2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
Построение и визуализация электронной плотности (ЭП)
PDB файл должен быть известен серверу EDS!
Отчёт должен включать:
- название белка, PDB код;
- разрешение структуры;
- рисунки электронной плотности с подписями;
- заключение о соответствии координат атомов сгущениям электронной плотности на основе полученных рисунков.
1. Постройте изображение ЭП вокруг полипептидной цепи
Имеется в виду, что при визуализации ЭП уберете боковые цепи
2. Постройте изображение ЭП вокруг трех аминокислотных остатков
Пояснения.
- ЭП, скачиваемая с сайта EDS, условно экспериментальная. В чем условность, будет объяснено на лекциях.
При визуализации используются не физические единицы измерения — "заряд/ангстремы в кубе", а статистические — превышение сигнала над шумом Z. Для вычисления Z рассчитывается среднее значение ЭП по ячейке кристалла M и среднее квадратичное отклонение S (сигма). Для каждой точки вычисляется Z = (R – M)/S. Здесь R — значение ЭП в данной точке пространства (x,y,z) в физических единицах, Z — значение ЭП "в сигмах" в той же точке.
Указания.
Для визуализации электронной плотности надо скачать файл с картой электронной плотности. См. инструкции по pymol.
- Выбирайте остатки, различные по типу (триптофан, лизин, аланин, например). Так интереснее!
- Используйте 2--3 уровня подрезки электронной плотности чтобы лучше оценить качество модели пространственной структуры, представленной в PDB файле.
Разъяснение
В сферически симметричной модели функция электронной плотности достигает максимума в центе ядра. Не противоречит ли это представлениям об орбиталях электронов?
НЕТ
Вычислим заряд электронов в маленькой окрестности сферы радиуса r
В сферически симметричной модели функция ЭП примерно постоянна в тонком шаровом слое от r до r+dr. Значит, заряд в этом слое равен V(слоя)*ρ(r) = 4π*r2*dr*ρ(r). Разделив на dr, получим заряд, приходящийся на сфере радиуса r, равный 4π*r2*ρ(r).
Умножение функции плотности ρ(r) на r2 приводит к тому, что на маленьких расстояниях от центра заряд маленький: хотя в каждой точке плотность электронов большая, но площадь сферы маленькая. На очень больших расстояния тоже заряд маленький, т.к. плотность электронов падает быстрее, чем растет площадь сферы. Поэтому есть такое расстояние, на котором заряд наибольший: плотность электронов небольшая, но и не близкая к нулю, и умножение на площадь сферы дает максимальную величину заряда на сфере.
Такая картина соответствует наличию орбиталей.