分子模拟软件介绍
LAMMPS软件与分子模拟的实现
LAMMPS软件与分子模拟的实现
LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 是一个基于粒子动力学原理的分子模拟软件。它使用分子动力学模型来模拟原子、分子或其他粒子在不同温度、压力和相互作用条件下的行为。它是一个高效、可扩展和灵活的软件,可以模拟从数百到数百万个粒子的多种物理和化学现象。
1. 引入粒子和相互作用模型: LAMMPS实现了多种粒子和相互作用模型。用户可以指定模拟系统中的粒子类型,包括原子、分子和其他粒子类型。LAMMPS支持多种相互作用力场模型,如Lennard-Jones和Coulomb 相互作用,以及更复杂的模型如多体相互作用。
2. 粒子动力学模拟: LAMMPS使用经典的牛顿力学原理来模拟粒子在时间和空间上的演化。它迭代破解了每个粒子所受到的力,并计算粒子的速度和位置。它使用了一些高效的算法和数据结构来提高模拟效率,如Verlet积分算法和空间分解技术。
3. 温度和压力控制: LAMMPS可以在模拟过程中控制系统的温度和压力。它采用了多种算法来模拟温度和压力,如Nose-Hoover算法、Berendsen热浴、Langevin动力学和Parrinello-Rahman方法。这些算法可以在模拟过程中维持系统的平衡状态。
4.边界条件和周期性边界条件:LAMMPS支持各种不同的边界条件。它可以模拟有限尺寸系统,也可以模拟无限尺寸系统。对于无限尺寸系统,LAMMPS采用了周期性边界条件,以模拟系统中的无限复制。
分子模拟软件简介
3D分子图形显示工具 (RasMol and OpenRasMol)(免费)
AMBER (分子力学力场模拟程序)
autodock (分子对接软件)(免费)
GROMACS (分子动力学软件)(免费)
GULP (General Utility Lattice Program)(免费)
NIH分子模拟中心的化学软件资源导航(Research Tools on the Web) X-PLOR (大分子X光晶体衍射、核磁共振NMR的3D结构解析)(免费)
高通量筛选软件PowerMV (统计分析、分子显示、相似性搜索
等)(免费)
化合物活性预测程序PASS(部分免费)
计算材料科学Mathub
C4:Cabrillo学院化学可视化项目以及相关软件(免费)
Databases and Tools for 3-D Protein Structure Comparison and Alignment(三维蛋白质结构对比)(免费)
Democritus (分子动力学原理演示软件)
DPD应用软件cerius2(免费)
EMSL Computational Results DataBase (CRDB)
MARVIN'S PROGRAM (表面与界面模拟)(免费)
XLOGP(计算有机小分子的脂水分配系数)(免费)
量子化学软件中文网
美国斯克利普斯研究院:金属蛋白质结构和设计项目(免费) /(免费)
3D Molecular Designs (蛋白质及其他3D分子物理模型快速成型技术)
3D-Dock Suite Incorporating FTDock, RPScore and MultiDock (3D
lammps分子模拟石墨烯建长键角
LAMMPS是一款用于进行分子动力学模拟的软件,广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。在模拟石墨烯的生长过程中,键角的控制是至关重要的。
在模拟中,石墨烯的生长通常是从单个碳原子开始的。随着时间的推移,这些碳原子会通过化学键连接在一起,形成石墨烯的二维结构。在这个过程中,控制键角是关键。键角的大小决定了石墨烯的最终结构和性质。
使用LAMMPS进行模拟时,可以通过调整模拟参数来控制键角。例如,可以调整碳原子之间的相互作用力,或者改变模拟的温度和压力条件。这些参数会影响碳原子之间的相对位置,从而影响键角的大小。
通过精细调整这些参数,可以尝试生成具有特定键角大小的石墨烯结构。这种模拟方法有助于深入了解石墨烯的生长机制,并为实验提供指导。同时,模拟结果也可以用于预测石墨烯在不同条件下的性质和行为,为实际应用提供理论支持。
总之,使用LAMMPS进行分子模拟是一种有效的方法,可以用来研究石墨烯的生长过程中键角的控制。通过调整模拟参数,可以深入了解石墨烯的生长机制,并为实验和应用提供有价值的指导。
分子模拟软件简介
3D分子图形显示工具 (RasMol and OpenRasMol)(免费)
AMBER (分子力学力场模拟程序)
autodock (分子对接软件)(免费)
GROMACS (分子动力学软件)(免费)
GULP (General Utility Lattice Program)(免费)
NIH分子模拟中心的化学软件资源导航(Research Tools on the Web) X-PLOR (大分子X光晶体衍射、核磁共振NMR的3D结构解析)(免费)
高通量筛选软件PowerMV (统计分析、分子显示、相似性搜索
等)(免费)
化合物活性预测程序PASS(部分免费)
计算材料科学Mathub
C4:Cabrillo学院化学可视化项目以及相关软件(免费)
Databases and Tools for 3-D Protein Structure Comparison and Alignment(三维蛋白质结构对比)(免费)
Democritus (分子动力学原理演示软件)
DPD应用软件cerius2(免费)
EMSL Computational Results DataBase (CRDB)
MARVIN'S PROGRAM (表面与界面模拟)(免费)
XLOGP(计算有机小分子的脂水分配系数)(免费)
量子化学软件中文网
美国斯克利普斯研究院:金属蛋白质结构和设计项目(免费) /(免费)
3D Molecular Designs (蛋白质及其他3D分子物理模型快速成型技术)
3D-Dock Suite Incorporating FTDock, RPScore and MultiDock (3D
分子模拟方法及模拟软件MaterialsStudio在高分子材料中的应用
分子模拟方法及模拟软件MaterialsStudio在高分子材料
中的应用
高分子材料是当今工业界和科学界中的一种重要材料,广泛
应用于各个领域。为了进一步了解高分子材料的性质和行为,探
究人员接受了许多不同的方法进行探究。其中,分子模拟方法是
一种有效的工具,可用于猜测高分子材料的结构、动力学和性质。
二、分子模拟方法
1. 分子动力学模拟
分子动力学模拟是分子模拟方法中最常用的方法之一。它通
过模拟分子系统中原子之间的互相作用,通过求解牛顿方程来探
究粒子在给定势场中的运动行为。这种方法可以模拟高分子材料
的力学性质、热力学性质和动态行为。
2. 蒙特卡洛模拟
蒙特卡洛模拟是一种基于概率统计方法的模拟方法。它通过
随机生成分子的构象,计算系统的能量,然后依据一定的概率准
则来决定是否接受这个构象。通过大量的随机试验,蒙特卡洛模
拟可以得到高分子材料的平衡态性质和相变行为。
三、MaterialsStudio软件介绍
MaterialsStudio是由Accelrys公司(此刻是Biovia公司的一
部分)开发的一款功能强大的分子模拟软件。它提供了许多用于
高分子材料模拟的工具和模块,包括分子动力学模拟、蒙特卡洛
模拟、量子力学计算等。通过MaterialsStudio软件,探究人员可
以模拟高分子材料的结构、性质和行为。
四、MaterialsStudio在高分子材料中的应用
1. 高分子材料的结构模拟
MaterialsStudio软件可以进行高分子材料的结构模拟。通过
分子动力学模拟,探究人员可以了解高分子材料的构象分布、空
大学化学常用软件知识点
大学化学常用软件知识点
在大学化学学习过程中,常用软件是帮助我们理解和应用化学知识的重要工具。本文将介绍一些大学化学常用软件的知识点,帮助学生更好地利用这些软件进行学习和研究。
1.化学绘图软件
化学绘图软件是化学学习和研究中必不可少的工具。它允许我们创建和编辑分
子结构、反应机制和催化剂等化学实体。常用的化学绘图软件包括ChemDraw、ChemSketch和Avogadro等。这些软件提供了丰富的功能,可以帮助我们可视化
和分析化学结构,从而更好地理解和解决化学问题。
2.分子模拟软件
分子模拟软件是通过计算机模拟分子的运动和相互作用来研究和预测化学现象
和性质的工具。它可以模拟分子结构、能量、物理性质和化学反应等各个方面的信息。常用的分子模拟软件包括Gaussian、GROMACS和LAMMPS等。这些软件可
以帮助我们在计算机上进行复杂的化学实验和模拟,从而更好地理解和预测化学现象。
3.光谱分析软件
光谱分析软件是用于分析和解释光谱数据的工具。它可以帮助我们处理和解释
各种光谱数据,如红外光谱、紫外光谱和核磁共振光谱等。常用的光谱分析软件包括Origin、Matlab和SpectraGryph等。这些软件提供了强大的数据处理和谱图绘
制功能,可以帮助我们更好地观察和分析光谱数据,从而得出准确的结论。
4.化学数据库软件
化学数据库软件是用于存储和检索化学信息的工具。它可以包含化合物的物化
性质、反应条件和文献信息等。常用的化学数据库软件包括SciFinder、Reaxys和ChemSpider等。这些软件提供了大量的化学信息和文献资源,可以帮助我们快速
gromacs 分子间 结合能
gromacs 分子间结合能
【最新版】
目录
1.Gromacs 简介
2.分子间结合能的概念
3.Gromacs 在计算分子间结合能中的应用
4.Gromacs 计算分子间结合能的步骤
5.Gromacs 在分子间结合能计算中的优势与局限
正文
一、Gromacs 简介
Gromacs(Groningen 分子模拟器)是一款强大的开源分子模拟软件,广泛应用于生物物理学、化学和材料科学等领域。Gromacs 能够模拟从纳米到微观尺度的各种分子系统,提供关于分子结构、动态和相互作用的详尽信息。
二、分子间结合能的概念
分子间结合能是指两个或多个分子之间的相互作用能量。在分子相互作用过程中,分子间的电子云会发生重叠,产生吸引力,从而使分子结合在一起。分子间结合能可以通过计算分子在相互作用状态下的能量与分子单独状态下的能量之差得到。
三、Gromacs 在计算分子间结合能中的应用
Gromacs 在计算分子间结合能方面具有很高的准确性和可靠性。通过Gromacs,研究人员可以研究分子间的相互作用,了解分子结合的机制,从而为药物设计、材料科学等领域提供理论依据。
四、Gromacs 计算分子间结合能的步骤
1.准备模型:首先,需要构建分子模型,包括原子坐标、键长和键角等参数。
2.设定模拟参数:根据研究目的,设定模拟的温度、压力、时间步长等参数。
3.运行模拟:使用 Gromacs 软件进行分子动力学模拟,计算分子间的相互作用能量。
4.分析结果:通过分析模拟结果,得到分子间结合能的数值和相关信息。
五、Gromacs 在分子间结合能计算中的优势与局限
软件与分子模拟的实现
newton
processors
boundary
边界条件:周期性边界or自由边界?
atom style 定义您得模拟体系中得原子属性
atom modify
atom type
告诉lammps在您得模拟中使用何种力场? pair_style, bond_style, angle_style, dihedral_style, improper_style
现有计算机条件: 硬件水平决定模拟得规模 就是否有相关得支持:软件环境 团队学习得重要:交流就是非常重要
学习一点分子动力学基础
物理学基础:原子论,量子论,简单得数学 材料学基础:结构化材料,晶体理论 统计力学基础:热力学知识,统计分布 专业基础:热流热导分析,应力分析,辐射损伤分析,蛋白质 计算机基础:程序学习和改进,编程和硬件识别
• #定义左上、左下原子组(便于指定裂纹得存 在)
• set • set
group leftupper type 2 group leftlower type 3
Lammps计算输入文件
• # initial velocities初始化速度 • pute new mobile temp • #定义温度得计算(可动区域内统计平均) • pute new2 mobile stress/atom • #定义原子应力得计算(整个区域) • Velocity mobile create 0、01 887723 temp new • #按指定得温度(0、01)计算方法,初始化原子得速度 • Velocity upper set 0、0 0、3 0、0 • #upper原子组y方向得速度为0、3 • Velocity mobile ramp vy 0、0 0、3 y 1、25 38、75 sum yes • #mobile原子得速初始度从0到0、3线性变化 • # fixes施加约束 • fix 1 all nve • #nve系综得积分算法 • fix 2 boundary setforce NULL 0、0 0、0 • #边界boundary上力条件,钢化原子,便于加载!!
分子动力学模拟软件
分子动力学模拟软件
概述
分子动力学模拟是一种重要的计算物理方法,用于研究原子和分子在宏观尺度下的运动行为。为了实现这种模拟,研究者们开发了许多分子动力学模拟软件。本文将介绍几种常用的分子动力学模拟软件,包括LAMMPS、GROMACS和NAMD。
LAMMPS
LAMMPS,全称为Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator,是一个开源的粒子模拟软件包。它是一种经典的分子动力学模拟软件,可以模拟包括原子、分子和一些粒子模型在内的多种体系。LAMMPS支持多种计算模式,包括分子动力学、蒙特卡洛模拟以及分子构象搜索等。它具有高性能和可扩展性,可以在单机上运行,也可以部署在超级计算机集群上。
LAMMPS提供了丰富的功能和灵活的参数设置,支持从不同的输入文件读取模拟系统的初始信息。它还内置了许多常用的力场和模拟算法,如势场计算、周期性边界条件等。除此之外,LAMMPS还提供了丰富的输出选项和分析工具,可以对模拟结果进行后处理和可视化分析。
GROMACS
GROMACS是一种用于生物分子动力学模拟的软件套件。它具有高性能和可扩展性,特别适用于模拟大规模的生物系统,如蛋白质、核酸等。GROMACS采用高效的并行计算算法,可以利用多核处理器和GPU进行加速计算。
GROMACS提供了丰富的模拟功能和工具,包括能量最小化、均衡化、动态模拟等。它内置了多种力场和模拟算法,支持多种模拟选项,如周期性边界条件、隐式溶剂模型等。此外,GROMACS还提供了灵活的参数设置和输出选项,方便用户进行模拟控制和结果分析。
常用生物软件(软件及引物设计总结)
详细描述
包含多种功能,如序列编辑、基 因组组装、序列比对和引物设计 等。
支持多种测序数据格式,包括 Sanger、Illumina等。
总结词:适用于基因组学和蛋白 质组学研究的软件套件,提供全 面的生物信息学分析工具。
提供可视化工具,便于用户直观 地分析基因序列数据。
03 分子模拟软件
AutoDock
Gromacs
总结词
Gromacs是一款用于分子动力学模拟的软件,通过模拟分子在真实环境中的运 动来研究其结构和功能。
详细描述
Gromacs基于势能面模型,通过求解牛顿方程模拟分子运动轨迹,可以模拟蛋 白质、核酸和脂质等生物大分子的动态行为。它广泛应用于生物物理学、药物 设计和材料科学等领域。
NAMD
Vector NTI Advance
总结词:功能强大的生物 信息学软件,适用于基因 组学、蛋白质组学和代谢 组学研究。
详细描述
提供序列编辑、基因组组 装、序列比对、引物设计 等功能。
提供可视化工具,便于用 户直观地分析基因序列数 据。
支持多种测序数据格式, 包括Sanger、Illumina等。
GATC Biotech Vector NTI Suite
Geneious
总结词
综合性强,适用于多学科领域
详细描述
Geneious是一款综合性强的引物设计软件,适用于多学科领域,如生物学、医学、农业等。它支持 多种引物设计算法,包括基于序列的引物设计、基于结构的引物设计等。此外,Geneious还提供了 多种分子生物学实验功能,如基因克隆、测序、基因表达分析等。
vmd分子动力学模拟均方根位移_解释说明以及概述
vmd分子动力学模拟均方根位移解释说明以及概述
1. 引言
1.1 概述
本篇文章旨在探讨VMD分子动力学模拟中的均方根位移(root mean square displacement, RMSD)以及其解释说明和应用概述。VMD(Visual Molecular Dynamics)是一种常用的分子可视化和模拟软件,广泛应用于生物化学、材料科学等领域。RMSD作为一项重要的计算指标,可以帮助研究人员了解分子系统的运动特征和结构变化情况,对于蛋白质研究以及材料性能预测具有重要意义。
1.2 文章结构
本文将按照以下结构展开介绍:引言部分首先从全局上对文章内容进行概述;接着会详细介绍VMD分子动力学模拟和均方根位移的定义与作用,并阐述在VMD中计算均方根位移的方法与原理;随后我们将介绍实验设计与结果分析部分,包括模拟系统的介绍、数据收集与处理方法以及结果分析和讨论;接下来我们会探讨均方根位移在蛋白质研究中的应用以及其对材料性能预测的意义;最后,我们将讨论关于VMD模拟技术发展和改进的前景,并总结本文的主要结论以及可能进行的进一步研究和应用展望。
1.3 目的
本文旨在通过对VMD分子动力学模拟均方根位移的解释说明和概述,提供读者
对于该领域知识的全面了解。同时,通过实验设计和结果分析部分,展示均方根位移在蛋白质研究和材料性能预测中的应用意义。最后,我们也将探讨发展和改进VMD模拟技术的前景,并指出可能进行的进一步研究和应用方向。通过阅读本文,读者将能够更好地理解VMD分子动力学模拟中均方根位移的概念、计算方法以及其在科学研究中的重要意义。
lammps教程
lammps教程
LAMMPS是一个常用的分子动力学模拟软件,用于模拟原子、分子的运动和相互作用。下面是一份关于如何使用LAMMPS
进行模拟的简单教程。
1. 安装LAMMPS:首先,你需要从官方网站上下载LAMMPS 的最新版本。根据你的操作系统,选择合适的版本进行下载和安装。
2. 准备输入文件:在使用LAMMPS之前,你需要准备一个输
入文件,用于描述你想要模拟的系统和模拟的条件。这个文件通常使用文本编辑器创建,扩展名为".in"。在输入文件中,你
需要定义原子的初始位置、速度、力场参数等。你也可以在输入文件中指定模拟的时间、温度、压力等参数。
3. 运行LAMMPS:在终端中,使用以下命令来运行LAMMPS,同时指定输入文件:
```
lammps < input_file.in
```
然后,LAMMPS将读取输入文件中的信息,并开始模拟。
4. 分析和可视化结果:LAMMPS输出的模拟结果通常以文本
文件的形式保存。你可以使用文本处理工具(如awk、sed等)来分析并提取模拟结果中的关键信息。此外,还可以使用可视
化软件(如VMD、OVITO等)来对模拟结果进行可视化和分析。
注意:以上只是一个简单的教程,介绍了LAMMPS的基本使用方法。LAMMPS具有非常丰富的功能和参数选项,可以进行复杂的分子动力学模拟。请参考LAMMPS的官方文档和用户手册,以获取更详细和全面的指导。
分子动力学模拟软件的应用和研发
分子动力学模拟软件的应用和研发随着科技的发展,分子动力学模拟在材料科学、化学、生物、天文等领域的应用越来越广泛。而分子动力学模拟软件也成为了这些应用的重要工具。本文将从分子动力学模拟软件的基本原理入手,探讨其应用和研发现状。
分子动力学模拟软件的基本原理
分子动力学模拟(Molecular Dynamics,MD)是基于牛顿运动定律、分子力学和物理化学原理,以及计算机的高速计算能力,对分子系统进行计算模拟的方法。分子动力学模拟软件的基本原理是对分子系统内粒子(原子或分子)间的相互作用进行数学模拟,以模拟物质的宏观特性。MD模拟是在各个时间步长上通过数学模拟来计算每个原子或分子的位置、速度和加速度的过程。大致包括初始化构造、选择合适的计算模型和初始构型、选择适当的物理模型、选择合适的计算方法和时间步长,最后进行模拟和分析。
分子动力学模拟软件的应用
MD模拟是一种非常强大的科学方法,可以通过模拟标准和优
化材料和化学反应,来研究非常多的系统。下面我们将分别从材
料科学、化学、生物、天文等领域来论述分子动力学模拟软件在
这些领域中的应用。
1. 材料科学
材料在MD模拟中常常被比喻成“连续的点阵”。通过把原子分
配到晶格空间中,可以得到物质内部的化学键、晶体缺陷等信息,这些信息对于设计新材料是非常有益的。通过MD模拟,可以模
拟材料表面的化学反应和生长,制定出优化的溶液和气相沉积参数,使得新材料的几何和专属性都得到了普遍提高。
2. 化学
在化学中,MD模拟广泛应用于模拟和解决分子和离子之间相
互作用的问题。通过MD模拟,可以研究反应动力学,解决化学
gromacs 分子间 结合能
gromacs 分子间结合能
Gromacs 分子间结合能 (Intermolecular Binding Energy in Gromacs)
概述
Gromacs 是一种广泛应用于生物分子模拟和计算化学的软件工具。分子间结合
能是分子模拟中的一个重要指标,用于评估分子间相互作用的强度和稳定性。本文将介绍如何使用 Gromacs 来计算分子间结合能,并提供相关的步骤和注意事项。一、理论背景
在分子模拟中,分子间结合能是相互作用能的一部分,用于描述分子与其它分
子或配体结合形成复合物的稳定程度。例如,在药物设计中,通过计算药物分子与靶标蛋白结合的结合能,可以预测药物的亲和性和效力。
二、计算步骤
1. 选择力场
在使用 Gromacs 计算分子间结合能之前,需要确保选择适当的力场。力场定义了分子中原子之间的相互作用势能函数和参数。常用的力场包括 AMBER、CHARMM 和 OPLS 等。在选择力场时,要根据实际研究对象和需求进行合理选择。
2. 准备拓扑文件
拓扑文件描述了分子的化学结构和力场参数。使用 Gromacs 自带的工具进行参数化和拓扑文件的生成。该工具可以根据分子的结构和力场选择生成合适的拓扑文件。
3. 能量最小化
在进行分子间结合能计算之前,需要对体系进行能量最小化,以消除构型中的
不合理偏离和冲突。通常使用 Gromacs 的能量最小化工具进行该步骤。能量最小
化的目标是使体系能量达到最低点,以获得一个稳定的起始构型。
4. 模拟系统构建
根据研究对象的需要,通过添加溶剂、离子或其他分子来构建模拟系统。确保
常用分子生物学软件(二)
常用分子生物学软件(二)引言概述:
随着分子生物学研究的不断深入,分析和处理分子生物学数据
的需求日益增长。为了满足这一需求,许多常用的分子生物学软件
被广泛应用于实验室和研究机构中。本文将介绍一些常用的分子生
物学软件,以帮助研究人员更好地理解和应用这些工具进行数据分
析和实验设计。
正文:
1. 序列分析软件
1.1 BLAST:用于快速比对蛋白质或核酸序列,帮助确认其他物种中是否存在与查询序列相似的序列。
1.2 ClustalW:用于多序列比对分析,可以对多个序列进行比较,并生成比对结果。
2. 基因表达和调控软件
2.1 DESeq2:用于差异表达分析,可以识别和分析基因在不同样本或条件下的表达差异。
2.2 MEME:用于寻找和分析DNA、RNA或蛋白质序列中的共
同模otif,帮助识别某些转录因子的结合位点。
3. 蛋白质结构预测软件
3.1 SWISS-MODEL:基于比对分析和模板结构预测,可以预测目标蛋白质的三维结构。
3.2 Phyre2:利用比对、结构推理和模板模拟方法,用于蛋白
质序列到结构的预测。
4. 分子模拟软件
4.1 GROMACS:用于分子动力学模拟的软件套件,可以模拟蛋白质、核酸和膜蛋白等生物分子的运动和相互作用情况。
4.2 AMBER:常用的分子模拟软件,用于模拟和分析生物大分子的结构、动力学和能量。
5. 生物网络分析软件
5.1 Cytoscape:用于构建和分析复杂网络的开源软件平台,尤其适用于生物学领域中的生物网络分析。
5.2 STRING:用于生物网络分析和预测蛋白质相互作用的在线工具,可以帮助解析基因或蛋白质之间的关系网络。
10分钟教你掌握分子对接模拟软件(医药向)
首先介绍一下自己吧,本人毕业于南方某知名211大学药学系,目前于澳门科技大学攻读硕士研究生。从本科开始自己就在接触CADD(计算机辅助药物设计)方面的软件知识,在此将分享一些自己的纯干货!下面将以一个实例操作带大家迅速认识和掌握分子模拟对接,希望给各位从事医药行业和药物化学合成的同学带来帮助。
话不多说,下面进入正题。
首先我们搞清楚一个概念:什么是分子模拟对接。分子模拟对接简单来说就是利用电脑软件将受体蛋白与配体分子进行模拟对接,计算它们的结合能(KJ/MOL)大小来判断结合是否紧密,若结合效果比较理想,那么该蛋白受体或配体则是我们理想的分子,可以进一步进行实验室操作,避免盲目实验带来的人力经济损失.
接下来我将介绍一下本篇文章的主角,也是我们所要用到的软件PyRx、Chemdraw、AutodockTools 以及PyMol.为了便于理解,简要概括之:Chemdraw为化合物分子绘图软件;PyRx为Autodock Vina 算法搭载软件,能够调用其算法直接进行模拟对接;AutodockTools是PyMol为对接结果成像软件,可以进一步分析其结构。
下面正式进入正题,我将大致分为三个板块来进行推进:受体配体的准备;分子对接;结果分析.研究类型为:已知若干配体分子结构,通过受体蛋白测试配体分子活性。
本次筛选意在以COMT酶为受体,从20种与常见氨基酸形成环二肽的目标化合物中筛选出与COMT 酶受体结合最为紧密的一种环二肽结构,大大减少了随机筛选的盲目性,有利于进一步研究该类化合物分子的生物学活性与改造成抗帕金森疾病前药的可能。图1展示了20种不同环二肽结构物质的统一结构,随着R基团的不同,所对应的氨基酸也不同。而表1则展示了20种不同环二肽的分子式.
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一、NAMD
NAMD(NAnoscale Molecular Dynamics)是用于在大规模并行计算机上快速模拟大分子体系的并行分子动力学代码。NAMD用经验力场,如Amber,CHARMM和Dreiding,通过数值求解运动方程计算原子轨迹。[1]
1. 软件所能模拟的体系的尺度,如微观,介观或跨尺度等
微观。
是众多md 软件中并行处理最好的,可以支持几千个cpu 运算。在单机上速度也很快。
模拟体系常为为10,000-1,000,000 个原子。
2. 软件所属的类型,如MD,DPD,DFT,MC,量化,或交叉等
全原子md,有文献上也用它做过cgmd。
3. 软件能研究的相关领域,使用者的背景最好是?
使用的力场有charmm,x-plor,amber 等,适合模拟蛋白质,核酸,细胞膜等体系。
也可进行团簇和CNT 系统的模拟
软件原理经典,操作简单。但需要对体系的性质足够了解。
4. 软件中主要涉及的理论方法范畴
经典的md,以及用多种方法计算自由能和SMD模拟。
数据分析时候一般很少涉及复杂的热力学和统计热力学的原理,但知道一些最好。
5.软件主要包含的处理工具
namd 是计算部分,本身不能建模和数据分析(unix 的哲学kiss)。但vmd 同namd 系出同门,已同namd 实现无逢链接。
vmd 的tcl 脚本一定要搞懂,别的就不多介绍了。[2]
6.与此软件密切相关的软件
vmd,及其他数据统计分析软件(excel,OOo-calc 等足够了)NAMD在window环境下的编译安装
1.下载NAMD_
2.7b2_Win32
2.解压到任意目录下(建议最好直接是C:或D:下)
3.添加windows的环境变量:右键单击我的电脑----属性-----高级-----环境变量(在右下角)-----在系统的Path变量里添加你NAMD所在文件夹,比如我
的%SystemRoot%\system32;%SystemRoot%;%SystemRoot%\Syste m32\Wbem;C:\ProgramFiles\CommonFiles\ThunderNetwork\KanKan \Codecs; C:\NAMD_2.7b2_Win32
注意:添加的变量名称要和文件夹得名称一致(如果文件夹得名称你改为namd,那么变量名称为C:NAMD)
文件才可以正确运行,并且要在conf文件所在目录执行命令。如:我的命令窗口显示C:\Documents and Settings\HP> 因此我的conf文件要放在C:\Documents and Settings\HP 这个文件夹下,然后执行命令C:\Documents and Settings\HP> C:\NAMD_2.7b2_Win32\namd2 da.conf 即可。
二、GROMACS
GROMACS是用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用分子动力学、随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分子,进行分子能量的最小化,分析构象等。它的模拟程序包包含GROMACS力场(蛋白质、核苷酸、糖等),研究的范围可以包括玻璃和液晶、到聚合物、晶体和生物分子溶液。GROMACS是一个功能强大的分子动力学的模拟软件,其在模拟大量分子系统的牛顿运动方面具有极大的优势。
GROMACS支持几乎所有当前流行的分子模拟软件的算法,而且与同类软件相比,它还具有一些特有的优势:
(1) GROMACS进行了大量的算法的优化,使其计算功能更强大。例如:在计算矩阵的逆时,算法的内循环会根据自身系统的特点自动选择由C语言或Fortran来编译。GROMACS中对Altivec loops的计算,无论是在Linux还是MacOSX.系统上,它都要比其它软件快3-10倍,而且GROMACS提高计算速度的同时也保证了计算精度。
(2) GROMACS具有友好的用户界面,拓扑文件和参数文件都以文档的形式给出。在程序运行过程中,并不用输入脚本注释语言。所有GROMACS的操作都是通过简单的命令行操作进行的。而且运行的过程是分步的,随时可以检查模拟的正确性和可行性,可以减少时间上的浪费。
(3) GRMACS操作简单,功能丰富,而且对于初学者来说易于上手。而且可以通过详细的免费使用手册,用户可以得到更多的信息。
(4) 在模拟运行的过程中,GROMACS会不断报告用户程序的运算
速度和进程。
(5) GROMACS具有良好的兼容性。输入文件和输出的轨迹文件的格式都是独立于硬件的。
(6) GROMACS能通过二进制文件来写入坐标,这样就提供了一个压缩性很强的轨迹数据存储方法,压缩方式的精度可以由用户来选择。
(7) GROMACS还为轨迹分析提供了大量的辅助工具,用户不必再为常规分析编写任何程序。GROMACS还提供了轨迹的可视程序,而且许多可视化工具都可以显示。
(8) GROMACS允许并行运算,使用标准的MPI通讯。
(9) GROMACS程序包中包括各种常见的蛋白质和核酸的拓扑结构。包括20种标准的氨基酸以及其变异体,4种核苷和4种脱氧核苷,以及糖类和脂类。
GROMACS的运行过程,主要由一系列的文件和命令组成。GROMACS一般的模拟过程可以分成以下三个阶段:
(1) 前处理过程:生成模拟对象的坐标文件、拓扑结构文件以及平衡参数及其外力作用参数等文件。
(2) 模拟过程:首先要对系统进行能量最小化,避免结构的不合理而在模拟中出现错误;然后是对系统升温过程,先给系统的各个原子以Boltzmen分布初速度,再模拟较短的时间以达到初步的平衡;最后进行真正的分子动力学模拟,即平衡过程。此过程一般时间步长为1fs,运行时间在ns量级,以保证模拟系统尽可能找到势能的最低点。当然,对于其他的操作,如施加外力(模拟AFM加力)需要在平衡之后进行。