Corso di Laurea Magistrale in Chimica delle Molecole di Interesse Biologico

Struttura e Dinamica di Biomolecole - 2005/2006

Laboratorio 1 - (21 marzo 2006)

Preliminari

Ripasso UNIX e configurazione utente

  1. Aprire una sessione facendo login con il nome del vostro utente e password.
  2. Aprire un terminale usando il menù principale del Desktop (tasto di partenza in basso a sinistra).
  3. Ripassare la ``sintassi generale di un comando''
  4. Ripassare il ``percorso assoluto e relativo'' per indicare file e directory
  5. Ripassare i comandi per la ``gestione essenziale di file e directory''
  6. Copiare il file /home/infochim/etc/bashrc.global su ~/.bashrc
  7. Copiare il file /home/infochim/etc/init.el su ~/.xemacs
  8. uscire dal terminale e rientrare

Editor di testo: [X]emacs

  1. differenza tra editor di testo e word processor
  2. Lanciare [x]emacs, col comando

    [x]emacs

  3. provare a uscire
  4. rientrare lanciando il comando in background

    [x]emacs &

  5. osservare le varie aree dello schermo

    1. barra menu
    2. area di lavoro: il buffer
    3. riga di stato (Mode Line)
    4. minibuffer
  6. menu, scorciatoie e comandi ``complessi''
  7. help: Apropos, Key, Whereis (locate); Tutorial
  8. differenza tra buffer e file
  9. scrivere un piccolo testo e salvarlo su file (es ~/.plan)
  10. ``editare'' una directory: dired

Ripasso shell

  1. Ripassare la tabella sul reindirizzamento di input e output e sulla pipeline

Esempio dell'uso di xemacs, vmd e gnuplot: studio delle energie approssimate di varie conformazioni del cicloesano.

La molecola del cicloesano è costituita da 6 atomi di carbonio disposti ad anello con 2 atomi di H legati a ciascun C. È una molecola flessibile: mantenendo gli stessi legami, gli angoli tra di essi possono cambiare producendo diverse ``conformazioni'', tra le quali quelle cosiddette ``a sedia'', ``a barca'' e ``avvitata (twisted)'':

\includegraphics{chex1.ps}\includegraphics{chexb.ps}\includegraphics{chextb.ps}

  1. Copia del file con le coordinate e preparazione del file con le energie:

    1. Creare la directory cicloesano nella vostra home directory.
    2. Portarsi sulla directory ~infochim/PUB/cicloesano. Essa contiene il file delle coordinate e le energie della molecola in 35 diverse conformazioni e un programma per l'estrazione delle energie da questo file. N.B. Le energie sono state calcolate in modo approssimato e non corrispondono a quelle attualmente note.
    3. Selezionare le righe del file contenenti le energie, dando il comando

      grep HEAT cyclohexane_movie.xyz
    4. costruire una pipeline: passare l'output del precedente comando come input del programma ./cyclo-print-energy (notare i caratteri ./ prima del nome del comando!).
    5. redirigere l'output della precedente pipeline sul file ~/cicloesano/cyclo.dat
    6. copiare il file cyclohexane_movie.xyz sulla directory ~/cicloesano con il nome cyclo.xyz
  2. Visualizzazione delle varie conformazioni della molecola:

    1. portarsi sulla directory ~/cicloesano/ e lanciare il comando vmd in background.
    2. aprire il file cyclo.xyz (nella finestra ``VMD Main'' scegliere ``File/New Molecule...'')
    3. Ruotare la molecola trascinando il mouse in modo che sia visibile la conformazione ``a sedia'' di partenza.
    4. Scegliendo Mouse/Label/Atoms e Graphics/Labels, marcare gli atomi di carbonio 2(index=1) e 5(index=4).
    5. Scegliendo Mouse/Label/Bonds marcare ora la distanza tra i due atomi. La distanza verrà rappresentata sulla molecola con una linea spezzata e un valore
    6. Scorrere tutte le 35 istantanee (0-34) della molecola nelle varie conformazioni. Notare che il valore della distanza si aggiorna dinamicamente
  3. Diagramma delle energie delle varie conformazioni:

    1. Dalla directory ~/cicloesano/ lanciare il programma gnuplot
    2. diagrammare i dati del file cyclo.dat, energia conformazionale in funzione del numero d'ordine dell'istantanea, dando il comando

      plot 'cyclo.dat' using 0:1
      I punti formano una curva con un minimo all'inizio, uno secondario nel mezzo, e uno alla fine.

    3. Osservando i punti diagrammati e contemporaneamente scorrendo le istantanee su jmol determinare quali sono i valori della distanza 2-5 ai quali si hanno il primo, il secondo e il terzo minimo.
    4. editare il file ~/cicloesano/cyclo.min con xemacs e riportarvi questi valori di minimo della distanza 2-5. Es:

      # distanza  energia
      
        2.853     -38.67
        2.666     -35.42
        2.860     -38.71
      
    5. uscire da gnuplot dando exit