Minimisasi Energi Pemodelan Molekul

Di dalam pemodelan molekul, disebutkan istilah titik miimum pada permukaan energi, artinya pada posisi itu semua atom di dalam sistem molekul berada pada keadaan paling stabil. Setiap perpindahan dari minimum dapat berakibat terbentuknya konfigurasi molekul dengan energi lebih tinggi. Pada permukaan energi terdapat beberapa puncak maksimum dan puncak minimum, dan yang disebut dengan energi global minimum adalah puncak minimum yang memiliki nilai energi terendah. 

Untuk mendapakan konformasi molekul dengan energi paling stabil dilakukan perhitungan dengan algoritma minimisasi yaitu metode yang menggunakan derivatisasi energi, serta metode yang tidak menggunakan derivatisasi energi. 

Pemilihan metode algoritma minimisasi tergantung pada beberapa factor, diantaranya adalah persyaratan penyimpanan data dan komputasi, kecepatan perhitungan serta kehandalan metode algoritma tersebut. Di dalam pemodelan molekul, minimisasi energi sangat diperlukan antara lain untuk mencari konformasi molekul dan penyiapan system sebelum melakukan perhitungan lain, misalny perhitungan molecular Dynamics atau simulasi Monte Carlo.

Konformasi suatu molekul adalah kedudukan/posisi atom –atom dari suatu molekul di dalam ruangan. Terbentuknya konformasi terutama dsebabkan oleh rotasi atom-atom tersebut terhadap ikatan tunggal, oleh karena itu terbukti seringkali terbukti bahwa molekul yang memiliki banyak ikatan tunggal, dapat membentuk banyak konformasi daripada molekul yang banyak memiliki ikatan rangkap. Ikatan tunggal lebih mudah berotasi karena hanya memiliki elektron sigma, sedangkan ikatan rangkap lebih sulit berotasi karena selain memiliki elektron sigma, juga memiliki elektron pi yang menstabilkan ikatan rangkap tersebut. 

Jumlah konformasi dapat dapat diprediksi dengan menggunakan metode systematic conformational search, yang menghitng konformasi melalui setiap sdut dihedral ikatan tunggl molekul, sebagaimana dirumuskandengan persamaan dibawah ini:

Jumlah konformasi = (360/ϴ)ⁿ

Dimana ϴ dalah sudut dihedral molekul dan n adalah jumlah ikatan tunggal yang dapat berputar. Dengan menggunakan persamaan diatas, jika sudut dihedral suatu molekul adalah 28,8⁰ dan ikatan tunggal atau ikatan yang dapat berputar pada molekul berjumlah enam maka jumlah konformasi molekul terebut = 3.814.697 konfromer.  

            Metode lainnya adalah stochastic conformational search, yaitu dengan perhitungkan secara acak pada puncak minimum lokal permukaan energi potensial, oleh karena itu metode ini memiliki kecepatan perhitungan lebih tinggi dibandingkan dengan metode systemtic conformational search.

(Jutti Levita dan Resmi Mustarichie .2011.”pemodelan Molekul dalam Kimia Medisinal”)

 

Tweet