Программа Авогадро
Нобелевская премия по химии в 2013 году была присуждена за разработку методов, позволяющих разрабатывать передовые программы для молекулярного моделирования, т.е. представления внешнего вида молекул химических соединений. Профессиональное программное обеспечение помогает ученым создавать новые лекарства или раскрывать секреты биомолекул. Однако он очень дорог и позволить его себе могут только богатые научно-исследовательские институты. Но и для химика-любителя в ресурсах интернета тоже найдется кое-что. Например, программа Авогадро, позволяющая получать трехмерные изображения молекул.
Программа распространяется под лицензией GNU GPL (бесплатно), доступна для различных операционных систем (Windows, Linux, MAC OS). Последняя выпущенная версия — номер 1.1.0 (2012 г.) и ее можно скачать с сайта К сожалению, польский язык в этой версии не поддерживается, поэтому необходимо знать основы английского языка (но это уже стандарт в современной химии).
С помощью инструментов Авогадро мы создадим и тщательно изучим пространственные модели некоторых молекул. Конечно, руководство будет коротким, но когда приложение нам понравится, мы найдем видео и описания более сложных проектов в Интернете.
Во-первых, молекула кофеина, алкалоида, содержащегося, в том числе, в в кофе:
Мы начинаем нашу работу с размещения атомов в рабочей области и соединения их друг с другом. Полученная таким образом модель молекулы будет существенно отличаться от реальной формы молекулы (фото 1). После выбора варианта минимизации энергии системы программа расставит атомы на нужные места (фото 2). Теперь мы можем изменить внешний вид модели несколькими способами (фото 3, 4, 5) и повернуть, чтобы увидеть молекулы с разных сторон. После выбора пункта «Свойства» в меню «Вид» мы получим информацию о построенной молекуле (фото 6). Наконец, мы сохраним изображение в виде графического файла для дальнейшего использования (Файл/Экспорт).
Смотрите в видео:
Программа Авогадро: молекула кофеина
Еще одним примером возможностей Авогадро является визуализация молекулы пептида брадикинина. Это тканевый гормон, ответственный, среди прочего, за при воспалительных реакциях (отек, покраснение). Пептидные узоры часто сокращают. Для брадикинина это:
H2N — Arg — Pro — Pro — Gly — Phe — Ser — Pro — Phe — Arg — COOH
где отдельные аминокислотные остатки обозначены трехбуквенными кодами (Arg — аргинин, Pro — пролин, Gly — глицин, Phe — фенилаланин, Ser — серин). В записи также упоминаются свободные аминокислоты с функциональными флюами — амин и карбоновая кислота.
Смотреть видео:
Программа Авогадро: молекула пептида брадикинина
Создание модели будет облегчено с помощью инструмента, доступного в меню Build (Insert / Peptide…). В окне выбираем аминокислоты в правильном порядке, начиная с конца со свободной группой NH2 (фото 7). При этом полученную модель (фото 8) можно рассматривать в различных видах (фото 9).
Последний пример — модель углеродных нанотрубок. Строительство возможно с помощью инструмента под названием Nanotube Builder… из меню Build. После выбора соответствующих опций появляется модель нанотрубки (фото 10). Экспериментируя с настройками отдельных видов визуализации, мы получим интересные цветовые эффекты (фото 11).
И еще одно видео:
Программа Авогадро: углеродные нанотрубки
