите ж ел аемы й эл ементнаж атием соответствую щ егозначка. Е сл и наж ать на кнопку Properties (С войства), откроется окно, содерж ащ ее инф ормацию освойствахвы бранногоэл емента:

	Рис.9. С войстваводорода.
П осл е наж атия кнопкиО К окноисчезает.
Мож но	такж е отметить	Allow	Arbitrary Valence (Разреш ить
произвол ьную	вал ентность) ил и	Explicit Hydrogens (Д обавл я ть		атомы
водорода).
П осл е вы бораэл ементазакройте табл ицуэл ементов (ил и сдвиньте ее в
сторону) и переместите курсор нарабочую			обл асть (при этом он приобретет
ф ормуприцел аÅ). Д л я построения атомаоднократнонаж мите л евую				кнопку

мы ш и. Т аким ж е образом мож норазместить на л ю бом расстоя нии друг от друганеограниченное числ оатомоводногоэл емента.

Рис.10. Атомы мол екул ы воды .

Д л я смены эл ементавновь откройте Default Element и вы берите новы й. Т .о., мож нопостроить атомы мол екул ы воды (Рис.10)

13

Д л я соединения двух атомов меж дусобой наведите значокмы ш и Å на атом и, не отпуская л евой кл авиш и, проведите л инию додругогоатома. Т аким образом, все размещ енны е в пространстве атомы мож но соединить в одну мол екул упосредством химическихсвязей.

С ущ ествует другой способ построения мол екул ы . П осл е тогокак В ы разместил и один атом в рабочей обл асти, не отпуская л евой кнопки мы ш и, проведите от негол инию доместа, где дол ж ен находиться второй атом и, однократнощ ел кните. Э топозиция второгоатоматакогож е типа.

Рис.11. С вя занны е атомы мол екул ы воды .

П ри построении мол екул необходимо учиты вать, что не все из них имею т пл оскую структуру, поэтому дл я размещ ения отдел ьны х атомов в

пространстве под определ енны м угл ом	относител ьно друг друга мол екул у
мож но разворачивать, вы брав кнопку	Rotate-out-of-plane (В ращ ать) на
панел иинструментов.

Чтобы химическую свя зь сдел ать кратной, значокмы ш и Å необходимо разместить рядом с л инией, изображ аю щ ей одинарную свя зь, и однократно (двукратно) наж ать нал евую кл авиш умы ш и.

Д л я удал ения свя зей ил иатомовпол ьзую тся правой кл авиш ей мы ш и.

	2.2. В ыделени е атомов и группатомов
У дал ить	ил и копировать	атом, нескол ько атомов ил и всю мол екул у
мож но посл е	их вы дел ения .	Д л я	этой	цел и	сл уж ит кнопка	Select,
размещ енная напанел иинструментов.						Select.
В начал е	необходимо вы брать		параметры		вы дел ения в меню
Мож но вы дел ять как отдел ьны е атомы				(Atoms), остатки (Residues),		так и
цел ы е мол екул ы	(Molecules), поотдел ьностиил ивместе.

				14
П осл е того как В ы			настроил и параметры		вы дел ения	(например,			Ö
Atoms),	нуж но навести курсор на вы дел я емы й				объект в рабочем			пол е и
сдел ать щ ел чокл евой кнопкой мы ш и.
Т аким ж е образом мож новы дел ить связь меж дудвумя атомами. В этом
сл учае впараметрахвы дел ения дол ж ен бы ть обя зател ьноотмечен Ö Atoms.
Е сл и в меню		Select	отмечен гал очкой пункт Select Sphere,					то при
попы тке	вы дел ения посл едую щ их объектов они будут добавл ены							к уж е
вы дел енны м. И наче вы дел яться будеттол ькопосл едний объект.
В ы дел енны е		ф рагменты		мож но удал ить ил и поместить			в буф ер с
посл едую щ им извл ечением			из него (соответствую щ ие кнопки на панел и
инструментовил ираздел ы вменю Edit).
В ы дел енны е ф рагменты				мож нотакж е отдел ьноперемещ ать ил ивращ ать
на рабочей обл асти, вы брав соответствую щ ие инструменты						и “схватив”			их
правой	кнопкой	мы ш и.	Е сл и эта ф ункция		не работает,		зайдите		в

File/Preferences/Tool и отметьте гал очкой пункт Whole molecule translation

(П ол ное преобразование мол екул ).

Д л я отмены вы дел ения поместите курсор в пустой обл асти экрана и щ ел кните л евой кнопкой мы ш и. Чтобы отменить вы дел ение отдел ьногоатома, ф рагментаил и свя зи курсор ¥ наводя тнавы дел енны й объекти однократно щ ел каю тправой кл авиш ей мы ш и.

	Рис.12. В ы боргруппы атомов.
∙	Д л я вы борагруппы атомов(Рис.12.) вы пол ните сл едую щ ие действия :
	В меню Select не дол ж ен бы ть отмечен пунктSelect Sphere.
∙	В ы берите точку в пустой	части рабочей обл асти,		проведите от нее
	л инию , одновременноудерж ивая л евую		иправую кл авиш и мы ш и (LR-
	протяж ка) к вы дел яемы м	атомам.	П ри этом	будет рисоваться
	пря моугол ьник, отображ аю щ ий границуобл астивы бора.

∙ О тпустите		15
	кнопки мы ш и,	и все атомы обл асти вы бора окаж утся
вы дел енны ми.
Чтобы вы дел ить все атомы ,		нуж но в пустом пространстве рабочей
обл астипоместить курсор¥ иоднократнощ ел кнуть л евой кнопкой мы ш и.
Д л я отмены	всех вы дел ений	однократно наж мите на правую кнопку

мы ш и, когдакурсорнаходится впустом пространстве рабочей обл асти.

2.3.У далени е атомов

Дл я удал ения одногоатомаил исвя зи:

∙ Н аж мите кнопку Draw, размещ енную напанел иинструментов.

∙Н аведите курсор на удал я емы й объект и произведите щ ел чок правой кнопкой мы ш и. Атом ил исвязь исчезнут.

∙

Д л я удал ения нескол ькихатомовил исвязей:

П осредством LR-протяж ки

закл ю чите

в

пространство внутри

∙

пря моугол ьникаатомы

исвя зи, которы е подл еж атудал ению .

В меню Edit вы берите Clear ил инакл авиатуре наж мите кнопкуDelete.

П оявится диал оговое окно, где будетзадан вопрос: “ Do you really want

to

delete

selected

atoms?”

(“В ы

действител ьно хотите удал ить

вы дел енны е атомы ?” ). Н аж мите "Д а".

2.4. И спользовани е буфера

Буф ер в HyperChem испол ьзуется

так ж е, как и во многих других

программах. С начал а вы дел яется требуемы й

ф рагмент.

П отом вы бирается

команда копирования (в меню Edit пункт Copy)

ил и вы резки (в меню Edit

пунктCut), тем самы м ф рагментпомещ ается вбуф ер.

Д л я вставки объектов из буф еранарабочую

обл асть вы берите команду

Edit/Paste.

2.5. О ч и стка рабоч ейобласти

Д л я

очистки рабочей

обл асти вы берите

в меню

File пункт New.

П оя вл я ется

диал оговое окно,

в котором

содерж ится

вопрос:

“Save current

changes?”

(“Хотите л и вы

сохранить текущ ие изменения в данном ф айл е?” ).

В ы берите No (Н ет), иHyperChem очиститрабочую обл асть.

2.6. Создани е поли пепти дов

Рассмотрим

принципы

построения

пол ипептидов

посредством

посл едовател ьноговы бораостатковаминокисл отиз библ иотекиHyperChem.

16

Чтобы откры ть диал оговое меню библ иотеки аминокисл от, вы берите в

меню Databases	(Базы данны х) пункт Amino Acids (Аминокисл оты ).
О ткроется сл едую	щ ее меню :

Рис.13. Меню библ иотекиаминокисл от.

П осл едовател ьно вы бирая остатки, строим	вторичную структуру
пол ипептида. Д л я этогов диал оговом окне отмечаем,	чтодол ж напредставл я ть

из себя структура: Alpha helix (Ал ьф а-спирал ь), Beta sheet (Бета-структура) ил и другие варианты . Автоматически устанавл иваю тся угл ы Phi и Psi. У гол Omega мож ноизменить, нообы чноон равен 180º дл я транс-пептидной свя зи. Н ачинайте построение сN-концапол ипептидной цепи.

Рис.14. П ол ипептидная цепь.

Д л я	построения цепи посл	едовател ьно вы бирайте аминокисл оты ,
начиная	с N-концевого остатка	и заканчивая	C-концевы м остатком.
HyperChem строит цепь, распол агая аминокисл оты			под соответствую щ ими

угл амиотносител ьнодруг друга.

Рассмотрим создание цвиттер-иона. В построенной пол ипептидной цепи

Beta sheet, 1800, Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg (Рис.14) N-конец

17

содерж итHN- , аC-конец - CO- группу. П реобразуем окончания пептидав цвиттерионную ф орму, модиф ицируя N- иCконцевы е остаткиаминокисл от.

Чтобы создать цвиттерион в меню Databases, вы берите пункт Make Zwitterion (С оздать цвиттерион). HyperChem добавитатом кисл ородак C- концупол ипептида(пол учится СО О -) идвапротонакN-концу(доNH3):

Рис.15. Д обавл ениеатомакисл орода.

Cайт-специф ический мутагенез играет	важ ную рол ь в бел ковой
инж енерии. Замена конкретной аминокисл оты	на критическом месте мож ет

изменить структуруисвойствабел ка, асл едовател ьно, ф ункцию .

Рис.16. В ы боростаткаPHE 5 изапускдиал оговогоокнаMutate.

Чтобы заменить остаток:

∙	18
	С начал авы берем аминокисл оту, которую	нуж нозаменить. Д л я этогов
	меню Display (О тображ ать) в пункте	Labels (П одписи) и группе
∙	Residues (О статки) отметьте Name+Seq инаж мите OK.
	В меню Select (В ы брать) отметить пунктResidues.
∙	П осл е чего измените ф орму курсора на ¥ (Реж им вы бора) и L-
	нажати ем мы ш и вы берите нуж ную аминокисл оту (например, на Рис.

16.- PHE 5).

Вменю Databases становится активны м пунктMutate (Мутировать), которы й ранее бы л неактивен.

Рис.17. Д иал оговоеокноMutate.

В диал оговом меню Mutate вы берите из списка аминокисл оту, на которую будетзаменен вы дел енны й остаток(например, Thr) инаж мите OK.

Рис.18. Резул ьтатзамены остаткаPHE 5 наThr.

19

3. И ЗМ Е РЕ НИ Е П А РА М Е ТРО В СТРУ К ТУ Р

В этой гл аве описы вается техникаизмерения структурны хсвя зей. Д ается описание способов измерения угл ов, а такж е настроек отображ ения характеристикобъектовнарабочей обл астиHyperChem.

	3.1. Х арактери сти ки	атомов
Д л я того чтобы пол учить инф ормацию		об основны х характеристиках
атома,	его нуж но вы дел ить. В обл асти сообщ ений будут показаны : номер
атома,	еготип изаря ддл я вы бранногосил овогопол я мол екул я рной механики.

Т акж е отображ аю тся x, y иz-координаты атома.

П ункты меню Build (С троить) позвол я ю тустановить необходимы й тип атома (Set Atom Type), массу (Set Mass), заряд (Set Charge), подпись (Set Custom Label) иограниченную геометрию (Constrain Geometry), отл ичны е от тех, которы е устанавл иваю тся программой поумол чанию .

	3.2. И змерени е дли нсвязейи углов
П ри	вы дел ении свя зи	инф ормация о ней поя вл яется в строке
сообщ ений.	П ри этом в меню	Build становится активны м пункт Constrain
bond length, которы й позвол я етустановить ж ел аемую дл инусвя зи.
П ри	вы дел ении двух	атомов в строке сообщ ений отображ ается

расстояние меж дунимивангстремах(Å).

HyperChem имеетбибл иотекудл ин свя зей меж дуатомами конкретного типа и гибридизации, чтоустанавл ивается поумол чанию . Э та инф ормация испол ьзуется припостроениимодел ей, применя я Build/Add H & Model Build. Е сл и инф ормация одл ине свя зи в библ иотеке отсутствует, тоHyperChem испол ьзуетсреднее значение ковал ентны храдиусовдвухатомов.

Д л я тогочтобы измерить угол меж дудвумя свя зя ми, нуж ноихвы дел ить

ил и посл едовател ьновы дел ить первы й,		второй и третий атомы , свя зи меж ду
которы ми и образую т угол . П ри этом		второй атом	дол ж ен находиться в
верш ине этогоугл а. В ел ичинаугл апоя вится встроке сообщ ений.
П ри этом в меню	Build становится активны м пункт Constrain Bond
Angle, чтопозвол я етизменя ть вел ичинуданногоугл а.
Д л я измерения	торсионного (двугранного)		угл а посл едовател ьно

вы дел ите четы ре атома. В строке сообщ ений поя вится вел ичинаторсионного угл амеж дудвумя пл оскостя ми, однуиз которы хобразую тпервы е три атома, другую – второй, третий ичетверты й.

		3.2. В одородные связи
В одородны е	связи	ф ормирую тся , есл и расстоя ние до водородного
донора менее чем	3.2 Å	и угол меж ду ковал ентны ми связями донора и

акцептораменее 120 градусов.

20

Д л я подтверж дения бл агоприятны х усл овий ф ормирования водородны х свя зей HyperChem обл адаетспособностью ихпоказа. Д л я этого:

∙В меню Display отметьте пункт Show Hydrogen Bonds (П оказы вать водородны е свя зи)

∙Т ам ж е вы берите Recompute H Bonds (В ы числ ить занововодородны е свя зи)

HyperChem отображ аетводородны е свя зипунктирной л инией.

О тметим, что водородны е свя зи не	вы числ я ю тся автоматически,
поэтому, при изменении геометрии мол екул ,	водородны е свя зи приходится
вы числ ять заново.

4. РА СЧ Е ТЫ В HYPERCHEM

Д л я проведения расчетоввHyperChem применя ю тся сл едую щ ие меню :

∙Setup (Н астройки)

∙Compute (В ы числ ить)

Меню Setup содерж ит опции дл я проведения мол екул я рномеханических и квантово-химических расчетов энергетических, геометрическихи эл ектронны х параметров мол екул я рны х систем. П осл е того

как В ы вы брал и нуж ную		опцию в меню Setup, испол ьзуйте меню		Compute,
дл я проведения расчетовнеобходимы ххарактеристик.
П рограммаHyperChem мож етвы пол ня ть расчеты			энергии систем и их
равновесной	геометрии	методом мол екул ярной механики		(Molecular
Mechanics)	с испол ьзованием четы рех модел ьны х		потенциал ов (MM+,
AMBER, BIO+(CHARMM) и OPLS), одиннадцатью			пол уэмпирическими

квантово-химическими методами (Расш и ренный методХ юккеля, CNDO,

INDO, MINDO3, MNDO, MNDO/d, AM1, PM3, ZINDO/1, ZINDO/S и TNDO), неэмпирическими (Ab Initio) ил и пл отностно-ф ункционал ьны ми методами(Density Functional) сразл ичны мибазисны минаборами.

4.1. М еню Setup (Настройки )

Меню Setup имеетсл едую щ ие пункты :