Klasifikace ničeho - Analýza dutin v nanomateriálech

Bc. Veronika NAVRÁTILOVÁ

Diplomová práce

Classification Of Nothing - Analysis Of Cavities In Nanomaterials

Anotace:

Prázdné prostory uvnitř nanomateriálů, tedy de facto nic, výrazným způsobem ovlivňují chování těchto materiálů. Klasifikace ničeho, tedy dutin, kanálů či pórů tak může osvětlit důležité vlastnosti studovaného systému, obzvláště v případě hledání a popisu přístupových cest dopravujících molekuly napříč strukturou. Cílem této práce bylo hledání a klasifikace ničeho ve vybraných nanomateriálech s pomocí programu MOLE 2.0. Pro účely analýzy byly vybrány jak biologické nanostroje - enzymy cytochromy P450, tak i anorganické porézní nanomateriály - zeolity. Byly vybrány dvě rozsáhlé skupiny cytochromů P450, u kterých byly hledány fyzikálně-chemické vlastnosti jejich kanálů a to jednak bakteriální cytochromy P450 CAM a BM3, tak na straně druhé lidské cytochromy P450. BM3 a CAM se lišily obzvláště v počtu nalezených kanálů, přičemž u CAM bylo nalezeno velmi malé množství kanálů oproti BM3. Fyzikálně chemické vlastnosti jsou u těchto bakteriálních cytochromů P450 poměrně variabilní, což lze odůvodnit rozdílnostmi mezi jejich krystalovými strukturami. U lidských cytochromů P450 byla provedena analýza 82 krystalových struktur. Navíc byly mezi sebou porovnány i jednotlivé rodiny cytochromů P450. Jednotlivé rodiny lidských cytochromů P450 ve většině případů preferují pouze některé typy rodin kanálů, přičemž některé cytochromy P450 pak mají jen jeden typ kanálů. Nakonec byly u deseti vybraných struktur zeolitů analyzovány póry. Ty byly zkoumány především z hlediska geometrických vlastností, jako je délka nebo šířka hrdla. U každé struktury zeolitů se vyskytuje několik pórů v poměrně široké škále velikostí, přičemž se jejich vlastnosti odvíjí od strukturního uspořádání daného zeolitu. Program MOLE 2.0 tak umožňuje široké možnosti použití při analýze ničeho uvnitř nano- i biomateriálů.

Abstract:

Free spaces, nothing - inside the nanomaterials significantly affect behavior of these materials. Classification of nothing, cavities, channels or pores can elucidate important properties of studied system, especially in case of finding and describing access paths which transport molecules across the structure. The goal of this thesis was classification of nothing in chosen nanomaterials with aid of MOLE 2.0 program. Two types of biological nanodevices were chosen for analysis - enzymes cytochromes P450 and inorganic porous materials zeolites. Two wide groups of cytochromes P450 were chosen for analysis of physico-chemical properties of their channels: (i) bacterial cytochromes P450 CAM and BM3 and (ii) human cytochromes P450. The groups BM3 and CAM differed by number of found channels, whereas in CAM very small number of channels was found in contrary to BM3. Physico-chemical properties are fairly variable in these bacterial cytochromes P450, which can be explained by differences among their X-ray structures. Analysis of 82 X-ray structures of human cytochrome P450 was performed. In addition, particular cytochrome P450 families were compared with each other. Particular families of human cytochromes P450 prefer in most of cases only some types of channels whereas some cytochromes P450 contain only one type of channel. Finally, pores in ten zeolite structures were analyzed. The pores were described mostly with geometrical properties such as length or bottleneck radius. Every structure of zeolites has shown several pores with fairly wide range of sizes. These properties can be derived from structural arrangement of particular zeolite. In sum, MOLE 2.0 program has shown that it enables various usage in the analysis of nothing inside of nano- or bionanomaterials.

Klíčová slova

kavita, kanál, kapsa, pór, cytochromy P450, zeolity

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2013

Zveřejnit od: 16. 5. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 10. 6. 2013
• Vedoucí: RNDr. Karel Berka, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Chemie / Materiálová chemie