Kursen behandlar den statistiska mekanikens teori och dess tillämpningar på molekylära system samt moderna datorsimuleringsmetoder för att studera makromolekylers dynamik, interaktion och energetik.
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.
Kursinnehåll
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.
Förutsättningar
Alternativ 1: 120 hp inom Civilingenjörsprogrammet i molekylär bioteknik inklusive Sannolikhet och statistik, Bioinformatisk strukturbiologi, Kemisk termodynamik, och Grundläggande organisk kemi eller Organisk kemi I. 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.)