การศึกษาเชิงคำนวณของ copper (II) complex ซึ่งเป็นแบบจำลอง active site ของเอนไซม์ catechol
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ทัศน์พล ติรศุทธ, ภูมิพัฒน์ เลาหวิโรจน์, ปารีส นิลทลักษณ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สาโรจน์ บุญเส็ง
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
เอนไซม์ catechol oxidase เป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา catechol oxidase ซึ่งเป็นการเปลี่ยน o-diphenol เป็น o-quinone โดยเอนไซม์นี้สามารถพบได้อย่างแพร่หลายและมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยา เช่น การสังเคราะห์รงควัตถุต่างๆ รวมถึงการสังเคราะห์สารสื่อประสาท ปฏิกิริยาเคมีของเอนไซม์ชนิดนี้เกิดขึ้นที่บริเวณ active site ของเอนไซม์ซึ่งมีโครงสร้างเป็น copper(II) complex โครงงานนี้จึงศึกษาโครงสร้าง copper(II) complex ในฐานะตัวแทนของเอนไซม์ชนิดนี้ต่อไป จากข้อมูลที่ศึกษาพบว่ากลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีและกระบวนการทำงานของ copper(II) complex ในเอนไซม์ catechol oxidase ยังไม่มีการศึกษาอย่างชัดเจนและระเบียบวิธีที่เหมาะสมในการศึกษาโครงสร้างโมเลกุลดังกล่าวยังไม่ทราบแน่นอน ดังนั้นในโครงงานนี้จะศึกษาหาระเบียบวิธีที่เหมาะสมที่สุดในการศึกษาโครงสร้างของ copper(II) complex ซึ่งเป็นตัวแทนของ active site ของเอนไซม์ catechol oxidase ด้วยวิธี Density Function Theory (DFT) การเปรียบเทียบระเบียบวิธีที่เหมาะสมที่สุดการคำนวณ จะทำการวิเคราะห์ความคลาดเคลื่อนจากการคำนวณระยะห่างระหว่างอะตอม ความยาวพันธะ และความยาวพันธะระหว่างคอปเปอร์ (Cu) และอะตอมโดยรอบ โดยการใช้ค่า Mean Signed Error (MSE) และ Mean Unsigned Value (MUE) และจะศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาของ copper(II) complex ในปฏิกิริยา catechol oxidase โดยการนำเสนอสารมัธยันต์และสารเชิงซ้อนกัมมันต์ที่คาดว่าเป็นไปได้ใน catalytic cycle ของปฏิกิิริยาและทำการตรวจสอบโดยคอมพิวเตอร์โดยใช้ระเบียบวิธีที่เหมาะสม จากการศึกษาหาระเบียบวิธีที่เหมาะสมในการศึกษาโครงสร้างโมเลกุลโดยทำการวิเคราะห์ความคลาดเคลื่อนและการเปรียบเทียบเวลาที่ใช้ในการคำนวณ ทำให้ได้ระเบียบวิธีที่เหมาะสมที่สุดคือ M06L และเบซีสเซต 6-31+G(d,p) สำหรับอะตอมต่าง ๆ ในโครงสร้างโมเลกุล ยกเว้นโลหะ Cu ใช้ SDD (6-31+G(d,p)[SDD]) การศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยามี 3 ขั้นตอนหลักดังนี้ 1. hydrogen migration 2. oxidation 3. dehydration