HESAPLAMALI BİYOFİZİK

AMAÇ

Bu dersin amacı, öğrencilerin, moleküler modelleme, moleküler doklama, moleküler dinamik simulasyon tekniklerini kullanarak, bu tekniklerde kullanılan parametrelerin kullanımına doğru şekilde karar vererek, öğrencilere ilgili biyolojik problemleri çözebilme yetisini kazandırmaktır. Ayrıca, öğrencilerin bu dersin sonunda kendi başlarına moleküler dinamik simulasyon yapabilmeleri de beklenmektedir.

İÇERİK

Bu ders; Kuantum Kimyasına Giriş ,Kuantum Kimyasal Hesaplamalarda Kullanılan Metotlara Genel Bakış,İstatistiksel Mekaniğe Giriş,Klasik ve Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Kullanıldığı Moleküler Dinamik Simülasyonlarının Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi,Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Kuvvet Alanları ve Bu Kuvvet Alanlarının Transfer Edilebilme Özelliklerinin İncelenmesi,Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Klasik ve Polarize Su Modellerinin Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi,Uzun menzilli etkileşimlerin hesaplanmasında kullanılan potansiyellerin türetilmesi ,Metadinamik, termodinamik integrasyon ve semsiye modellemesi ile karşılaştırmalı olarak serbest enerji hesaplanması ,Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Proteinlerin Konformasyonel Enerji Yüzeyi üzerine Etkisinin Uygulamalı olarak incelenmesi,Kuantum Mekanik ve Moleküler Mekanik Yardımıyla Oluşturulmuş Hibrit Potensiyellerin Protein Yapı ve Dinamiği üzerine Etkisinin İncelenmesi,Biyolojik Sistemlerde daha uzun süreli zaman ölçeklerine ulaşabilmek için kullanılan iri taneli modelleme yöntemlerinin incelenmesi,Serbest ve Serbest olmayan moleküler kenetleme sistemlerinin ve moleküler kenetleme hesaplarında suyun etkisinin incelenmesi,Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -I,Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -II; konularını içermektedir.

1. 1

   Different aspects between molecular mechanics and quantum mechanics are understood and the student can decide which method is appropriate for solving a given biological problem.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Örnek Olay Yöntemi, Bireysel Çalışma Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Kavram Haritası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Proje Görevi

2. 2

   The force-fields as well as water models which are needed to perform a molecular dynamics simulation can be determined.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Bireysel Çalışma Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Tersine Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, Kavram Haritası Tekniği · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav

3. 3

   Knowledge can be gathered related to the basic commands used in Linux.

   Öğretim yöntemi: Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Soru - Cevap Tekniği, Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Proje Görevi

4. 4

   A molecular dynamics simulation can be started on the clusters.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Tersine Beyin Fırtınası Tekniği · Değerlendirme: Proje Görevi

5. 5

   Molecular dynamics simulations can be performed

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Tersine Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Proje Görevi

6. 6

   Select the optimum technique can be proposed to solve a problem related to computational biophysics.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Bireysel Çalışma Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Kavram Haritası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Proje Görevi

7. 7

   Analyzes molecular dynamics simulation results.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Tersine Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Proje Temelli Öğrenme Modeli

8. 8

   Biological systems can be modelled by computational biophysics methods and the results can be interpreted.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Tersine Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Proje Görevi

HAFTALIK PLAN

1. HAFTA 1

   Kuantum Kimyasına Giriş

2. HAFTA 2

   Kuantum Kimyasal Hesaplamalarda Kullanılan Metotlara Genel Bakış

3. HAFTA 3

   İstatistiksel Mekaniğe Giriş

4. HAFTA 4

   Klasik ve Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Kullanıldığı Moleküler Dinamik Simülasyonlarının Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi

5. HAFTA 5

   Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Kuvvet Alanları ve Bu Kuvvet Alanlarının Transfer Edilebilme Özelliklerinin İncelenmesi

6. HAFTA 6

   Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Klasik ve Polarize Su Modellerinin Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi

7. HAFTA 7

   Uzun menzilli etkileşimlerin hesaplanmasında kullanılan potansiyellerin türetilmesi

8. HAFTA 8

   Metadinamik, termodinamik integrasyon ve semsiye modellemesi ile karşılaştırmalı olarak serbest enerji hesaplanması

9. HAFTA 9

   Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Proteinlerin Konformasyonel Enerji Yüzeyi üzerine Etkisinin Uygulamalı olarak incelenmesi

10. HAFTA 10

    Kuantum Mekanik ve Moleküler Mekanik Yardımıyla Oluşturulmuş Hibrit Potensiyellerin Protein Yapı ve Dinamiği üzerine Etkisinin İncelenmesi

11. HAFTA 11

    Biyolojik Sistemlerde daha uzun süreli zaman ölçeklerine ulaşabilmek için kullanılan iri taneli modelleme yöntemlerinin incelenmesi

12. HAFTA 12

    Serbest ve Serbest olmayan moleküler kenetleme sistemlerinin ve moleküler kenetleme hesaplarında suyun etkisinin incelenmesi

13. HAFTA 13

    Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -I

14. HAFTA 14

    Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -II

DEĞERLENDİRME

• Ara Sınavın Başarıya Oranı50%
• Genel Sınavın Başarıya Oranı50%

İŞ YÜKÜ

KAYNAKLAR

• Frenkel and Smit, Understanding Molecular Simulation : From Algorithms to Applications, , Academic Press, Computational Science Series Sunum
• 1) Frenkel and Smit, Understanding Molecular Simulation : From Algorithms to Applications, , Academic Press, Computational Science Series 2)Allen and Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press 3)Zhou, Molecular Modeling at the Atomic Scale, CRC Press, Taylor & Francis.

ÖĞRETİM ELEMANLARI

• Assoc.Prof. Özge ŞENSOYKOORDİNATÖR
• Assoc.Prof. Özge ŞENSOY