Kursplan för Molekylär och statistisk mekanik

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.