Nükleotid trifosfat moleküllerinin yoğunluk fonksiyon teorisi (DFT) kullanılarak analizi
Analysis of nucleotide triphosphate molecules using density function theory (DFT)
Yazar: YAVUZ EKİNCİOĞLU
Danışman: PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Adenozin trifosfat (ATP) molekülünün; konformasyonel analizi, geometri optimizasyonu, uyarılmış durumları, soğurma ve floresans (salma) spektrumları, moleküler orbitalleri, HOMO-LUMO enerji aralığı, doğal bağ orbitali (NBO), moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) analizi, kimyasal sertlik, elektronik kimyasal potansiyel, elektronegatiflik, elektrofilisiti indeksi ve termodinamik özellikleri incelenmiştir. İlk aşamada, Yoğunluk fonksiyonel teori (DFT) yöntemi kullanılarak Pyridine molekülünün geometrik yapı optimizasyonu ve elektron paramanyetik rezonans (EPR) özellikleri farklı çözücü etkilerine bağlı olarak hesaplanmıştır. Bu kapsamda, optimizasyon hesaplamaları için B3LYP baz seti ve EPR parametreleri hesaplamaları için ise TZVP baz seti kullanılmıştır. Daha sonra, ATP molekülünün konformasyon analizi, Merck Moleküler Kuvvet Alanı (MMFF) yöntemi kullanılarak, diğer özellikleri ise DFT ve zamana bağımlı fonksiyonel teori (TD-DFT) yöntemi ve 6-311 ++ G (d, p) /6-31 + G (d, p) baz setleri ve B3LYP fonksiyonelleri kullanılarak incelenmiştir. Protonlanmış ATP molekülü için tüm hesaplamalar hem gaz fazında hem de sulu çözeltide yapılmıştır. Molekülün çözücü etkileri Polarize Edilebilir Süreklilik Modeli (PCM) kullanılarak modellenmiştir.
Bu tez kapsamında DFT/TD-DFT PCM yöntemleri kullanılarak, ilk defa, hidrojen atomları ile stabilize edilmiş ATP molekülünün teorik olarak incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar biyoteknoloji, kanser araştırmaları, biyosensör geliştirme ve ATP protein etkileşme süreçlerin daha iyi anlaşılması ve yorumlanmasına katkı sağlayacaktır.

Abstract:
In this thesis, the Adenosine triphosphate (ATP) molecule were theoretically investigated due to conformational analysis, geometry optimization, excited states, absorption and fluorescence (emission) spectra, molecular orbitals, HOMO-LUMO energy gap, natural bond orbital (NBO), molecular electrostatic potential (MEP) analysis, chemical hardness, electronic chemical potential, electronegativity, electrophilicity index and thermodynamic properties. Firstly, the pyridine molecule was investigated due to conformational analysis, the geometric structure optimization and electron paramagnetic resonance (EPR) properties in different solvents using density functional theory (DFT) method.  In these calculations, the B3LYP base set and TZVP base set were used for the optimization and EPR parameters calculations, respectively.  Then, the Merck Molecular Force Field (MMFF) method was used to calculate the conformational analysis. Other features were investigated using DFT and time independent density functional theory (TD-DFT) method and 6-311 ++ G (d, p) / 6-31 + G (d, p) base sets and B3LYP functionalities. All calculations for the protonated ATP molecule were made in both gas phase and aqueous solution. The solvent effects of the molecule were investigated using the Polarizable Continuity Model (PCM).
In this thesis, theoretical investigation of ATP molecule stabilized with hydrogen atoms has been carried out using DFT / TD-DFT PCM methods for the first time. The results obtained will contribute to better understanding and interpretation of biotechnology, cancer research, biosensor development and ATP protein interaction processes.