Kursplan för Molekylär och statistisk mekanik

Molecular and Statistical Mechanics

Kursplan

  • 10 högskolepoäng
  • Kurskod: 1MB464
  • Utbildningsnivå: Avancerad nivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Biologi A1N, Biofysik A1N, Teknik A1N, Kemi A1N

    Förklaring av koder

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå

    • G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    • G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    • G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    • GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

    Avancerad nivå

    • A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    • A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    • A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    • AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2019-03-05
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Reviderad: 2022-02-01
  • Reviderad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: HT 2022
  • Behörighet: Alternativ 1: 120 hp inom Civilingenjörsprogrammet i molekylär bioteknik inklusive Sannolikhet och statistik, Bioinformatisk strukturbiologi, Kemisk termodynamik, och Grundläggande organisk kemi. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

    Alternativ 2: 15 hp inom Masterprogrammet i biofysik inklusive Introduktion till statistik för livsvetenskaper och genomgången Introduktion till modern fysik. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

    Alternativ 3: 15 hp inom Masterprogrammet i biofysik inklusive Introduktion till biokemi och genomgången Introduktion till molekylärbiologi. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)
  • Ansvarig institution: Institutionen för biologisk grundutbildning

Mål

Kursen behandlar den statistiska mekanikens teori och dess tillämpningar på molekylära system samt moderna datorsimuleringsmetoder för att studera makromolekylers dynamik, interaktion och energetik.

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

  • förklara den statistiska mekanikens grunder och koncept såsom kanoniska fördelningar, ensembler och tillståndssummor, liksom den statistiska mekaniska beskrivningen av ideala och icke-ideala gaser och enkla vätskor
  • redogöra för den molekylmekaniska beskrivningen för växelverkande system, inklusive den teoretiska grunden bakom kraftfält, intramolekylära och intermolekylära interaktioner
  • koppla den teoretiska grunden till dess tillämpningar i beräkningsmetoder såsom molekyldynamisk simulering, protein-ligand- och protein-protein-dockning, energioptimering, Monte Carlo samt frienergiberäkningar baserade på termodynamiska cykler
  • använda datormodelleringsmetoder för att analysera biomolekylers struktur, funktion och dynamik
  • kritiskt förstå och rationellt använda moderna molekylära simuleringsmetoder inom biokemi och farmakologi
  • använda de ovan nämnda beräkningsteknikerna inom ramen för strukturbaserad liganddesign inom läkemedelstillämpningar, inklusive protein-ligand dockning, kemisk informationsutvinning och optimering av protein-ligand-interaktioner.

Innehåll

Kursen ger en introduktion till statistisk mekanisk teori och kopplar den till grunden för datorsimuleringar av biomolekylers dynamik och energetik, metoder som i stor utsträckning behandlas ur en teoretisk och praktisk synvinkel. Följande moment ingår i kursen:

Maxwell-Boltzmann fördelningar, ensembler, molekylära och kanoniska tillståndssummor, kinetisk gasteori, transition-state-teori, konfigurationsfördelningar, icke-ideala gaser, enkla vätskor, analytiska kraftfält för växelverkande system, kraftfältparametrisering, energioptimering, Monte Carlo-metoder, molekyldynamiksimulering och molekyldynamikalgoritmer, termodynamiska cykler och frienergiberäkningar, avancerade
molekylära beräkningsmetoder, automatiserad dockning och virtuell screening, kemisk informationsutvinning och maskininlärningsmetoder, metodik och tillämpningar inom datorbaserad läkemedelsdesign.

Undervisning

Undervisningen ges i form av föreläsningar, lektioner/räkneövningar och datorlaborationer.

Examination

Skriftligt prov (8 hp), räkneövningar och datorlaborationer ger tillsammans (2 hp).

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: HT 2022

I bibliotekets söktjänst kan du se om en titel finns elektroniskt.