Electronic couplings and on-site energies for hole transfer in DNA: systematic quantum mechanical/molecular dynamic study

The electron hole transfer (HT) properties of DNA are substantially affected by thermal fluctuations of the π stack structure. Depending on the mutual position of neighboring nucleobases, electronic coupling V may change by several orders of magnitude. In the present paper, we report the results of systematic QM/molecular dynamic (MD) calculations of the electronic couplings and on-site energies for the hole transfer. Based on 15 ns MD trajectories for several DNA oligomers, we calculate the average coupling squares 〈 V2 〉 and the energies of basepair triplets X G+ Y and X A+ Y, where X, Y=G, A, T, and C. For each of the 32 systems, 15 000 conformations separated by 1 ps are considered. The three-state generalized Mulliken-Hush method is used to derive electronic couplings for HT between neighboring basepairs. The adiabatic energies and dipole moment matrix elements are computed within the INDO/S method. We compare the rms values of V with the couplings estimated for the idealized B -DNA structure and show that in several important cases the couplings calculated for the idealized B -DNA structure are considerably underestimated. The rms values for intrastrand couplings G-G, A-A, G-A, and A-G are found to be similar, ∼0.07 eV, while the interstrand couplings are quite different. The energies of hole states G+ and A+ in the stack depend on the nature of the neighboring pairs. The X G+ Y are by 0.5 eV more stable than X A+ Y. The thermal fluctuations of the DNA structure facilitate the HT process from guanine to adenine. The tabulated couplings and on-site energies can be used as reference parameters in theoretical and computational studies of HT processes in DNA

Análisis de adopción, actividad y participación en aplicaciones SIG Libres: un estudio sobre GRASS, Quantum GIS y gvSIG basado en indicadores

A través del análisis de información pública del proyecto se han elaborado una serie de indicadores que permiten comparar el grado de adopción, actividad y participación en proyectos de software libre. Estos indicadores han sido desarrollados en base a información obtenida desde herramientas habituales en los proyectos (listas de correo, repositorios de código, etc) y que nos permiten reconstruir los patrones de comportamiento en los mismos

Fuzzy set Theory and Quantum Chemistry

Es discuteixen breument algunes consideracions sobre l'aplicació de la Teoria dels Conjunts difusos a la Química quàntica. Es demostra aqui que molts conceptes químics associats a la teoria són adequats per ésser connectats amb l'estructura dels Conjunts difusos. També s'explica com algunes descripcions teoriques dels observables quàntics es potencien tractant-les amb les eines associades als esmentats Conjunts difusos. La funció densitat es pren com a exemple de l'ús de distribucions de possibilitat al mateix temps que les distribucions de probabilitat quàntiques

Quantum similarity topological indices definition, analysis and comparison with classical molecular topological indices

Es mostra que, gracies a una extensió en la definició dels Índexs Moleculars Topològics, s'arriba a la formulació d'índexs relacionats amb la teoria de la Semblança Molecular Quàntica. Es posa de manifest la connexió entre les dues metodologies: es revela que un marc de treball teòric sòlidament fonamentat sobre la teoria de la Mecànica Quàntica es pot connectar amb una de les tècniques més antigues relacionades amb els estudis de QSPR. Es mostren els resultats per a dos casos d'exemple d'aplicació d'ambdues metodologies

Practical applications of quantum molecular similarity measures (QMSM): programs and examples

Es descriu l'aproximació de Capes Atòmiques dins de la teoria de la Semblança Molecular Quàntica. Partint només de dades teòriques, s'ha trobat una relació entre estructura molecular i activitat biològica per a diversos conjunts de molècules. Es descriuen els aspectes teòrics de la Semblança Molecular Quàntica i alguns exemples d'aplicació

Molecular quantum similarity in QSAR: applications in computer-aided molecular design

La present tesi està centrada en l'ús de la Teoria de Semblança Quàntica per a calcular descriptors moleculars. Aquests descriptors s'utilitzen com a paràmetres estructurals per a derivar correlacions entre l'estructura i la funció o activitat experimental per a un conjunt de compostos. Els estudis de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat són d'especial interès per al disseny racional de molècules assistit per ordinador i, en particular, per al disseny de fàrmacs. Aquesta memòria consta de quatre parts diferenciades. En els dos primers blocs es revisen els fonaments de la teoria de semblança quàntica, així com l'aproximació topològica basada en la teoria de grafs. Ambdues teories es fan servir per a calcular els descriptors moleculars. En el segon bloc, s'ha de remarcar la programació i implementació de programari per a calcular els anomenats índexs topològics de semblança quàntica. La tercera secció detalla les bases de les Relacions Quantitatives Estructura-Activitat i, finalment, el darrer apartat recull els resultats d'aplicació obtinguts per a diferents sistemes biològics.

A comparison of the reactivity of germylene and dimethylgermylene with some methylgermanes. Direct kinetic and quantum chemical studies

Time-resolved studies of germylene, GeH2, and dimethygermylene, GeMe2, generated by the 193 nm laser flash photolysis of appropriate precursor molecules have been carried out to try to obtain rate coefficients for their bimolecular reactions with dimethylgermane, Me2GeH2, in the gas-phase. GeH2 + Me2GeH2 was studied over the pressure range 1-100 Torr with SF6 as bath gas and at five temperatures in the range 296-553 K. Only slight pressure dependences were found (at 386, 447 and 553 K). RRKM modelling was carried out to fit these pressure dependences. The high pressure rate coefficients gave the Arrhenius parameters: log(A/cm(3) molecule(-1)s(-1)) = -10.99 +/- 0.07 and E-a = -(7.35 +/- 0.48) kJ mol(-1). No reaction could be found between GeMe2 + Me2GeH2 at any temperature up to 549 K, and upper limits of ca. 10(-14) cm(3) molecule(-1)s(-1) were set for the rate coefficients. A rate coefficient of (1.33 +/- 0.04) x 10(-11)cm(3) molecule(-1)s(-1) was also obtained for GeH2 + MeGeH3 at 296 K. No reaction was found between GeMe2 and MeGeH3. Rate coefficient comparisons showed, inter alia, that in the substrate germane Me-for-H substitution increased the magnitudes of rate coefficients significantly, while in the germylene Me-for-H substitution decreased the magnitudes of rate coefficients by at least four orders of magnitude. Quantum chemical calculations (G2(MP2,SVP)// B3LYP level) supported these findings and showed that the lack of reactivity of GeMe2 is caused by a positive energy barrier for rearrangement of the initially formed complexes. Full details of the structures of intermediate complexes and the discussion of their stabilities are given in the paper.

Surprisingly slow reaction of dimethylsilylene with dimethylgermane: time-resolved kinetic studies and related quantum chemical calculations

Time-resolved studies of silylene, SiH2, and dimethylsilylene, SiMe2, generated by the 193 nm laser flash photolysis of appropriate precursor molecules have been carried out to obtain rate constants for their bimolecular reactions with dimethylgermane, Me2GeH2, in the gas phase. SiMe2 + Me2GeH2 was studied at five temperatures in the range 299-555 K. Problems of substrate UV absorption at 193 nm at temperatures above 400 K meant that only three temperatures could be used reliably for rate constant measurement. These rate constants gave the Arrhenius parameters log(A/cm(3) molecule(-1) s(-1)) = -13.25 +/- 0.16 and E-a = -(5.01 +/- 1.01) kJ mol(-1). Only room temperature studies of SiH2 were carried out. These gave values of (4.05 +/- 0.06) x 10(-10) cm(3) molecule(-1) s(-1) (SiH2 + Me2GeH2 at 295 K) and also (4.41 +/- 0.07) x 10(-10) cm(3) molecule(-1) s(-1) (SiH2 + MeGeH3 at 296 K). Rate constant comparisons show the surprising result that SiMe2 reacts 12.5 times slower with Me2GeH2 than with Me2SiH2. Quantum chemical calculations (G2(MP2,SVP)//B3LYP level) of the model Si-H and Ge-H insertion processes of SiMe2 with SiH4/MeSiH3 and GeH4/MeGeH3 support these findings and show that the lower reactivity of SiMe2 with Ge-H bonds is caused by a higher secondary barrier for rearrangement of the initially formed complexes. Full details of the structures of intermediate complexes and the discussion of their stabilities are given in the paper. Other, related, comparisons of silylene reactivity are also presented.