Vizualizatsiya nima?

Режа:
1. Биологик макромолекулаларнинг бирламчи структураси асосида уларни визуализациялаштириш
2. RasMol дастури ва унда ишлаш тартиби
3. PyMol ва Modeller дастурларида ишлаш. Яратилган структураларни PDB, MMDB маълумотлар базаларига жойлаштириш
Агарда кетма –кетлик тахлилида қандайдир ютуқларга эришилган бўлса, юқори структураларни тўлиқ тахлил этиш учун ҳали кўп йиллар давомида иш олиб боришга тўғри келади. Кетма –кетликларни тўғри жойлаштириш муаммоси –замонавий молекуляр биологиянинг асосий мавзуси ҳисобланади. Аминокислоталарнинг чизиқли кетма–кетлиги қандай қилиб оқсилнинг учламчи структурасини белгилайди. 1961 йилда рибонуклеазанинг тўлиқ денатурацияга учраганлиги ва ферментатив фаоллиги ва дастлабки структурасининг тўлиқ қайта тикланганлиги намойиш этилган. Шундан сўнг бирламчи структура учламчи структурани белгилайди деган хулосага келинган. Дастлаб оқсил молекулаларнинг жойлашишини белгиловчи қонуниятлар белгиланган. 1998 йилда иккиламчи структурани белгиловчи усул 50-60% ишончлилик даражасига эга бўлган. Биологик макромолекулаларнинг бирламчи структураси асосида уларнинг фазовий структураларини аниқлаш, уларнинг тўғри тахланиш қонуниятларини тушуниш учун RasMol, PyMol, Modeller каби бир қанча биоинформацион дастурлар мавжуд. Улар ёрдамида кетма-кетлиги аниқланган макромолекулаларни визуализациялаштириш мумкин.
Енг яхши усуллардан бири стандарт эмперик методлар –Чон ва Фасманга асосланиб, гомологик бўлмаган оқсиллардаги мумкин бўлган конформациялардан фойдаланади. Лекин, унинг ҳам ишончлилик даражаси у қадар юқори эмас -65%. Бу конформацион потенциалларни баҳолаш учун қўлланилувчи маълумот базалари адекватлик даражасининг кичиклиги билан белгиланади.
Молекуляр моделлаштириш –молекулалар структурасини ва унинг ҳусусиятлари ҳақидаги маълумотларга таянган ҳолда унинг молекуласини визуаллаштириш жараёнидир. Бунинг натижасида молекулаларнинг фазовий структурасини намоён этувчи учламчи структуралар шаклланади. Молекуляр моделлаштириш усуллари компютерли кимё, ҳисоблаш биологияси ва молекуляр системалардаги боғланишларнинг типларини индивидуал кўринишда тасвирлаш учун қўлланилади.
Оддий тизимларни молекуляр моделлаштириш жараёнида ҳисоблаш ишлари қўлда бажарилиши мумкин. Лекин, мураккаб тизимларни молекуляр моделлаштириш жараёнида айниқса, молекуляр динамикасини тадқиқ этиш жараёнида ҳисоблаш ва визуаллаштиришнинг компютерли усулларидан фойдаланилади. Бундай техника компютерли молекуляр моделлаштириш деб номланади ( инглизчада Сomputer Assisted Molecular Modeling-CАММ). Молекуляр моделлаштиришнинг асосий белгиси бу системаларни кичик қисмлар асосида, атомлар ёки унча катта ўлчамга эга бўлмаган атомлар гурухи ҳисобланади. Айнан шу ҳусусияти билан молекуляр моделлаштириш электронлар ҳам ҳисобга олинадиган квант кимёсидан фарқланади.
Молекуляр механика –молекуляр моделлаштиришнинг бир усули боўлиб, моделнинг физик асосларини очиб бериш учун классик механика қонунларидан фойдаланилади. Атомлар мос равишдаги зарядлар билан ифодаланади. Қўшни атомлар орасидаги боғланишлар молекулага ҳос кимёвий боғлар воситасида мустахкам бўлади ва Ван-дер-Валс кучлари ёрдамида бу боғлар янада мустахкамланади. электростатик боғланишлар Кулон қонуни асосида тушунтирилади. Фазодаги атомларга Декарт ёки ички кординаталари бириктирилади: динамик ҳисоблашларда тезлик ва мос келувчи ҳарорат киритилиши мумкин. Молекуляр динамик ҳисоблашлар бошқа томондан системанинг вақтга нисбатан функсия кўринишида намоён этади. Минималлаштириш ва молекуляр динамика учун Нютоннинг иккинчи қонуни қўлланилади. Ҳаракатнинг бу қонунини турли алгоритмлар воситасида интегралланиши атомларнинг фазодаги ва вақт бирлиги ичидаги треакториясининг олинишига олиб келади. Атомга таъсир этувчи куч потенсиал энергиянинг манфий ҳосилали функсияси сингари аниқланади.
Молекулалар вакуумда моделлаштирилиши мумкин ва шу билан бирга эритувчи, масалан сув воситасида ҳам бажарилиши мумкин. Ваакумдаги системаларнинг қийматлари „газ фаза“даги ҳисоблашлар, шунингдек эритувчи молекуласини ўз ичига олувчи қийматларни „аниқберилган эритувчи билан“ қийматлари деб аталиши мумкин. Ҳисоблашларнинг бошқа гурухи эритувчининг мавжудлигини аниқ бўлмаган эритувчи билан“ қийматлар деб аталувчи потенсиал функсиянинг қўшимча аъзолари билан ҳисобга олинади.
Ҳозирги кунда молекуляр моделлаштириш методлари ноорганик, биологик ва полимер системаларнинг термодинамикаси, динамикаси ва структураларини ўрганишда қўл келмоқда. Биологик нуқтаи назардан оқсилларнинг барқарорлиги, конформацион ўзгаришлар ва оқсиллар, ДНК, мембраналардаги молекуляр таниш муаммолари молекуляр моделлаштириш усуллари асосида ўрганилади.