FU Berlin Digitale Dissertation
Katrin Braesicke : Effiziente Computersimulationen zur Struktur und Dynamik von beta-Cyclodextrinen und Wasser im Kristallverbund Efficient Computer Simulations of the Structure and the Dynamics of beta-Cyclodextrins and Water in Cristalline Structures
|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung Die Computersimulationen zur Molekulardynamik(MD) von beta-Cyclodextrinen und Wasser im Kristallverbund sind durch Vergleich der root mean square Fluktuationen der Atomkoordinaten der beta-Cyclodextrinein der MD mit den isotropen Verrückungsparametern der Kristallstrukturen aus der Arbeitsgruppe Saenger überprüft. Die Aufteilung der Unordnung auf kristalline und molekulare, die im Gegensatz zum Experiment in den Auswertungen der MD-Simulationen möglich ist, zeigt etwa gleichgroße Anteile bei den Ringatomen und höhere molekulare Unordnung für die peripheren. Die Auswirkung erhöhter Flexibilität der peripheren Atome auf die Verteilungsdichten einiger Torsionswinkel und weiterer Strukturparameter der beta-Cyclodextrine ergibt Abweichungen, deren Ursache in der mangelhaften Eignung der CHARMM-Energiefunktion für die Zucker liegen dürfte. Insgesamt ergeben sich im Vergleich mit den experimentellen Daten qualitativ gute Übereinstimmungen der Simulationsergebnisse für den Molekülaufbau und seine Dynamik. Es werden Muster und Lebensdauer von Wasserstoff(H-)brücken im Kristall untersucht, die die Struktur der beta-Cyclodextrinmoleküle und des Kristalls stabilisieren. Für H-brückenbindungen, deren Struktur und Dynamik können die MD-Simulationsergebnisse mit den experimentellen Daten qualitativ, teilweise auch quantitativ verglichen werden mit deutlichen Abhängigkeiten von der Feuchte des Kristalls. Bei der MD mit geringer Feuchte sind nicht mehr ausreichend viele Wassermoleküle zur Stabilisierung vorhanden und bei hoher Feuchte konkurrieren die Wassermoleküle untereinander und können daher keine stabilen größeren H-brückensysteme bilden. Wichtigster Punkt der Auswertung ist die Dynamik der Wassermoleküle im beta-Cyclodextrinkristall mit Bestimmung der Diffusionskonstanten des Wassers im Kristall und der Diffusionsrichtung mittels eines neu entwickelten schnellen Algorithmus. So kann ein geschlossener Diffusionsweg durch den Kristall bestimmt werden, der durch die beta-Cyclodextrinringstruktur verläuft und eine Verbindung der Wassermoleküle in den Cyclodextrinringen mit denen außerhalb zuläßt. Das neu entwickelte Simulationsprogramm bietet mit der Verwendung von Zellenlisten im Vergleich zu der Verletliste in CHARMM partiell Rechenzeitvorteile.

Inhaltsverzeichnis Die gesamte Dissertation können Sie als gezippten tar-File oder als zip-File laden. Durch Anklicken der Kapitelüberschriften können Sie das Kapitel in PDF-Format laden: 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Cyclodextrine 2.2 Wasserstoffbrücken 2.3 Unordnung 2.4 Molekulardynamik 2.5 Diffusion 3 Effizienzvergleich 3.1 Verletliste 3.2 Zellenliste 3.3 Vergleich 4 Durchführung der Simulation 4.1 MD-Simulationen der großen Systeme 4.2 MD-Simulationen der kleinen Systeme 4.3 MD-Simulation eines beta-Cyclodextrinmoleküls in Wasser 5 Überblick über die Ergebnisse 5.1 rms-Fluktuationen 5.2 Torsionswinkel 5.3 Bindungswinkel zwischen den Glucoseringen 5.4 O(4)´ - O(4) Abstände 5.5 Mittlere Molekülstrukturen 5.6 Wasserstoffbrückenbindungen 5.7 Diffusion 6 Zusammenfassung und Ausblick Anhang A: Abkürzungen Anhang B: Parameter Anhang C: Tabellen Anhang D: Kugeloberflächeneinteilung Literaturverzeichnis

Ergänzende Angaben:
Online-Adresse:	http://www.diss.fu-berlin.de/1999/47/index.html
Sprache:	Deutsch
Keywords:	computer simulation ; rms-fluctuation ; cyclodextrin ; water diffusion
DNB-Sachgruppe:	30 Chemie
Datum der Disputation:	14-Jul-99
Entstanden am:	Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter:	Prof. Dr. Ernst-Walter Knapp
Zweiter Gutachter:	Prof. Dr. Udo Heinemann
Kontakt (Verfasser):	katrin@chemie.fu-berlin.de
Kontakt (Betreuer):	knapp@chemie.fu-berlin.de
Abgabedatum:	26-Jul-99
Freigabedatum:	28-Jul-99

 

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