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.
Dersin İçeriği
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.
Dersin Öğrenme Kazanımları
Öğretim Yöntemleri
Ölçme Yöntemleri
Moleküler mekanik ve kuantum mekaniği arasındaki farkları değerlendirir.
10, 12, 13, 14, 16, 2, 21, 4, 6
A, F
Moleküler dinamik simülasyonlarında kullanılan kuvvet alanları, su modellerine uygun parametre setine karar verir
10, 12, 13, 16, 2, 20, 21, 3, 4
A
Linux işletim sisteminde bulunan temel komutları kullanır.
12, 13, 19, 3, 6
F
Yüksek başarımlı hesaplama kaynaklarını kullanarak simülasyon yapar
10, 12, 13, 2, 20
F
Moleküler dinamik simulasyonu yapar
10, 12, 13, 20, 21, 6
F
Hesaplamalı biyofizik alanı ile ilgili bir bilimsel problemin çözümünde hangi metodun uygun olduğuna karar verir.
10, 12, 13, 16, 2, 21, 4, 6
F
Moleküler dinamik simulasyonu sonuçlarını analiz eder.
10, 12, 13, 2, 20, 21, 6
Biyolojik sistemleri hesaplamalı yöntemler kullanarak modeller ve analiz eder.
10, 12, 13, 2, 20, 21
F
Öğretim Yöntemleri:
10: Tartışma Yöntemi, 12: Problem Çözme Yöntemi, 13: Örnek Olay Yöntemi, 14: Bireysel Çalışma Yöntemi, 16: Soru - Cevap Tekniği , 19: Beyin Fırtınası Tekniği, 2: Proje Temelli Öğrenme Modeli, 20: Tersine Beyin Fırtınası Tekniği, 21: Benzetim/Simülasyon Tekniği, 3: Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, 4: Sorgulama Temelli Öğrenme Modeli, 6: Deneyimle Öğrenme Modeli
Ölçme Yöntemleri:
A: Klasik Yazılı Sınav, F: Proje Görevi
Ders Akışı
Sıra
Konular
Ön Hazırlık
1
Kuantum Kimyasına Giriş
2
Kuantum Kimyasal Hesaplamalarda Kullanılan Metotlara Genel Bakış
3
İstatistiksel Mekaniğe Giriş
4
Klasik ve Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Kullanıldığı Moleküler Dinamik Simülasyonlarının Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi
5
Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Kuvvet Alanları ve Bu Kuvvet Alanlarının Transfer Edilebilme Özelliklerinin İncelenmesi
6
Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Klasik ve Polarize Su Modellerinin Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi
7
Uzun menzilli etkileşimlerin hesaplanmasında kullanılan potansiyellerin türetilmesi
8
Metadinamik, termodinamik integrasyon ve semsiye modellemesi ile karşılaştırmalı olarak serbest enerji hesaplanması
9
Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Proteinlerin Konformasyonel Enerji Yüzeyi üzerine Etkisinin Uygulamalı olarak incelenmesi
10
Kuantum Mekanik ve Moleküler Mekanik Yardımıyla Oluşturulmuş Hibrit Potensiyellerin Protein Yapı ve Dinamiği üzerine Etkisinin İncelenmesi
11
Biyolojik Sistemlerde daha uzun süreli zaman ölçeklerine ulaşabilmek için kullanılan iri taneli modelleme yöntemlerinin incelenmesi
12
Serbest ve Serbest olmayan moleküler kenetleme sistemlerinin ve moleküler kenetleme hesaplarında suyun etkisinin incelenmesi
13
Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -I
14
Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -II
Kaynak
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.
Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
No
Program Yeterliliği
Katkı Düzeyi
1
2
3
4
5
1
Temel bilimleri, matematik ve mühendislik bilimlerini üst düzeyde anlar ve uygular, alanında en son gelişmeler dahil olmak üzere genişlemesine ve derinlemesine bilgi sahibidir.
X
2
Mühendisliğin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrar, yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşır.
X
3
Bir alanda en yeni bilgilere ulaşır ve bunları kavrayarak araştırma yapabilmek için gerekli yöntem ve becerilerde üst düzeyde yeterliğe sahiptir.
X
4
Bilime veya teknolojiye yenilik getiren, yeni bir bilimsel yöntem veya teknolojik ürün/süreç geliştiren ya da bilinen bir yöntemi yeni bir alana uygulayan kapsamlı bir çalışma yapar.
X
5
Akademik çalışmalarının çıktılarını saygın akademik ortamlarda yayınlayarak bilim ve teknoloji literatürüne katkıda bulunur.
X
6
Bilimsel, teknolojik, sosyal ve kültürel gelişmeleri değerlendirerek bilimsel tarafsızlık ve etik sorumluluk bilinciyle topluma aktarır.
X
7
Özgün bir araştırma sürecini bağımsız olarak algılar, tasarlar, uygular ve sonuçlandırır; bu süreci yönetir.
X
8
Bilimsel bilgi birikimini yazılı ve sözlü olarak etkin bir şekilde ifade eder, en az bir yabancı dilde Avrupa Dil Portföyü C1 Genel Düzeyinde iletişim kurar ve iletişim teknolojilerini ileri düzeyde kullanır
X
9
Uzmanlık alanındaki fikirlerin ve gelişmelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapar.
10
Mühendislik alanındaki bilimsel, teknolojik, sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtır, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunur ve toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerlerin gelişimini destekler.
X
Değerlendirme Sistemi
Katkı Düzeyi
Mutlak Değerlendirme
Ara Sınavın Başarıya Oranı
50
Genel Sınavın Başarıya Oranı
50
Toplam
100
AKTS / İşyükü Tablosu
Etkinlik
Sayı
Süresi (Saat)
Toplam İş Yükü (Saat)
Ders Saati
13
3
39
Rehberli Problem Çözme
6
2
12
Problem Çözümü / Ödev / Proje / Rapor Tanzimi
10
5
50
Okul Dışı Diğer Faaliyetler
0
0
0
Proje Sunumu / Seminer
13
4
52
Kısa Sınav (QUİZ) ve Hazırlığı
0
0
0
Ara Sınav ve Hazırlığı
6
5
30
Genel Sınav ve Hazırlığı
13
4
52
Performans Görevi, Bakım Planı
0
0
0
Toplam İş Yükü (Saat)
235
Dersin AKTS Kredisi = Toplam İş Yükü (Saat)/30*=(235/30)
8
Dersin AKTS Kredisi: *30 saatlik çalışma 1 AKTS kredisi sayılmaktadır.
Dersin Detaylı Bilgileri
Ders Tanımı
Ders
Kodu
Yarıyıl
T+U Saat
Kredi
AKTS
HESAPLAMALI BİYOFİZİK
BEBD1212971
Bahar Dönemi
3+0
3
8
Ders Programı
Perşembe 10:00-10:45
Perşembe 11:00-11:45
Perşembe 12:00-12:45
Ön Koşul Dersleri
Önerilen Seçmeli Dersler
Dersin Dili
İngilizce
Dersin Seviyesi
Doktora
Dersin Türü
Programa Bağlı Seçmeli
Dersin Koordinatörü
Doç.Dr. Özge ŞENSOY
Dersi Verenler
Doç.Dr. Özge ŞENSOY
Dersin Yardımcıları
Dersin Amacı
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.
Dersin İçeriği
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.
Dersin Öğrenme Kazanımları
Öğretim Yöntemleri
Ölçme Yöntemleri
Moleküler mekanik ve kuantum mekaniği arasındaki farkları değerlendirir.
10, 12, 13, 14, 16, 2, 21, 4, 6
A, F
Moleküler dinamik simülasyonlarında kullanılan kuvvet alanları, su modellerine uygun parametre setine karar verir
10, 12, 13, 16, 2, 20, 21, 3, 4
A
Linux işletim sisteminde bulunan temel komutları kullanır.
12, 13, 19, 3, 6
F
Yüksek başarımlı hesaplama kaynaklarını kullanarak simülasyon yapar
10, 12, 13, 2, 20
F
Moleküler dinamik simulasyonu yapar
10, 12, 13, 20, 21, 6
F
Hesaplamalı biyofizik alanı ile ilgili bir bilimsel problemin çözümünde hangi metodun uygun olduğuna karar verir.
10, 12, 13, 16, 2, 21, 4, 6
F
Moleküler dinamik simulasyonu sonuçlarını analiz eder.
10, 12, 13, 2, 20, 21, 6
Biyolojik sistemleri hesaplamalı yöntemler kullanarak modeller ve analiz eder.
10, 12, 13, 2, 20, 21
F
Öğretim Yöntemleri:
10: Tartışma Yöntemi, 12: Problem Çözme Yöntemi, 13: Örnek Olay Yöntemi, 14: Bireysel Çalışma Yöntemi, 16: Soru - Cevap Tekniği , 19: Beyin Fırtınası Tekniği, 2: Proje Temelli Öğrenme Modeli, 20: Tersine Beyin Fırtınası Tekniği, 21: Benzetim/Simülasyon Tekniği, 3: Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, 4: Sorgulama Temelli Öğrenme Modeli, 6: Deneyimle Öğrenme Modeli
Ölçme Yöntemleri:
A: Klasik Yazılı Sınav, F: Proje Görevi
Ders Akışı
Sıra
Konular
Ön Hazırlık
1
Kuantum Kimyasına Giriş
2
Kuantum Kimyasal Hesaplamalarda Kullanılan Metotlara Genel Bakış
3
İstatistiksel Mekaniğe Giriş
4
Klasik ve Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Kullanıldığı Moleküler Dinamik Simülasyonlarının Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi
5
Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Kuvvet Alanları ve Bu Kuvvet Alanlarının Transfer Edilebilme Özelliklerinin İncelenmesi
6
Moleküler Dinamik Simülasyonlarında Kullanılan Klasik ve Polarize Su Modellerinin Karşılaştırılmalı olarak İncelenmesi
7
Uzun menzilli etkileşimlerin hesaplanmasında kullanılan potansiyellerin türetilmesi
8
Metadinamik, termodinamik integrasyon ve semsiye modellemesi ile karşılaştırmalı olarak serbest enerji hesaplanması
9
Zenginleştirilmiş Örnekleme Tekniklerinin Proteinlerin Konformasyonel Enerji Yüzeyi üzerine Etkisinin Uygulamalı olarak incelenmesi
10
Kuantum Mekanik ve Moleküler Mekanik Yardımıyla Oluşturulmuş Hibrit Potensiyellerin Protein Yapı ve Dinamiği üzerine Etkisinin İncelenmesi
11
Biyolojik Sistemlerde daha uzun süreli zaman ölçeklerine ulaşabilmek için kullanılan iri taneli modelleme yöntemlerinin incelenmesi
12
Serbest ve Serbest olmayan moleküler kenetleme sistemlerinin ve moleküler kenetleme hesaplarında suyun etkisinin incelenmesi
13
Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -I
14
Hesaplamalı Biyofizik alanında kullanılan yöntemlerin güncel uygulamaları hakkında tartışma -II
Kaynak
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.
Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
No
Program Yeterliliği
Katkı Düzeyi
1
2
3
4
5
1
Temel bilimleri, matematik ve mühendislik bilimlerini üst düzeyde anlar ve uygular, alanında en son gelişmeler dahil olmak üzere genişlemesine ve derinlemesine bilgi sahibidir.
X
2
Mühendisliğin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrar, yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşır.
X
3
Bir alanda en yeni bilgilere ulaşır ve bunları kavrayarak araştırma yapabilmek için gerekli yöntem ve becerilerde üst düzeyde yeterliğe sahiptir.
X
4
Bilime veya teknolojiye yenilik getiren, yeni bir bilimsel yöntem veya teknolojik ürün/süreç geliştiren ya da bilinen bir yöntemi yeni bir alana uygulayan kapsamlı bir çalışma yapar.
X
5
Akademik çalışmalarının çıktılarını saygın akademik ortamlarda yayınlayarak bilim ve teknoloji literatürüne katkıda bulunur.
X
6
Bilimsel, teknolojik, sosyal ve kültürel gelişmeleri değerlendirerek bilimsel tarafsızlık ve etik sorumluluk bilinciyle topluma aktarır.
X
7
Özgün bir araştırma sürecini bağımsız olarak algılar, tasarlar, uygular ve sonuçlandırır; bu süreci yönetir.
X
8
Bilimsel bilgi birikimini yazılı ve sözlü olarak etkin bir şekilde ifade eder, en az bir yabancı dilde Avrupa Dil Portföyü C1 Genel Düzeyinde iletişim kurar ve iletişim teknolojilerini ileri düzeyde kullanır
X
9
Uzmanlık alanındaki fikirlerin ve gelişmelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapar.
10
Mühendislik alanındaki bilimsel, teknolojik, sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtır, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunur ve toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerlerin gelişimini destekler.
