Mot en beräkning av livets ursprung

​Avdelningen för Kemi och biokemi
Institutionen för Kemi och kemiteknik, Chalmers tekniska högskola 
 
Projektexamenskod: KBTX10-20-01
 
Bakgrund 
En av de mest fundamentala vetenskapliga frågeställningarna är hur uppkommer liv. Frågan är mycket interdisciplinär, men även i grund och botten kemisk: Hur kan relativt enkla molekyler reagera med varandra och bygga ett grundläggande maskineri som kan utvecklas vidare? Molekylerna som utgör möjliga byggstenar till sådana processer är många, och deras reaktionsprodukter är än fler. För att undersöka reaktionsmöjligheterna behöver vi i allt större utsträckning använda oss av datorsimuleringar för att beräkna hypotetiska materials egenskaper. Till vår hjälp har vi kvantmekaniken, vår mest exakta beskrivning av den atomära världen. Med hjälp av superdatorer kan vi idag beräkna hur tusentals elektroner och atomkärnor interagerar med varandra. Beräkningarnas exakthet är ofta jämförbara, eller av högre säkerhet, än vi kan mäta experimentellt. I en tid av ständigt ökande beräkningsresurser ökar även våra möjligheter. Se www.rahmlab.com för information om forskargruppen.
 
Problembeskrivning 
Aminosyror är en av livets mest väletablerade byggstenar. Biologiska processer sammanlänkar aminosyror till polypeptidkedjorna som är stommen i proteiner och enzym. Men hur skapades den första polypeptiden, innan det fanns liv? Kan vi finna en väg som förklarar hur polypeptider kan bildas från aminosyror utan att livets maskineri hjälper till? Som ett första steg kommer vi i det här projektet att beräkna hur aminosyror binder till vissa kristallytor. Målet med projektet är att undersöka hur inbindningsprocesser till speciella ytor kan förändra struktur och reaktivitet av aminosyror. Detta projekt kommer hjälpa forskning som syftar i samma riktning och förhoppningsvis leda till resultat som kan inkluderas i en vetenskaplig publikation.
 
Genomförande /Viktiga moment/teknikinnehåll  
1. Litteratur och databasstudier samt diskussion om vilka typer av system som kan/bör undersökas
2. Introduktion till programmen ORCA och Gaussian samt nödvändiga skript. Kvantkemiska beräkningar kommer ske i Linuxmiljö på Chalmers superdatakluster C3SE. 
3. Beräkning av aminosyror på vattenkluster och kristaller av vätecyanid. 
 
Speciella förkunskapskrav: Rekommendation: Oorganisk/organisk kemi, teoretisk kemi (minst två i gruppen behöver vara Kf studenter)
Möjlig målgrupp: Kf, K, Bt, F
Gruppstorlek: 4-6 studenter 
Förslagsställare/kontaktperson/huvudhandledare: Martin Rahm
Ev. förslag på examinator: Nikola Markovic

Publicerad: ti 29 okt 2019.