Потенциал средней силы

‹Приведенный ниже шаблон ( необходим эксперт ) рассматривается для удаления. См. Шаблоны для обсуждения, чтобы помочь достичь консенсуса. ›

Эта статья требует внимания специалиста по химии . Добавьте причину или параметр обсуждения в этот шаблон, чтобы объяснить проблему со статьей. WikiProject Chemistry может помочь нанять эксперта. ( Ноябрь 2008 г. )

При вычислительном исследовании системы может быть интересно узнать, как изменяется свободная энергия в зависимости от некоторой меж- или внутримолекулярной координаты (например, расстояния между двумя атомами или крутильного угла). Поверхность свободной энергии вдоль выбранной координаты называется потенциалом средней силы (PMF). Если интересующая система находится в растворителе, то PMF также включает эффекты растворителя. ^[1]

Общее описание [ править ]

PMF можно получить с помощью моделирования методом Монте-Карло или молекулярной динамики, которое исследует, как энергия системы изменяется в зависимости от некоторого конкретного параметра координат реакции. Например, он может исследовать, как энергия системы изменяется в зависимости от расстояния между двумя остатками или как белок протягивается через липидный бислой. Это может быть геометрическая координата или более общая энергетическая координата (растворитель). Часто моделирование PMF используется в сочетании с зонтичной выборкой , потому что, как правило, моделирование PMF не может адекватно выполнить выборку системного пространства в процессе. ^[2]

Математическое описание [ править ]

Потенциал средней силы ^[3] системы с N частиц по построению потенциала , что дает среднюю силу над всеми конфигурациями всех п + 1 ... N частиц , действующих на частицы J в любой фиксированной конфигурации хранения фиксированной набор частиц 1 ... n

{\ displaystyle - \ nabla _ {j} w ^ {(n)} \, = \, {\ frac {\ int e ^ {- \ beta V} (- \ nabla _ {j} V) dq_ {n + 1} \ dots dq_ {N}} {\ int e ^ {- \ beta V} dq_ {n + 1} \ dots dq_ {N}}}, ~ j = 1,2, \ dots, n}

Выше - усредненная сила, то есть «средняя сила», действующая на частицу j . И это так называемый потенциал средней силы. Ибо , - это средняя работа, необходимая для того, чтобы вывести две частицы из бесконечного разделения на расстояние . Это также связано с функцией радиального распределения системы : ^[4] ${\ displaystyle - \ nabla _ {j} w ^ {(n)}}$ ${\ Displaystyle ш ^ {(п)}}$ ${\ displaystyle n = 2}$ ${\ Displaystyle ш ^ {(2)} (г)}$ ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle g (r)}$

{\ Displaystyle г (г) = е ^ {- \ бета ш ^ {(2)} (г)}}

Заявление [ править ]

Потенциал средней силы обычно применяется в методе инверсии Больцмана в качестве первого предположения для эффективного потенциала парного взаимодействия, который должен воспроизводить правильную функцию радиального распределения в мезоскопическом моделировании. ^[5] Lemkul et al. использовали моделирование управляемой молекулярной динамики для расчета потенциала средней силы для оценки стабильности амилоидных протофибрилл Альцгеймера. ^[6] Gosai et al. также использовали моделирование зонтичного отбора проб, чтобы показать, что потенциал средней силы уменьшается между тромбином и его аптамером (комплекс белок-лиганд) под действием электрических полей. ^[7] ${\ Displaystyle ш ^ {(2)}}$

См. Также [ править ]

Статистический потенциал

Ссылки [ править ]

^ Лич, доктор Эндрю (2001-01-30). Молекулярное моделирование: принципы и приложения (2-е изд.). Харлоу: Прентис Холл. ISBN 9780582382107.
^ AR Leach, Молекулярное моделирование: принципы и приложения , 2001, ISBN 0-582-38210-6
^ Кирквуд, Джон Г. (май 1935 г.). «Статистическая механика жидких смесей». Журнал химической физики . 3 (5): 300–313. Bibcode : 1935JChPh ... 3..300K . DOI : 10.1063 / 1.1749657 .
^ См. Chandler, раздел 7.3.
^ Райт, Дирк; Пютц, Матиас; Мюллер-Плате, Флориан (октябрь 2003 г.). «Получение эффективных мезомасштабных потенциалов из атомистического моделирования». Журнал вычислительной химии . 24 (13): 1624–1636. arXiv : cond-mat / 0211454 . DOI : 10.1002 / jcc.10307 . PMID 12926006 . S2CID 1933490 .
^ Лемкул, Джастин А .; Беван, Дэвид Р. (4 февраля 2010 г.). «Оценка стабильности протофибрилл амилоида болезни Альцгеймера с использованием молекулярной динамики». Журнал физической химии B . 114 (4): 1652–1660. DOI : 10.1021 / jp9110794 . PMID 20055378 .
^ Госай, Агниво; Ма, Сяо; Баласубраманян, Ганеш; Шротрия, Пранав (22 ноября 2016 г.). "Связывание / расщепление человеческого комплекса тромбин-аптамер, контролируемое электрическим стимулом" . Научные отчеты . 6 (1): 37449. Bibcode : 2016NatSR ... 637449G . DOI : 10.1038 / srep37449 . PMC 5118750 . PMID 27874042 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Маккуорри, Д.А. Статистическая механика.
Чендлер, Д. (1987). Введение в современную статистическую механику . Издательство Оксфордского университета.

Внешние ссылки [ править ]

Потенциал средней силы

Эта статья о химии незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Лич, доктор Эндрю (2001-01-30). Молекулярное моделирование: принципы и приложения (2-е изд.). Харлоу: Прентис Холл. ISBN 9780582382107.

[2] AR Leach, Молекулярное моделирование: принципы и приложения , 2001, ISBN 0-582-38210-6

[3] Кирквуд, Джон Г. (май 1935 г.). «Статистическая механика жидких смесей». Журнал химической физики . 3 (5): 300–313. Bibcode : 1935JChPh ... 3..300K . DOI : 10.1063 / 1.1749657 .

[4] См. Chandler, раздел 7.3.

[5] Райт, Дирк; Пютц, Матиас; Мюллер-Плате, Флориан (октябрь 2003 г.). «Получение эффективных мезомасштабных потенциалов из атомистического моделирования». Журнал вычислительной химии . 24 (13): 1624–1636. arXiv : cond-mat / 0211454 . DOI : 10.1002 / jcc.10307 . PMID 12926006 . S2CID 1933490 .

[6] Лемкул, Джастин А .; Беван, Дэвид Р. (4 февраля 2010 г.). «Оценка стабильности протофибрилл амилоида болезни Альцгеймера с использованием молекулярной динамики». Журнал физической химии B . 114 (4): 1652–1660. DOI : 10.1021 / jp9110794 . PMID 20055378 .

[7] Госай, Агниво; Ма, Сяо; Баласубраманян, Ганеш; Шротрия, Пранав (22 ноября 2016 г.). "Связывание / расщепление человеческого комплекса тромбин-аптамер, контролируемое электрическим стимулом" . Научные отчеты . 6 (1): 37449. Bibcode : 2016NatSR ... 637449G . DOI : 10.1038 / srep37449 . PMC 5118750 . PMID 27874042 .

[1]