Homepage zur Vorlesung 'Biomoleküle: Datenbanken, Darstellungen und Rechnungen'
Ich bin jetzt and der Universität von Minho, Braga, Portugal. Deshalb wird diese Vorlesung in der Zukunft nicht mehr in Jena gehalten. Ich werde aber die Seiten weiterhin aktualisieren.
Die Möglichkeiten zur Verwendung von Computern zur Darstellung von Biomolekülen und zur Durchführung von Rechnungen, z.B. zur Moleküldynamik oder Docking ist in den letzten Jahren signifikant verbessert worden. Das Ziel dieser Vorlesung mit Übungen ist es, eine Einführung in die Möglichkeiten einiger der Programme zu geben, die diese Funktionen erfüllen. Die vorgestellten Programme sind allesamt frei erhältlich, was den Teilnehmern auch die Installation auf dem eigenen Rechner ermöglicht.
Die verwendeten Programme und Resourcen sind auf einer separaten Seite zusammengestellt. Im Rahmen der Vorlesung werden bestimmte Klassen von Proteinen wie Chromoproteine, Protein - Nukleinsäurekomplexe, Antikörper oder engineerte Proteine schwerpunktmässig behandelt, aber die erlernten Techniken können natürlich auf alle Biomoleküle angewandt werden.
Einzelheiten
Ursprünglich war diese Lehrveranstaltung Teil der Vorlesung "Biophysikalische Chemie I und II" von R. Glaser, K.O. Greulich and P. Schellenberg, und einige der Beispiele werden auch besonders in dieser Vorlesung behandelt. Weiterhin sind die hier erlernten Techniken sinnvoll in Verbindung mit der Vorlesung "Molekulare Strukturbiologie" von M. Görlach und mit anderen Vorlesungen in Jena einzusetzen. Die Teilnahme ist aber unabhängig von o.g. Vorlesungen und jedermann ist willkommen.
Die Lehrveranstaltung wird als 2 - 3 -stündige Vorlesung mit Übungen pro Woche angeboten. Jedem Teilnehmer steht dabei ein Computer zur Verfügung. Es wird typischerweise zuerst eine hands-on Einführung in das jeweilige Thema gegeben und anschliessend können die Teilnehmer die erlernten Techniken ausprobieren und selbständig anwenden. Aufgrund der Regulierungen im Multimediazentrum wird mit dem Betriebssystem WinXP gearbeitet. Dies hat den Vorteil, dass die meissten Benutzer damit vertraut sind, aber den Nachteil, dass bestimmte wissenschaftliche Programme eher unter Unix implementiert sind und daher nicht zur Verfügung stehen. Auch gängige Verfahren wie das Arbeiten mit shells und batchfiles sind dadurch nicht mäglich.
Zuerst wird eine Einführung in verschiedene Internet -Datenbanken gegeben, vor allem in die 'Protein Data Bank', in der die Koordinatenfiles aller Proteine gespeichert sind, deren Struktur bekannt ist. Der Schwerpunkt der Lehrveranstaltung liegt dann auf der Visualisierung biologischer Makromoleküle. Das dazu bevorzugt verwendete Programm ist 'Visual Molecular Dynamics' (VMD) von der University of Illinois at Urbana-Champain und das dazu korrespondierende Moleküldynamikpaket NAMD. Zusätzlich werden Rasmol, Pymol und ähnliche Programme sowie das Plug-in Programm Chime vorgestellt. Weiterhin wird eine Einführung in Proteindynamik und Protein -Wechselwirkungs -Berechnungen gegeben, z.B. anhand von Programmen wie NAMD und Hex.
Ein kurzer Überblick zu quantenmechanischen Berechnungen an kleinen Moleülen wird ebenfalls gegeben. Dazu kommt die graphische Benutzeroberfläche Oscail in Verbindung mit Mopac6 , Gamess und Tinker zum Einsatz. Die Durchführung dieses Teiles der Lehrveranstaltung wird den spezifischen Interessen der Teilnehmer angepasst.
Maximal 24 Computers stehen zur Verfügung, und man kann auch seinen eigenen Laptop mitbringen. Die meissten Programme laufen auch unter MacOS und Linux. Obwohl alle Programme für die Lehre und Forschung kostenlos sind, muss man sich bei einigen registrieren (z.B. VMD, Molekel, Hex). Ich bin gerne bei der Installation auf einem privaten Rechner behilflich, aber erst nach Registrierung.
Es wird weiterhin dringend empfohlen, einen USB -Stick oder ein anderes Datenspeichermedium zur Vorlesung mitzubringen. Am Ende der Vorlesung wird eine CD mit Vorlesungsskript, pdb -files, den Skriptfiles der Programme, den Benutzerhandbüchern etc. an die Teilnehmer der Lehrveranstaltung ausgegeben.
