从头计算研究乙酰胆碱构象和分子静电势
从头计算分子动力学方法及其应用
收稿日期:2004-12-21基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Y2003A01)和石油科技中青年创新基金(04E7038)作者简介:蓝建慧(1979-),女(汉族),山东即墨人,硕士研究生,专业方向为计算物理。
文章编号:100025870(2005)0420143204综述从头计算分子动力学方法及其应用蓝建慧,卢贵武,黄乔松,李英峰,朱 阁(中国石油大学物理科学与技术学院,山东东营257061)摘要:从头计算分子动力学方法把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合起来,使电子的极化效应及化学键的本质均可用计算机分子模拟方法进行研究,是目前计算机模拟实验中最先进、最重要的方法之一。
文章简述了从头计算分子动力学方法的基本原理,介绍了该方法在水、水溶液及其他氢键液体的结构与动力学研究中的应用。
关键词:从头计算;密度泛函理论;分子动力学;计算机分子模拟中图分类号:O 35 文献标识码:AMethod of ab initio molecular dynamics and its applicationsLAN Jian 2hui ,L U Gui 2wu ,HUAN G Qiao 2song ,L I Y ing 2feng ,ZHU G e(College of Physics Science and Technology in China U niversity of Pet roleum ,Dongying 257061,China )Abstract :The ab initio molecular dynamics method ,which combines the density functional theory with the molecular dy 2namics methodology ,made it convenient to study the electronic polarization effects and the nature of the chemical bonds in term of the computer molecular simulation.The method is one of the most im portant and advanced com puter simulation ex 2periment methods.The basic principle of the ab initio molecular dynamics method and its applications in structure and dy 2namics research of liquid water ,aqueous solutions and other hydrogen 2bond liquids were introduced.K ey w ords :ab initio ;density functional theory ;molecular dynamics ;computer molecular simulation 现代凝聚态理论研究应用最普遍的方法之一是分子动力学(MD )方法。
从头计算分子动力学基本理论和高级方法
从头计算分子动力学基本理论和高级方法Dominik MarxAb Initio MolecularDynamicsBasic Theory and Advanced Methods2009；584ppHardbackISBN9780521898638D. Marx等著从头计算分子动力学方法或称为第一原理分子动力学，是对分子作经典与量子混合处理的一种方法，其基本思想最早是由Paul Enrenfest 提出来的，他把原子核视为经典粒子而把电子仍作为量子对象，实质是一种平均场理论。
其后，发展成著名的Born?Oppenheimo "绝热分子动力学"，广泛地应用于量子化学和一些少体问题的研究工作。
1985年R.Car 和M. Parrinello 把两者的优点以优化的方法结合起来，极大地提高了这一方法的应用能力和使用范围，因而受到普遍的重视。
从头计算分子动力学通过统一处理分子动力学和电子结构理论把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合，使复杂分子体系和过程，包括化学反应以及电子的极化效应和化学键的本质等实际的计算机模拟领域发生了革命性改变。
本书第一次提供了这一快速增长领域涉及的方法及其广泛的应用范围，从基础理论直到先进的方法给出了协调一致的阐述，堪称是对研究生和研究人员的一部极具吸引力的教材。
它包含了各种从头分子动力学技术的系统推导，使读者能理解常用的方法，评估它们的优点和缺点。
本书还讨论了广泛使用的Car?Parrinello方法的特点，纠正了目前在研究文献中发现的各种错误。
此外，本书还详细地介绍了一些用于典型平面波的电子结构编码和程序设计的、使该领域的初学者容易理解并普遍使用的程序包，并使开发人员能够方便地改进它们的代码及添加新的功能。
除了前言和第1章开场白“为什么需要从头计算分子动力学”之外，本书的内容分为三大部分共10章，第一部分基本技巧，含第2-4章，2. 入门：统一MD和电子结构；3. 实现：使用平面波的基；4. 用平面波处理原子：精确的赝势。
药物分子设计
测定方法：摇瓶法、HPLC法和预测法（基团加和法和分子整体性质描述法）
3D-QSAR
4
3
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疏水性参数(lgP)
生物活性强度常常是用在一定的时间内达到同样效应时的浓度或剂量表示，如 半数有效浓度 EC50 半数抑制浓度IC50 半数致死量LD50 最低抑制浓度MIC
药物分子设计
从已知结构的受体(靶蛋白或活性位点) 和配体出发,通过化学计量学方法模拟分子的几何结构和分子间作用力来进行分子间相互作用识别并预测受体-配体复合物结构的方法称为分子对接。
分子对接的一般原理
分子对接是将已知三维结构数据库中的分子逐一放在靶标分子的活性位点处。通过不断优化受体化合物的位置、构象、分子内部可旋转键的二面角和受体的氨基酸残基侧链和骨架,寻找受体小分子化合物与靶标大分子作用的最佳构象,并预测其结合模式、亲和力和通过打分函数挑选出接近天然构象的与受体亲和力最佳的配体的一种理论模拟分子间作用的方法。
Hyperchem
Mac, Windows http://www. /
6.其它模块：RAYTRACE模块、RMS Fit、SEQUENCE编辑器、晶体构造器糖类构造器、构像搜寻、QSAR特性和脚本编辑器。 7.新的力场方法：Amber2、Amber 3、用于糖类的Amber、Amber94、Amber96。 8.ESR谱。 9.电极化率。 10.二维和三维势能图。 11.蛋白质设计。 12.电场。 13.梯度的图形显示。 其它功能：密度泛函理论（DFT）计算、NMR模拟、数据库、CHARMm蛋白质模拟、半经验方法TNDO、磁场中分子计算、激发态几何优化、MP2相关结构优化、新的芳香环图、交互式参数控制、增强的聚合物构造功能、新增基组等等。
高斯简介概率论与数理统计
物理学家、数学家卡尔·弗里德里希·高斯高斯[1]（Johann Carl Friedrich Gauss）（1777年4月30日—1855年2月23日），生于不伦瑞克，卒于哥廷根，德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家。
高斯被认为是最重要的数学家，有数学王子的美誉，并被誉为历史上伟大的数学家之一，和阿基米德、牛顿、欧拉并列，同享盛名。
高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭，1855年2月23日卒于哥廷根。
幼时家境贫困，但聪敏异常，受一贵族资助才进学校受教育。
1795～1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学，翌年因证明代数基本定理获博士学位。
从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。
高斯的成就遍及数学的各个领域，在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。
他十分注重数学的应用，并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。
1792年，15岁的高斯进入Braunschweig学院。
在那里，高斯开始对高等数学作研究。
独立发现了二项式定理的一般形式、数论上的“二次互反律”(Law of Quadra tic Reciprocity)、“质数分布定理”(prime numer theorem)、及“算术几何平均”(arithmetic-geometric mean)。
1795年高斯进入哥廷根大学。
1796年，19岁的高斯得到了一个数学史上极重要的结果，就是《正十七边形尺规作图之理论与方法》。
5年以后，高斯又证明了形如" Fermat素数"边数的正多边形可以由尺规作出。
1855年2月23日清晨，高斯于睡梦中去世。
生平高斯是一对普通夫妇的儿子。
他的母亲是一个贫穷石匠的女儿，虽然十分聪明，但却没有接受过教育，近似于文盲。
在她成为高斯父亲的第二个妻子之前，她从事女佣工作。
高斯简介——精选推荐
Gaussian的简介：Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件，可以研究：分子能量和结构，过渡态的能量和结构化学键以及反应能量，分子轨道，偶极矩和多极矩，原子电荷和电势，振动频率，红外和拉曼光谱，NMR，极化率和超极化率，热力学性质，反应路径。
计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态。
Gaussian 03还可以对周期边界体系进行计算。
Gaussian是研究诸如取代效应,反应机理,势能面和激发态能量的有力工具。
功能①基本算法②能量③分子特性④溶剂模型Gaussian03新增加的内容①新的量子化学方法②新的分子特性③新增加的基本算法④新增功能（1）基本算法可对任何一般的收缩gaussian函数进行单电子和双电子积分。
这些基函数可以是笛卡尔高斯函数或纯角动量函数多种基组存储于程序中，通过名称调用。
积分可储存在内存，外接存储器上，或用到时重新计算对于某些类型的计算，计算的花费可以使用快速多极方法(FMM)和稀疏矩阵技术线性化。
将原子轨(AO)积分转换成分子轨道基的计算，可用的方法有in-core（将AO积分全部存在内存里），直接（不需储存积分），半直接（储存部分积分），和传统方法（所有AO积分储存在硬盘上）。
（2）能量使用AMBER，DREIDING和UFF力场的分子力学计算。
使用CNDO, INDO, MINDO/3, MNDO, AM1，和PM3模型哈密顿量的半经验方法计算。
使用闭壳层(RHF)，自旋非限制开壳层(UHF)，自旋限制开壳层(ROHF) Hartree-Fock波函数的自洽场SCF)计算。
使用二级，三级，四级和五级Moller-Plesset微扰理论计算相关能。
MP2计算可用直接和半直接方法，有效地使用可用的内存和硬盘空间用组态相互作用(CI)计算相关能，使用全部双激发(CID)或全部单激发和双激发(CISD)。
双取代的耦合簇理论(CCD)，单双取代耦合簇理论(CCSD)，单双取代的二次组态相互作用(QCISD), 和Brueckner Doubles理论。
分子平衡几何构型优化及分子性质计算
一、实验目的1、学会从实际操作出发，掌握程序的使用，得到正确的数据。
2、学习Gaussian 程序使用，运用程序进行几种分子模型的构建及优化。
3、利用Gaussian 程序对分子体系薛定谔方程所代表的化学理论加深理解。
4、掌握构建分子模型的方法和分子几何构型的输入方法，为目标分子设定计算坐标，模拟化学分子，能够正确解读计算结果，采集有用的结果数据。
二、实验原理1、Gaussian 程序可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。
它还可以预言分子和化学反应的许多性质，如，分子能量和结构、过渡态的能量和结构、电子密度分布、热力学性质、振动频率、红外和拉曼光谱、NMR 化学位移、极化率和静电势，等等。
本实验教材的重点，通过驻点(分子和反应势能面上的极小点和鞍点)的优化和性质计算，进行结构与性质关系的预测和化学反应动力学，包括反应速率和反应机理的预测。
2、HF 方程自洽场近似：在结构化学中，“变数分离”方法对于单电子体系(氢原子和类氢离子)的Schrödinger方程进行精确求解。
但是对于多电子的分子体系，由于第i 个电子与其余电子间的排斥能取决于所有电子的坐标，使这种分离变为不可能。
但可以在定核近似下将核的运动分离出去后，在固定的核势场中近似求解多电子体系的能量本征方程。
具体做法是，对第i 个电子，可以假定一个单电子的分子轨道(单电子近似)，并将它用现成的原子轨道线性展开(LCAO 近似)。
这时，Schrödinger方程由微分方程变成一个齐次线性的代数方程组。
求解该方程组，即求各分子轨道能级及相应的分子轨道展开系数。
具体过程是在给定的核坐标下，先猜测一组展开系数(极端情况均为0)，代入方程组得到一组新的系数，再代入方程组求解，周而复始，直到前后两组系数相同，称为“自恰场迭代”。
这就是HF 自恰场分子轨道方法。
3、基组用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数。
高中生物乙酰胆碱的知识点
高中生物乙酰胆碱的知识点关键信息：1、乙酰胆碱的化学本质2、乙酰胆碱的合成部位3、乙酰胆碱的作用机制4、乙酰胆碱与神经传递的关系5、乙酰胆碱相关的疾病11 乙酰胆碱的化学本质乙酰胆碱是一种神经递质，其化学本质是一种有机碱，为胆碱的乙酰酯。
111 乙酰胆碱的分子结构它由胆碱和乙酸两部分组成，胆碱部分带有一个正电荷的氮原子，乙酸部分提供了一个羧酸酯基。
112 化学性质乙酰胆碱在体内的稳定性相对较低，容易被胆碱酯酶迅速分解。
12 乙酰胆碱的合成部位乙酰胆碱主要在胆碱能神经元内合成。
121 合成原料合成乙酰胆碱的原料包括胆碱和乙酰辅酶 A 。
122 合成过程胆碱在胆碱乙酰化酶的催化下，与乙酰辅酶 A 反应生成乙酰胆碱。
13 乙酰胆碱的作用机制当神经冲动到达神经末梢时，突触前膜内的囊泡释放乙酰胆碱。
131 与受体结合乙酰胆碱扩散到突触后膜，并与突触后膜上的乙酰胆碱受体特异性结合。
132 引发电位变化这种结合导致突触后膜的离子通透性发生改变，产生动作电位，从而实现神经信号的传递。
14 乙酰胆碱与神经传递的关系乙酰胆碱在神经传递中起着关键作用。
141 兴奋传递在副交感神经节后纤维、交感和副交感神经节前纤维、躯体运动神经纤维等部位，乙酰胆碱参与兴奋的传递。
142 神经调节它对自主神经系统的调节、肌肉的收缩控制等生理过程具有重要意义。
15 乙酰胆碱相关的疾病乙酰胆碱的异常与多种疾病相关。
151 肌无力例如重症肌无力，是由于自身免疫性抗体破坏了突触后膜上的乙酰胆碱受体，导致神经肌肉传递障碍，引起肌肉无力。
152 阿尔茨海默病在阿尔茨海默病患者中，胆碱能神经元的退化和乙酰胆碱的合成减少，可能导致认知功能障碍。
153 其他疾病乙酰胆碱的异常还可能与帕金森病、精神分裂症等疾病的发生和发展有关。
16 乙酰胆碱的研究进展对乙酰胆碱的研究不断深入，为相关疾病的治疗提供了新的思路和方法。
161 药物研发研发针对乙酰胆碱合成、释放、分解或受体的药物，以治疗相关疾病。
密度泛函理论和从头算比较研究C78分子的静电势
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收 稿 日期 ： ０ ２—０ ２０ ２—２ ． ０
作 者 简 介 ： 东 来 （ ９ ６～） 男 ， 南 南 阳 人 ， 师 王 １６ ， 河 讲
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１２ ７ ・
鞍 山 钢 铁 学 院 学 报
第 ２ ５卷
ｃ。 重 要 的 富 勒 烯 （ ｕｌ ｅｅ 化 合 物 ， 是 Ｆ ｌ ｒｎ ） ｅ 已经 被 成 功 地 制 备 和 分 离 出 ， 外 、 外 、 曼 光 谱 、 晶 射 紫 红 拉 单
线 、 子 衍 射 和 从 头 计 算 研 究 都 一 致 确 认 Ｃ。 具 有 Ｄ 群 对 称 性 的 分 子 ． 子 的 许 多 物 理 化 学 性 质 都 中 是 １ 点 分 与 其 静 电势 相 关 ， 子 的 静 电 势 对 于 研 究 分 子 与 带 电离 子 和极 性 分 子 的 相 互 作 用 机 制 具 有 重 要 价 值 ． 分 目 前 ， 试 验 方 法 直 接 精 确 地 测 量 富 勒 烯 球 内 外 的 静 电 势 尚 十 分 困 难 ， 非 经 验 的 量 子 化 学 从 头 计 算 法 精 用 用 确 地 计 算 富 勒 烯 的 电 势 几 乎 是 在 忽 略 电 子 相 关 效 应 的 ＨＦ水 平 完 成 的 。 ， 子 相 关 对 富 勒 烯 几 何 构 型 Ｊ电 和 电 子 结 构 的 影 响 是 值 得 深 入 研 究 的 基 础 课 题 ， 对 人 们 进 一 步 探 讨 富 勒 烯 的 电 子 相 关 效 应 具 有 重 要 它 意 义 ． 者 曾 多 次 尝 试 用 ＭＰ 作 ２方 法 对 Ｃ ∞分 子 的 静 电 势 进 行 计 算 ， 均 因 计 算 机 资 源 的 限 制 以 失 败 而 告 但 终 ． 文 是 用 Ｂ Ｌ Ｐ Ｄ Ｔ 对 Ｃ 分 子 静 电 势 进 行 计 算 ， 到 了 在 电 子 相 关 水 平 下 的 富 勒 烯 分 子 静 电 势 的 本 ３Ｙ Ｆ 得 值 ， 制 了分 子 静 电 势 图 ． 过 比较 该 泛 函和 Ｈ 绘 通 Ｆ从 头 算 所 得 到 的 结 果 ， 析 了 富 勒 烯 电 子 相 关 效 应 ， 分 这 种 效 应 与 用 ＭＰ ２研 究 小 分 子 的 电 子 相 关 效 应 是 一 致 的 ， 一 步 证 实 了 Ｂ Ｌ Ｐ Ｄ Ｔ 法 在 计 算 分 子 静 电 进 ３Ｙ Ｆ 势 时 是 一 种 有 用 的 工具 ， 其 对 于 从 头算 难 以进 行 研 究 的大 分 子 体 系 ． 尤
分子静电势泛函计算方法
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乙酰胆碱作为化学突触递质的发现简史
乙酰胆碱作为化学突触递质的发现简史作者：房芳韩菲鲁亚平来源：《中学生物学》2016年第09期化学突触传递是神经信号传递的主要形式。
乙酰胆碱是人体内分布最广泛的神经化学物质，通常由胆碱能神经细胞利用胆碱和乙酸盐在辅酶A和胆碱乙酰化酶作用下形成。
合成后的乙酰胆碱最后储存在神经细胞突触囊泡内，当神经冲动传播到神经末梢时，末梢以胞吐囊泡方式“量子释放”乙酰胆碱，作用于突触后膜相应的受体，引起兴奋或抑制性反应。
然而，乙酰胆碱作为化学突触递质的发现却有着曲折的过程。
1867年，乙酰胆碱首次合成成功，但人们并不清楚生物体内天然含有该物质。
1904年，来自伦敦的亨利·哈雷·戴尔接受了一个为制药厂商工作的机会。
也正是这次机会，戴尔及其实验室的科研人员充分地接触和认识了麦角碱（寄生于大麦及其他谷类穗中的麦角菌菌核所含多种生物碱的总称），并先后分离出了麦角毒碱（早期的肾上腺素受体阻滞剂）、组胺、酪胺和乙酰胆碱等物质。
乙酰胆碱的分离可谓是一次“幸运的事故”，因为它是在分离麦角碱时作为一种罕见的污染物被发现的。
随后，研究人员集中探究了乙酰胆碱的生物学效应。
经过深入研究发现，这一物质具有两种相反的生物学效应：一种称为“毒蕈碱”样效应，也就是该物质在外周能够模拟兴奋副交感神经的生物学效应；另一种生物学效应，即“烟碱”样效应，也就是类似与烟碱作用肌肉及植物性神经节引起的肌肉兴奋性效应。
1909年，在德接受医学教育的犹太人奥托·勒维被奥地利格拉茨大学聘为药理学教授，主要利用青蛙离体心脏进行心脏药理学领域的研究。
奥托·勒维早年在英国留学期间受到一些前辈关于神经传递物质观点的启发，一直渴望能用试验证明神经传递是通过化学物质实现的这个想法。
1921年复活节前夜，奥托·勒维反复做一个梦，醒来他按照梦中提示开展实验，结果就有了重大的发现。
这个实验就是著名的生理学经典的双蛙心灌流实验。
他取出两只青蛙的心脏，一个连着迷走神经，另一个切断迷走神经。
计算化学入门
计算化学基本概念分子模拟(Molecular Modeling)泛指用于模拟分子或分子体系性质的方法，定位于表述和处理基于三维结构的分子结构和性质。
Quantum Mechanics (QM) 量子力学Molecular Mechanics (MM) 分子力学Theoretical Chemistry 理论化学Computational Chemistry 计算化学Computer Chemistry 计算机化学Molecular Modeling 分子模拟量子化学简介量子化学的研究范围和内容9稳定和不稳定分子的结构、性能，及其结构与性能之间的关系9分子和分子之间的相互作用9分子和分子之间的相互碰撞和相互反应等问题计算与预测各种分子性质(如分子几何构型、偶极矩、分子内旋势能、NMR、振动频率与光谱强度)预测化学反应过程中的过渡态及中间体、研究反应机理理解分子间作用力及溶液、固体中的分子行为计算热力学性质(熵、Gibbs函数、热容等)量子力学与经典力学的差别首先表现在对粒子的状态和力学量的描述及其变化规律上。
在量子力学中，粒子的状态用波函数来描述，它是坐标和时间的复函数。
为了描述粒子状态变化的规律，就需要找出波函数所满足的运动方程。
这个方程是薛定谔在1926年首先提出的，被称为薛定谔方程。
求解薛定谔方程，即可从电子结构层面来阐明分子的能量、性质及分子间相互作用的本质。
Schrödinger 方程The ab initio Molecular Orbital TheoryThe Hartree-Fock EquationThe Self-Consistent Field TheoryLinear Combination of Atomic OrbitalsBasis Sets: Slater-Type Orbitals(STO) and Gaussian-Type Orbitals(GTO) 当我们决定由原子轨道线性组合成分子轨道时，就要考虑采取什么数学形式来表示原子轨道。
利用Hyperchem软件进行分子结构构建及性质计算
利用Hyperchem软件进行分子结构构建及性质计算实验目的1.初步了解分子模型方法的原理和应用。
2.学习使用Hyperchem软件构建简单的分子并使用适当方法优化结构。
3.学习使用Hyperchem软件计算简单分子的几何和电子性质。
实验原理化学的学习使我们认识了许多分子的分子式及二维结构，如何得到分子的三维结构，以及分子在空间的几何特征和电子特征，则可以借助于理论计算的工具和方法去模拟计算。
HyperChem软件是HyperCube公司开发的Windows界面程序。
是常用的分子设计和模拟软件。
它可以应用于构建简单及复杂的分子模型并进行综合计算与分析。
分子构建过程可以通过熟练各个菜单及工具栏的操作来实现，计算和分析需要我们了解常用的计算方法。
在本实验室中我们需要了解一下计算方法，这些方法位于HyperChem的Setup菜单下。
(1)分子力学(Molecular Mechanics)方法：分子力学又叫力场方法，目前广泛地用于计算分子的构象和能量。
适用于超大规模体系，超低精度计算。
分子力学的基本假设：玻恩-奥本海默近似，原子核的运动与电子的运动可以看成是独立的；分子是一组靠各种作用力维系在一起的原子集合。
这些原子在空间上若过于靠近，便相互排斥；但又不能远离，否则连接它们的化学键以及由这些键构成的键角等会发生变化，即出现键的拉伸或压缩、键角的扭变等，会引起分子内部应力的增加。
每个真实的分子结构，都是在上述几种作用达到平衡状态的表现。
分子力学从几个主要的典型结构参数和作用力出发来讨论分子结构，即用位能函数来表示当键长、键角、二面角等结构参数以及非键作用等偏离“理想”值时分子能量的变化。
不同的分子力场方法采用不同的势能函数。
MM+：适用于有机分子的计算。
Amber：适用于有机分子、蛋白质和核酸等大分子的计算。
(2)半经验计算(Semi-empirical)方法：是求解HF(Hartree-Fock)方程时采用各种近似，或者直接使用拟合的经验参数来近似求解自洽场。
从头计算分子动力学
第18卷 第1期1998年 3月物 理 学 进 展PRO CR ESS I N PH YS I CSV o l.18,N o.1M arch.,1998从头计算分子动力学赵宇军 姜明 曹培林(杭州 浙江大学物理系 310027)提 要Car、Parrinello首次提出的从头计算分子动力学方法有机地结合了密度泛函理论和分子动力学技术,是目前计算机模拟实验中最先进最重要的方法之一。
本文简要地阐述了从头计算分子动力学方法的原理和具体实现,以及近年来这一方法的发展和重要应用。
一、引 言分子动力学计算机模拟是研究复杂的凝聚态系统的有力工具[1,2]。
这一技术既能得到原子的运动轨迹,还能象做实验一样作各种观察。
对于平衡系统,可以在一个分子动力学观察时间(observa tion ti m e)内作时间平均来计算一个物理量的统计平均值,对于一个非平衡系统过程,只要发生在一个分子动力学观察时间内(一般为1～10p s)的物理现象也可以用分子动力学计算进行直接模拟。
可见数值实验是对理论和实验的有力补充,特别是许多与原子有关的微观细节,在实际实验中无法获得,而在计算机模拟中可以方便地得到。
这种优点使分子动力学在材料科学中显得非常有吸引力。
因为许多人们感兴趣的领域,如晶格生长、外延生长(ep itaxy)、离子移植、缺陷运动、无定型结构(am orp hous structu re)、表面与界面的重构等问题,原则上都可以进行计算机模拟研究。
分子动力学假定原子的运动是由牛顿运动方程决定的,这意味着原子的运动是与特定的轨道联系在一起的。
当核运动的量子效应可以忽略,以及绝热近似严格成立时,分子动力学的这一假定是可行的。
绝热近似也就是要求在分子动力学过程中,每一时刻电子均要处在相应原子结构的基态。
大多数情形下,这一条件都是满足的。
要进行分子动力学模拟需要知道原子间正确的相互作用势,从而必须知道相应的电子基态。
电子基态的计算是一个非常困难的量子多体问题。
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2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 推荐指数 电荷分布 3 从头算方法 2 fukui函数 2 能隙 1 结合能 1 溶剂可及表面积 1 溶剂化自由能 1 氢键拟合函数 1 模型小分子二聚体 1 掺杂石墨烯 1 密度泛函理论 1 四肽 1 原子键电负性均衡原理 1 分子动力学模拟 1 从头算 1 abeemσ π 模型 1 abeemσ π /mm 1 abeemσ π /m m浮动电荷分子力场 1 abeemδ π 模型 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
2011年 科研热词 推荐指数 结合能 2 氢键 2 从头算 2 abeemσ π /mm 2 高斯消去 1 量子化学计算 1 衍生物 1 碱基 1 矩阵拆分 1 生物活性 1 消息传递接口 1 水合铵离子团簇 1 氮甲基乙酰胺(nma) 1 氢键作用 1 整体软度 1 异亮氨酸 1 并行计算 1 小分子肽 1 可极化分子力场 1 原子价态能量参数 1 原子-键电负性均衡模型 1 分子能量 1 几何结构 1 催产素 1 从头算(ab initio)mp2 1 abeemσ π 模型 1 abeem/mm模型 1 abeem/mm 1
科研热词 推荐指数 重组人纤溶酶原kringle1结构域 1 连续介质模型 1 结合自由能 1 结合能 1 移动路线 1 矩阵划分 1 烷烃 1 溶剂化自由能 1 浮动电荷模型 1 浮动电荷力场方法 1 氢键 1 构象能 1 极化 1 并行算法 1 受体和配体 1 分布式存储 1 分子能量 1 从头算 1 三角形方程组 1 na~+-g-四平面 1 mpi 1 gb/sa模型 1 g-四链体 1 abeem模型 1 abeem方法 1 abeemσ π 浮动电荷分子力场 1 abeemσ π /mm方法 1
分子rmsd 计算
分子rmsd 计算摘要：一、引言1.分子动力学模拟的重要性2.分子rmsd计算在分子动力学模拟中的作用二、分子rmsd计算的原理1.分子rmsd的定义2.计算方法3.参考系的选择三、分子rmsd计算的应用1.蛋白结构比对2.蛋白与配体结合位点预测3.分子对接结果评估四、分子rmsd计算的局限性1.无法反映所有构象变化2.计算结果受参考系选择影响五、结论1.分子rmsd计算在分子动力学模拟中的价值2.展望未来可能的发展和改进正文：一、引言分子动力学模拟是研究生物大分子（如蛋白质和核酸）结构、功能和相互作用的重要手段。
在分子动力学模拟中，分子rmsd（root mean square deviation）计算是一个重要的评估分子结构变化的方法。
本文将介绍分子rmsd计算的原理、应用和局限性。
二、分子rmsd计算的原理1.分子rmsd的定义分子rmsd是对分子结构中所有原子相对于参考结构中相应原子位置变化的度量。
它反映了分子结构在动力学过程中的变化程度。
rmsd值越小，说明分子结构变化越小，反之则说明分子结构变化较大。
2.计算方法分子rmsd计算采用如下公式：rmsd = sqrt(Σ(xi - xi)^2 / N)其中，xi是原子i在当前结构中的坐标，xi是原子i在参考结构中的坐标，N是原子总数。
3.参考系的选择在计算分子rmsd时，需要选择一个参考结构。
通常情况下，这个参考结构是一个已知的稳定结构，如晶体结构或同源模型。
选择不同的参考结构可能会导致不同的rmsd值，因此需要根据实际需求选择合适的参考系。
三、分子rmsd计算的应用1.蛋白结构比对分子rmsd计算常用于蛋白质结构比对。
通过计算两个蛋白质结构之间的rmsd值，可以评估它们的相似性。
对于同源蛋白质，rmsd值通常较低，而对于非同源蛋白质，rmsd值通常较高。
2.蛋白与配体结合位点预测在分子对接研究中，分子rmsd计算可以用于评估对接结果的准确性。
兰纳德琼斯势名词解释
兰纳德琼斯势名词解释1. 引言兰纳德琼斯势（Lennard-Jones potential）是描述分子间相互作用的势能函数，常用于模拟和研究原子、分子、凝聚态物质等领域。
该势能函数以兰纳德琼斯（John Lennard-Jones）的名字命名，他于1924年提出了这个经典的模型。
在本文中，我们将详细解释兰纳德琼斯势的定义、形式以及其在物理学中的应用。
2. 兰纳德琼斯势的定义与形式兰纳德琼斯势是一种表示分子之间相互作用的势能函数。
它基于两个主要因素：范德华力（van der Waals forces）和库仑力（Coulomb forces）。
范德华力是一种吸引力，它是由于分子之间电荷分布不均匀而产生的。
这种吸引力使得靠近的分子倾向于彼此靠近。
而库仑力则是由分子之间正负电荷之间相互作用而产生的排斥力。
兰纳德琼斯势可以通过以下公式表示：V(r) = 4ε[(σ/r)^12 - (σ/r)^6]其中，V(r)是两个分子之间的势能，r是两个分子之间的距离，ε是势能的尺度参数，σ是距离的尺度参数。
在兰纳德琼斯势中，第一项代表范德华力的吸引部分，第二项代表库仑力的排斥部分。
这个势能函数具有一个极小值点，在该点附近分子相互作用最稳定。
3. 兰纳德琼斯势在物理学中的应用兰纳德琼斯势被广泛应用于原子、分子、凝聚态物质等领域的模拟和研究中。
以下是一些常见应用：3.1 分子动力学模拟在分子动力学模拟中，兰纳德琼斯势常被用来描述原子或分子之间的相互作用。
通过计算每对原子之间的相互作用能量和力，可以模拟出物质系统在不同条件下的行为和性质。
3.2 晶体结构与稳定性研究兰纳德琼斯势也可以应用于晶体结构的研究。
通过计算晶格中原子之间的势能，可以确定晶体的稳定性和结构。
这对于理解材料的物理性质、相变等具有重要意义。
3.3 气体分子间相互作用兰纳德琼斯势在描述气体分子间相互作用时也非常有用。
通过计算分子之间的势能，可以研究气体的状态方程、相变、扩散等性质。
乙酰胆碱水解反应的从头算研究
乙酰胆碱水解反应的从头算研究张昌军;湛昌国【期刊名称】《化学学报》【年(卷),期】1997(055)011【摘要】本文对乙酰胆碱水解反应历程进行了从头算分子轨道研究.首先,我们在RHF/6-31G级别上研究了乙酰胆碱的水解反应的势能面,找到了反应过程中的两个过渡态和连接这两个过渡态的中间体.然后进行了RHF/6-31G**级别上的单点能量计算.优化结果表明在两个过渡态中都包含有四元环状结构,而且,两个过渡态的四元环中存在着不同的分子内氢键.计算结果还表明,乙酰胆碱最终分解成胆碱和乙酸盐部分时,酯键的断裂发生在羰基碳和酯基氧之间.最后,进一步考虑溶剂化效应,我们还运用量子Onsager模型,在RHF/6-31G**级别上对整个水解反应的反应物、产物、中间体和过渡态分别进行了从头算自洽反应场能量计算,求出了包含溶剂化效应在内的反应的能垒及总反应热.【总页数】9页(P1047-1055)【作者】张昌军;湛昌国【作者单位】华中师范大学化学系,武汉,430070;华中师范大学化学系,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】O6【相关文献】1.胆碱脂酶催化反应的量子化学研究：乙酰胆碱同系物水解反应中... [J], 崔瑞海;苏忠民2.过渡金属和硅烯配体相互作用的理论研究(Ⅰ)--MSiH2+的从头算研究 [J], 李吉海;冯圣玉;高建军;刘少杰3.乙酰胆碱酯酶催化硫代乙酰胆碱水解反应的量子化学研究 [J], 王沁泌;蒋华良;陈凯先;顾健德;唐赟;陈建忠;嵇汝运4.从头计算法研究乙酰胆碱构象和分子静电势 [J], 王一波;史鸿运5.乙酰胆碱结构的从头算与MOSMO计算的比较研究 [J], 湛昌国;贺红武因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
乙酰胆碱乙酰胆碱（acetylcholine
递递质质各各论论乙酰胆碱乙酰胆碱acetylcholine acetylcholine AChAChAChACh的代谢的代谢AChACh的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解ACh的合成合成的原料及部位–乙酰辅酶AAcCoA胆碱乙酰胆碱ACh–ACh主要在神经末梢中合成只有少量来自胞体ACh的贮存??囊泡内约50浓度约150 mmol/L??囊泡外胞浆约50浓度约2030 mmol/L胆碱乙酰基转移酶ChAT AChACh的代谢的代谢AChACh 的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解ACh的释放–囊泡假说vesicle hypothesis??基本论点: 突触囊泡相当于递质量子囊泡内含物的释放相当于量子的释放囊泡外排作用和递质释放是同步的1个囊泡释出1个量子的ACh。
??公式囊泡量子释放囊泡外排–闸门假说??基本论点是自发的及刺激神经释放的ACh直接来自胞浆中新合成的ACh库??基本公式量子≠囊泡释放≠囊泡外排AChACh的代谢的代谢AChACh的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解ACh的失活及再摄取–酶水解AChE存在于突触前后膜及突触栅里它可以迅速地催化末梢释出的ACh的水解是ACh失活的主要方式–扩散失活经计算ACh从突触栅通过扩散降低浓度一半所需进间为0.5 2 ms–再摄取在其生理失活过程中是微不足道的只在依色林或有机磷毒剂抑制AChE的条件下才表现得明显起来AChACh的代谢的代谢AChACh的合成、贮存、释放及降解的合成、贮存、释放及降解中枢胆碱能通路中枢胆碱能通路ACh在中枢神经系统的分布大脑皮层E1由传入通路的神经末梢释放主要存在于突触小体内纹状体E2由内在神经元释放平均地分布于突触小体及胞浆中脊髓腹角E3由运动神经侧支末梢释放主要存在于胞浆中AChACh受体的分类受体的分类--烟碱受体烟碱受体nicotinic receptor Nnicotinic receptor N受体受体烟碱受体nicotinic receptor N受体–周围烟碱受体??骨骼肌/电器官烟碱受体N1受体??神经节烟碱受体N2受体–中枢烟碱受体??中枢神经元烟碱受体??α-BGT/烟碱结合蛋白??周围烟碱受体的激动剂烟碱小剂量、氨甲酰胆碱、β??甲基乙酰胆碱、乙酰胆碱??周围烟碱受体的拮抗剂美加明、四乙铵、烟碱大剂量、筒箭毒N1、N2、季铵酚、双氢??β??刺桐啶、α??BGTα??银环蛇毒素、α??cobrotoxinα??眼镜蛇毒素、C5五烃季铵、C6六烃季铵-N1、C10十烃季铵-N2毒蕈碱受体muscarinicreceptor M受体??依据不同的选择性M 受体拮抗剂的亲和力的差别来分型??M1主要分布在神经组织中脑中M1受体占M受体的5080 ??M2主要分布在心??神经和平滑肌上也有少量分布??M3主要分布在外分泌腺体上平滑肌和神经组织也有少量分布–分子生物学方法可将M受体分为5个亚型m1、m2、m3和m4、m5. 从配体结合的药理学特性上看M1、M2和M3分别与基因克隆所获的m2、m2、m3相当而m4和m5与M1有相似之处AChACh受体的分类受体的分类--毒蕈碱受体毒蕈碱受体muscarinicmuscarinicreceptor receptor MM受体受体激动剂muscarine毒蕈碱、carbachol碳酰胆碱、methacholine乙酰甲胆碱、arecoline槟榔碱、pilocarpine毛果芸香碱、oxotremoline氧化震颤素、oxotremoline 氧化震颤素拮抗剂atropine 阿托品、methylatropine甲基阿托品、scopolamine 东莨菪碱、methylscopolamine甲基东莨菪碱、3??quinuclinodinyl benzilateQNB 二苯羟乙酸喹宁酯、pirenzepine、telenzepine、methoctramine、AFDX116 、himbacine、gallamine季铵酚、hexahydrosiladifenidol、p??fluorhexahydrosiladifenidol外周毒蕈碱受体的激动剂和拮抗剂外周毒蕈碱受体的激动剂和拮抗剂m1m5受体在脑内呈不均匀分布含量较多的脑区有: 皮层、边缘区膈区、海马、杏仁核、缰核、齿状回、丘脑、下丘脑、嗅球、嗅结节、黑质、纹状体、桥脑和小脑交感神经节中除不含m5受体外m1m4受体均有分布外周组织中未检出m5受体及其mRNA 心脏只检测出m2受体及其mRNA M2外分泌腺主要含m1和m3受体M3各种组织的平滑肌主要含m2和m3受体只有输精管平滑肌不含m2和m3受体却含m1和m4受体。
multiwfn静电势计算
multiwfn静电势计算摘要：一、引言二、multiwfn静电势计算简介1.多重静电势方法2.计算流程三、multiwfn静电势计算应用1.分子对接2.分子动力学模拟3.药物设计四、multiwfn静电势计算的优势与局限1.优势1.高精度2.高效率3.广泛应用2.局限1.对硬件要求较高2.计算复杂度较高五、结论正文：一、引言multiwfn静电势计算作为一种高效、高精度的计算方法，在化学、生物化学、药物设计等领域有着广泛的应用。
本文将对multiwfn静电势计算进行简要介绍，并对其应用及优势与局限进行分析。
二、multiwfn静电势计算简介multiwfn静电势计算是基于多重静电势方法的一种计算方法，通过计算分子中各原子的静电势，得到分子的静电势分布。
其计算流程主要包括：构建分子模型、计算相互作用势、计算静电势等。
三、multiwfn静电势计算应用1.分子对接分子对接是multiwfn静电势计算的重要应用之一。
通过计算分子间的静电势，可以评估对接过程中原子间的相互结合情况，从而指导蛋白质-配体复合物的结构预测。
2.分子动力学模拟multiwfn静电势计算可以作为分子动力学模拟的输入数据，为模拟提供分子的静电势信息。
这有助于更准确地模拟分子在溶液中的运动状态。
3.药物设计在药物设计中，multiwfn静电势计算可以用于评估药物分子的结合亲和力，进而指导药物分子的设计。
此外，还可以用于预测药物分子的生物活性，提高药物筛选的效率。
四、multiwfn静电势计算的优势与局限1.优势1.高精度：multiwfn静电势计算可以获得较高的计算精度，有助于更准确地评估分子的性质。
2.高效率：相较于传统方法，multiwfn静电势计算具有较高的计算效率，可以更快地得到结果。
3.广泛应用：multiwfn静电势计算在多个领域有着广泛的应用，为科研工作者提供了有力的工具。
2.局限1.对硬件要求较高：multiwfn静电势计算需要较强的计算资源，对硬件要求较高。