分子模型实验报告

分子模型实验报告
篇一：分子模拟实验实验报告生物大分子
分子模拟实验作业——生物大分子
一、实验部分
12-3-1获得PDB号为“1HCK”的蛋白（human-cyclin-dependent kinase 2,i,e.,CKD2和ATP的结合晶体结构），并采用不同的模型观察其特点
①分别用卡通模型和丝带模型显示生物大分子结构，并用球棍模型、棒状模型显示其中小分子、金属离子等。

参考文献：
Analysis of CDK2 Active-Site
Hydration: A Method to Design New Inhibitors Zdeneˇk Krˇ?′z
PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics 55:258–274 (XX)
12.2 分子对接
①聚合物对接前效果图
②聚合物对接后效果图
对接后实际距离和设置的最优值
12-3-2在样本文件中，创建冰的晶体结构，分别做温度为260K，273K，298K，373K下的分子动力学模拟（10 ps），观察晶体机构的变化情况，并做定性解释。

①不同温度下冰晶体结构图：
原始冰晶体结构图
由冰晶体在不同温度下的结构可见，随温度升高，冰晶体的各个水分子之间的距离不断增加，晶体结构趋向于分散无序状。

②不同温度下，冰晶体分子动力学模拟图
③不同温度下体系的总能量与势能
由曲线形状可见，经过分子动力学模拟之后，体系的能量降低，变得更加稳定。

由计算结果可见，体系的总能量和势能随温度的升高而增大。

因为当温度升高时，分子的热运动加剧，使分子的伸缩、转动、振动势能增加从而使分子总能量增加，而体系的是能增加是因为非键相互作用尤其是分子间氢键相互作用减弱。

二、实验心得与体会
本次实验主要进行了生物大分子的模拟。

生物大分子一般包含上千个原子，目前还不能应用量子化学从头计算方法模拟，常用的方法有QM/MM方法，和纯粹的分子动力学模型。

1.关于分子力学要求掌握四点内容：（1）分子力学中，离子间的相互作用势能函数是什么？（2）势函数中存在特定的参数，怎么给参数赋初值？（3）原子类型怎样确定？（4）力场有哪些？各自的适用范围是什么？下面详细解释：
（1）V（r）有四项，前三项对应于键伸缩势能、弯曲势能和扭转势能。

其中，键伸缩势能主要受键长影响，形式类似胡克定律；弯曲势能也类似胡克定律，但是描述的是键角的变化；扭转势能描述的是二面角扭转，形式同样类似胡克定律。

（(本文来自：小草范文网:分子模型实验报告)2）力参数：kstretch、kbend、ktorsion。

要进行参数化要有大量的热力学光谱学数据和高级量子化学计算结果。

（3）系统可以自己指认原子类型，但是要通过查找原文献中对原子类型的描述自我核对，看与系统指认的是否符合。

若有很多原子，则对于关键部位必须核对，含硫的也要核对。

一般而言系统对含硫的很容易指认错误。

（4）一般有以下六种力场：
①MM2，MM3，MM4用于碳氢化合物及有绩效分子的构象分析。

②CFF，适用于一般性分子及分子晶体能量结构振动分析。

③ECEPP，蛋白质及多肽的分析。

④Amber，Charmm，Gromass，Gromos，广泛应用于蛋白质及DNA研究，也是四种计算生命科学的商业化软件。

（6）水模型，TIP3P,TIP4P,SPC,STZ等。

2.关于分子动力学：分子动力学的目的是要知道每一个时刻该体系的状态，即知道任一时刻下每一个原子的坐标和速度，以及体系的能量，从而做成MD轨线/迹。

计算能量时用MM,QM, QMMD,MMMD。

赋值求解微分方程时坐标要利用数据库和优化的坐标，速度要计算指定温度（因为微观上的速度宏观上表现为温度）。

积分求解时利用Verlet算法，式中Δ
t为积分步长，太长会漏掉许多分子内部运动，太小会使计算时间太长，一般QMMD要设置为0.2-0.4fs，MMMD为1fs。

有关统计习总，结果分析和周期性边界条件在此处不做详细介绍，可见课本P26。

篇二：结构化学实验报告
重庆大学化学化工学院《结构化学》
实验报告
专业：应用化学
班级：02班
学号：XX6213
姓名：李敏
重庆大学化学化工学院 XX年12月1日
实验利用量子化学计算软件验证分子轨道理论和判断分子点群
一、主要仪器设备及软件
1、仪器：用于计算的计算机。

2、软件：gview
二、实验目的
1、了解常用的计算方法及相应的基组
2、学会利用建模软件构建简单的化学分子；会设置Gaussian的计算格式，能够对计算结果进行利用分析；能够根据已学的理论知识利用软件判断简单分子的点群，且会设置计算。

3、会利用GaussView画分子结构和分子轨道图；能够用分子轨道理论解释O2、N2、F2、等简单分子，将阶层分子轨道能级顺序与分子轨道对应。

4、通过计算用休克尔原理解释苯的电子态。

三、实验数据N2(1σg)
2
2222
(1σu)(1πux)(1πuy)(2σg) 分子轨道图：
2 2 22σσππ(1g)(1u)(1ux)(1uy)
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(2σg)
2
(1πgx)0(1πgy)0 (2σu)0
F2
价电子组 (σ2pz)2 (σ2pz)
2
态：(σ2s) 2
(σ
?2s)2(π2px)2(π2py)2(σ2pz)2(π
?
2
?
2px)
(π
(π2px)2
(π2py)2
?
(π2px)
2
(π?
2py)
2
第 1页 /共5页
2py)
2
CO 价电子组态：(1σ)(2σ)
22
222(1πx)(1πy)(3σ)
(1πx)2 (1π*x)0 苯
(φ1)2 (1πy)2 (1π*y)0 (φ2)2 第 1页 /共5页(3σ)2
(2σu)
(φ3)2
(φ4)0 (φ5)0 (φ6)0
分子轨道：
Ψ1=/6(φ1+φ2+φ3+φ4+φ5+φ6) 成键
Ψ2=/12(2φ1+φ2-φ3-2φ4-φ5+φ6)成键Ψ
3=/4(φ2+φ3-φ5-φ6) 成键Ψ4=/4(φ2-φ3+φ5-φ6) 反键Ψ5=/12(2φ1-φ2-φ3+2φ4-φ5-φ6)反键Ψ6=/6(φ1-φ2+φ3-φ4+φ5-φ6) 反键
顺式丁二烯的π-轨道：
(φ1)2(φ2)2 (φ3)0
(φ4)0
在进行顺旋闭环时，丁二烯的成键轨道φ2是与环丁烯的成键轨道σ相关联的，丁二烯的φ1和环丁烯的π对称性匹配。

说明反应物处于基态时就
可以直接转化为产物的基态，一般加热条件下即可进行。

在进行对旋闭环
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篇三：分子实验学习总结——郁娟娟
DNAstar：序列拼接
MEGA：分析碱基组成
CLUSTAL：序列比对
PAUP：跑树
DABE：饱和性分析
总思路：序列拼接-比对-
四、下载序列的方法
打开.Fasta格式的序列-File export-sequance alignment-保存在NCBI上找到相应的序列方法：
Search Nucleotidefor 文章的genibank序列号-reports-复制序列到txt文件中，删除没用的东西，只留下序列和学名。

保存成txt文件后，打开Editseq-将,txt序列复制到其中-save保存为seq格式
五、将拼接序列翻译成蛋白质方法打开拼接的序列-全选中-Goodies-translate DNA
2、如何计算碱基含量比值、
答：MEGA-Nucleotide Composition
六、DAMBE序列饱和性分析
序列的饱和性分析在DAMBE程序中，以转换、颠换数为纵轴，以TN93模型（Tamura and Nei, 1993）校正的距离为横轴做散点图。

如果这些点随序列间分歧增大呈线性分布就说明序列间替换没有达到饱和，序列可以用于后续的系统发育分析。

DAMBE还长用在单倍型的归纳、基因频率和碱基组成分析、遗传距离计算、序列排序、
当核苷酸序列分歧较小时，序列之间被观察到的核苷酸差异数接近实际替换数。

如果序列分歧较大，DNA序列的变
异可能会受到饱和效应的影响，这时观察到的碱基差异可能包含了部分进化杂音。

一般说来，碱基转换发生的频率高于颠换，但是随物种分歧程度的增加，转换/颠换的比率接近或小于1，说明转换可能已经趋于饱和并可能成为进化杂音，所以转换和颠换发生的频率与序列间分歧度的关系就可以反映出碱基替换是否受饱和效应的影响。

在着手构建分子系统树前，为了排除这种进化杂音获取正确的进化信息，必须对目的片段的碱基替换是否受到饱和效应的影响进行检验。

用 DAMBE（Xia，XX）分别对四个mtDNA片段的碱基替换模式进行检测，以此估计所研究mtDNA片段的碱基替换是否受到饱和效应的影响。

打开DAMBE-FILE-Open standard sequence file-类型unknown-打开proteincoding
and nuc.seq-invMtdna-trains-table versis advance –go-graphics-trainsition tranversion
–tn93-g0-graphstyle-curve only-保存.bmp
问题
1、如何计算密码子的不同位上碱基变化，转换颠换比值
2、如何进行序列的饱和性分析
序列的饱和性分析在DAMBE程序中，以转换、颠换数为纵轴，以TN93模型（Tamura & Nei, 1993）校正的距离为
横轴做散点图。

如果这些点随序列间分歧增大呈线性分布就说明序列间替换没有达到饱和，序列可以用于后续的系统发育分析。

3、如何看用Editseq检验拼接后的序列是否能正确翻译为蛋白质
4、如何计算遗传距离（DAMBE）
一、DNAstar：序列拼接
在序列的拼接时，修改红色和小写字母的碱基具体步骤：
1、
2、 ABI文件包括图形和序列、SEQ文件只有序列没有图。

DNAstar—seqman—File—NEW，把序列都放近去，有两个正向，俩个反向的序列—Time ends—LOW—SEAN ALL-ASSEMBLE –出现contig 打开-双击contig_@_核对-contig-save consenus-single file -保存位置-sequce-add-选择保存到的位置-点序列名字-add-双击-拼接完关闭。

3、
4、
5、原始序列和拼接的序列各保存在一个文件夹内。

EDIT-GOODIES-TRALS 翻译成蛋白质。

‘从ncbi上下载相关的序列和测得的序列保存在一个文件夹内，把前面的内容都
删除，保留种名。

加〉符号-保存
二、序列的比对
6、先切齐序列：用Seqman-sequence-add-skip-把所有的序列加进去进行删除，使序列整齐。

-contig双击,将序列切齐，再复制到一个新建的文本文档。

7、切齐后保存方式：contig-export sequences-multiple files=set location-file-保存切齐
8、当在切齐的序列中发现反向序列要改正：用editseq 打开序列-select all –goodies-reserse complement-全选粘贴到文本文档中，目的是比对。

三、构建NJ树方法(MEGA)
1、将TXT格式保存为nexus和clustal格式（生成aln\dnd\nxs）
CLUSTAR-进行比对-FILE-LOAD SEQUENCE-打开新建的文本文档txt-加入进去后-aligment-do complete Alignment-File-Save sequence as –format-custal-ok-File- Save sequence as –format-NEXUS最后保存为nexus和clustal格式，NEXUS是PAUP格式-关闭clustal.
2、点击MEGA-File-open data-.aln文件-打开-ok-点击向下的绿色图标
MEGA-File-open data-切齐序
列,meg-ok-yes-inverttebrate -ok-ok-删除最后没用的东西-保存-切齐序列,meg- 3、点击
Mitochondrial-ok-
4、phylogency-construct phylogency - NJ树-none 改成bootstrap-k 2p-compute-保存（image-EMF）
5、使用Mega 2.0分析序列间的p-distance, 即两两序列间的核酸差异比例，分析序列变异情况
方法1：
Distance-compute pairwise-distance only改为std err-compute 方法2：
pattern-compute composition distance
三、构建MP树方法
1、MrBays，目的是转化为.nex文件步骤为：用bioedit 将.txt文件比对转换成.nex文件格式
方法：打开BioEdit，将.txt文件打开-Accessory application-clustal multiple alignment-File-export-sequence Aligment-选paup/nex 命令.nex-保存-把.nex begin 前面的都删除。

File-open-切齐序列.txt-accessory appliacation-clustal multiple aligment-file-expore-sequence aligment-选paup/nenu 命名.nex-保存
2、在.nex中加命令模板
;
end;
begin paup;
log file=coimp;
set maxtrees=1000;
set criterion=parsimony;
hsearch addseq=random eps=1000;
showtrees;
describetrees 1/plot=phylogram brlens=yes; savetrees file=coi(mp).tre root=yes brlens=yes; contree all/file=coi.tre;
pscore all/CI=yes RI=yes RC=yes;
bootstrap eps=1000
search=heuristic/addseq=random eps=100; savetrees file=coi(mpb).tre root=yes;
END;
2、打开paup-打开1.nex-open –开始跑树
3、用treeview 打开.tree树。

keepall=yes。