Эмпирическая валентная связь
В теоретической химии подход Эмпирической Валентной Связи ( EVB ) является приближением для расчета свободных энергий химической реакции в конденсированной фазе . Он был впервые разработан израильским химиком Ариехом Варшелем [ 1] и был вдохновлен тем, как теория Маркуса использует потенциальные поверхности для расчета вероятности переноса электронов .
В то время как большинство методов расчета свободной энергии реакции требуют, чтобы по крайней мере некоторая часть моделируемой системы была обработана с использованием квантовой механики , EVB использует калиброванный гамильтониан для аппроксимации поверхности потенциальной энергии реакции. Для простой одношаговой реакции это обычно означает, что реакция моделируется с использованием 2 состояний. Эти состояния являются описаниями валентных связей реагентов и продуктов реакции. Функция, которая дает основную энергию, тогда становится:
где H 11 и H 22 — описания валентных связей состояния реагента и продукта соответственно, а H 12 — параметр связи. Потенциалы H 11 и H 22 обычно моделируются с использованием описаний силовых полей U реагентов и U продуктов . H 12 немного сложнее, поскольку его необходимо параметризовать с помощью эталонной реакции. Эта эталонная реакция может быть экспериментальной, как правило, из реакции в воде или других растворителях. В качестве альтернативы для калибровки можно использовать квантово-химические расчеты.
Бесплатные энергетические расчеты
Для получения свободных энергий из созданного потенциала энергии основного состояния необходимо выполнить выборку. Это можно сделать с помощью методов выборки, таких как молекулярная динамика или моделирование Монте-Карло в различных состояниях вдоль координат реакции. Обычно это делается с помощью подхода возмущения свободной энергии / выборки зонтика . [2]
Приложение
EVB успешно применялся для расчета свободных энергий реакции ферментов. [2] В последнее время его стали рассматривать как инструмент для изучения эволюции ферментов [3] и для помощи в проектировании ферментов. [4]
Программное обеспечение
- Молярис
- В
- RAPTOR (быстрый подход к переносу протонов и другим реакциям)
Смотрите также
Ссылки
- ^ Warshel, Arieh; Weiss, Robert M. (сентябрь 1980 г.). «Эмпирический подход валентных связей для сравнения реакций в растворах и ферментах». Журнал Американского химического общества . 102 (20): 6218– 6226. doi :10.1021/ja00540a008. ISSN 0002-7863.
- ^ ab Warshel, Arieh. (1991). Компьютерное моделирование химических реакций в ферментах и растворах . Нью-Йорк: Wiley. ISBN 0-471-53395-5. OCLC 23016681.
- ^ Эквист, Йохан; Исаксен, Гейр Вилли; Брандсдал, Бьёрн Олав (июль 2017 г.). «Расчет холодовой адаптации ферментов». Обзоры природы Химия . 1 (7): 0051. doi : 10.1038/s41570-017-0051. ISSN 2397-3358.
- ^ Frushicheva, Maria P; Mills, Matthew JL; Schopf, Patrick; Singh, Manoj K; Prasad, Ram B; Warshel, Arieh (август 2014 г.). «Компьютерное проектирование ферментов и каталитические концепции». Current Opinion in Chemical Biology . 21 : 56– 62. doi :10.1016/j.cbpa.2014.03.022. PMC 4149935. PMID 24814389 .
 | Эта статья по физической химии — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее. |
