Department of Natural Sciences The Hebrew University of Jerusalem The Open University of Israel Shoham - The Center for Technology in Distance Education home page Continuous Symmetry Measures

מחשבוני הסימטריה - עזרה טכנית

מחשבוני הסימטריה מאפשרים חישוב מקוון של מרחקה של מולקולה נתונה מסימטריה מושלמת. אפשרויות החישוב כוללות: מרחק מכירליות (CCM), מרחק מאלמנטי סימטריה בסיסיים (שיקוף וסיבוב) (CSM) ומרחק מצורה מרחבית מוגדרת (CShM) . לחצו כאן לקבלת רקע תיאורטי על סוגי החישוב השונים. הסבר מפורט על שימוש באתר CoSyM ניתן למצוא כאן.

האתר מבוסס על דף html ובו משולבת תוכנת Jmol לצפייה במולקולות באופן תלת-ממדי. לחצו כאן לעזרה טכנית על תוכנת Jmol.

נקודת המוצא לחישוב מדדי הסימטריה למולקולה נתונה הוא קובץ של המולקולה בפורמט pdb (לחצו כאן להגדרת פורמט pdb). במידה ובמולקולה יש אטומי מימן רבים, מומלץ למחוק אותם לפני החישוב כדי לקצר את זמן החישוב. לקישור לתוכנות מתאימות לחצו כאן.

1. מסך מחשבוני הסימטריה
2. העלאת מולקולה
3. הגדרת החישוב
4. חישוב מדד הכירליות הרציף (CCM)
5. חישוב מדד הסימטריה הרציף לאלמנטי סימטריה בסיסיים (CSM)
6. חישוב מדד הסימטריה הרציף לצורה (CShM)
7. חישוב מדד הסימטריה הרציף לחבורות נקודה ספציפיות

1. מסך מחשבוני הסימטריה
מסך מחשבוני הסימטריה מחולק לארבעה אזורים: אזור העלאת מולקולה, חלון Jmol לצפייה במולקולות, אזור חישוב שבו מגדירים את סוג החישוב וצופים בתוצאות וחלון היסטוריה שבו אפשר לעקוב אחר הנתונים. בכניסה הראשונית לאתר יופיעו במסך האזור של העלאת מולקולה והאזור של חלון Jmol. לאחר העלאת מולקולה, יופיעו במסך שאר האזורים. צילום מסך CoSyM מוצג לפניכם.

Screenshot of the CoSyM calculators page

2. העלאת מולקולה
להעלאת מולקולה לחצו על כפתור Browse שלמעלה משמאל ובחרו את הקובץ מתוך המחשב האישי. שימו לב כי הקובץ חייב להיות בפורמט pdb. לחצו על Display File והמתינו עד להופעת המולקולה בחלון Jmol (לחצו כאן לעזרה על Jmol). לאחר שעלתה המולקולה מופיע שם הקובץ שבחרתם מעל לחלון ה-Jmol. כמו כן יופיעו כפתורי בחירת סוג החישוב באזור החישוב, למעלה מימין שמוצגים להלן:

Calculation type buttons

3. הגדרת החישוב
כפתורי בחירת סוג החישוב כוללים ארבע אפשרויות, אך רק שלוש מהן פעילות. בחרו את סוג החישוב הרצוי באמצעות לחיצה על הכפתור המתאים. לכל אחד מהחישובים יופיע כעת תפריט נפרד להגדרת החישוב באזור שמתחת לכפתורי בחירת סוג החישוב. בחלון ההיסטוריה תוכלו לעקוב אחר האפשרויות שבחרתם ואחר החישובים שביצעתם.

4. חישוב מדד הכירליות הרציף
חישוב הכירליות עונה על השאלה עד כמה המולקולה כירלית או עד כמה המולקולה רחוקה ממבנה אכירלי. לחצו על כפתור Chirality ולאחר מכן על Run Chirality Calculation. המתינו לקבלת התוצאה המופיעה מתחת לכותרת Result מעל חלון ההיסטוריה או לחצו על cancel להפסקת החישוב. מומלץ להעתיק את התוצאה לדף לפני המשך החישובים.

שימו לב! כחלק מהחישוב המבנה המקורי עובר נירמול, כך שלאחר החישוב יופיעו המבנה המקורי והמבנה המחושב על אותה סקלה. תצוגת המולקולה לאחר החישוב היא של המבנה המקורי המנורמל. תצוגה זו מתבטאת ב"כיווץ" המולקולה ביחס למקור. כיווץ זה לא מפריע לביצוע חישובים נוספים בעבור אותה מולקולה, אך יש לזכור כי אורכי הקשר של המבנה המנורמל אינם נכונים מבחינה כימית. להצגת המולקולה המקורית ניתן ללחוץ על Display File. במקרה זה נמחק המידע בחלון ההיסטוריה.

5. חישוב מדד הסימטריה הרציף לאלמנטי סימטריה בסיסיים
חישוב המרחק מאלמנטי סימטריה בסיסיים: C2 או σ, מתאפשר באמצעות לחיצה על הכפתור Symmetry Elements. מתחת לכפתורי סוגי החישוב יופיעו כעת כפתורים חדשים של אלמנטי הסימטריה:

(שימו לב כי הכפתור i עדיין לא פעיל). בחרו את אחד מאלמנטי הסימטריה שברצונכם לבדוק, לחצו על Next ואחר-כך על Run Calculation. המתינו לקבלת התוצאה המופיעה מתחת לכותרת Result מעל חלון ההיסטוריה או לחצו על cancel להפסקת החישוב. מומלץ להעתיק את התוצאה לדף לפני המשך החישובים.

שימו לב! כחלק מהחישוב המבנה המקורי עובר נירמול, כך שלאחר החישוב יופיעו המבנה המקורי והמבנה המחושב על אותה סקלה. תצוגת המולקולה לאחר החישוב היא של המבנה המקורי המנורמל. תצוגה זו מתבטאת ב"כיווץ" המולקולה ביחס למקור. כיווץ זה לא מפריע לביצוע חישובי סימטריה נוספים בעבור אותה מולקולה, אך יש לזכור כי אורכי הקשר של המבנה המנורמל אינם נכונים מבחינה כימית. להצגת המולקולה המקורית ניתן ללחוץ על Display File. במקרה זה נמחק המידע בחלון ההיסטוריה.

תצוגה גרפית של התוצאות
ניתן להציג את המולקולה המחושבת - המולקולה בעלת הסימטריה הרצויה הקרובה ביותר למולקולה המקורית - בעזרת הכפתורים שמופיעים מתחת לחלון Jmol:

1. - תצוגת המולקולה המקורית המנורמלת.
2. - תצוגת המולקולה המחושבת בעלת הסימטריה הרצויה.
3. - התחלת האנימציה: מעבר בין המולקולות המקורית והמחושבת.
4. - הפסקת האנימציה.

לשמירת המבנה המחושב כקובץ ניתן להיעזר בתפריט Jmol. בקובץ שנשמר יופיעו הנתונים של המבנה המקורי (model1) והמבנה המחושב (model2). כדי לקבל רק את המבנה המחושב, יש להיכנס לנתוני הקובץ בעזרת תוכנה כדוגמת Notepad ולהפריד בין המבנים. שימו לב כי המבנה המחושב חסר משמעות כימית.

6. חישוב מדד הסימטריה הרציף לצורה
חישוב מדד הסימטריה הרציף לצורה מאפשר לאמוד את המרחק של המבנה המרחבי של המולקולה מפוליהדר מוגדר כגון טטראהדר, ריבוע מישורי, פריזמה משולשת, אוקטאהדר ועוד. חישוב המרחק מצורה מתעלם מההבדלים הכימיים בין האטומים ומתייחס אליהם כאל נקודות גאומטריות במרחב. להתחלת החישוב לחצו על כפתור Shape. בשלב זה תופיע השאלה "האם קיים במולקולה אטום מרכזי?" בחרו yes/no בהתאם למולקולה. בשלב הבא עליכם לציין את מספר הקדקודים של המבנה (ללא האטום המרכזי). בחרו את המספר המתאים.

כעת עליכם לבחור בפוליהדר שביחס לסימטריה שלו אתם מעוניינים בחישוב המרחק. לדוגמה עבור 6 קודקודים מתקבלים 4 מבנים גאומטריים שונים:

בחרו את הצורה המתאימה - אוקטהדר או אחת מהפריזמות המשולשות. שימו לב! שם הפוליהדר מופיע כאשר מציבים את העכבר על כל אחת מהצורות. בשלב הסופי תתבקשו לעבור על חלון ההיסטוריה ולוודא שכל הפרמטרים שהכנסתם הם נכונים. ניתן לשנות את הבחירה באמצעות לחיצה על כפתור Back. להמשך לחצו על Next ולאחר מכן על Run Calculation. המתינו לקבלת התוצאה המופיעה מתחת לכותרת Result מעל חלון ההיסטוריה או לחצו על cancel להפסקת החישוב. מומלץ להעתיק את התוצאות לדף לפני המשך החישובים.

שימו לב! כחלק מהחישוב המבנה המקורי עובר נירמול, כך שלאחר החישוב יופיעו המבנה המקורי והמבנה המחושב על אותה סקלה. תצוגת המולקולה לאחר החישוב היא של המבנה המקורי המנורמל. תצוגה זו מתבטאת ב"כיווץ" המולקולה ביחס למקור. כיווץ זה לא מפריע לביצוע חישובי סימטריה נוספים בעבור אותה מולקולה, אך יש לזכור כי אורכי הקשר של המבנה המנורמל אינם נכונים מבחינה כימית. להצגת המולקולה המקורית ניתן ללחוץ על Display File. במקרה זה נמחק המידע בחלון ההיסטוריה.

7. חישוב מדד הסימטריה הרציף לחבורות נקודה ספציפיות
ניתן לחשב את המרחק של מולקולה נתונה מחבורות נקודה מסוימות. האפשרויות הפעילות כעת הן רק דרך חישובים אחרים:

  1. בעזרת חישוב המרחק מאלמנטי סימטריה ניתן לחשב את המרחק מהחבורות C2 ו-Cs .
  2. בעזרת חישוב המרחק מצורה ניתן לחשב מרחק מחבורות סימטריה של פוליהדרונים לדוגמה: ריבוע מישורי (בסימטריית D4h), טטראהדר (בסימטריית Td), אוקטאהדר (בסימטריית Oh) ועוד. חישוב זה הוא גאומטרי בלבד ומתעלם מההבדלים הכימיים בין האטומים.




all rights reserved The Open University of Israel.