分子模拟复习纲要-2010

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1、与实验相比，计算机模拟的优点：（p1）1）成本降低；2）增加安全性；3）可研究极快的反应和变化；4）得到较佳的准确度；5）增进对问题的了解常见的分子模拟方法：(p1-p4)1）量子力学方法；2）分子力学方法；3）蒙特卡洛模拟；4）分子动力学模拟；5）布朗运动模拟。关于模拟模型模拟体系中分子模型的建立是实现分子模拟的基础。通常情况下，基于力场的分子模拟其数学建模的建立划分为两个阶段：1）原子、基团、分子的数学坐标的建立；2）力场函数形式的选取及参数的分配。模拟计算的成败很大程度上取决于力场的适用性、计算速度的快慢、计算

2、方法的正确性以及起始结构的合理性。一般常用分子力学方法计算分子的最低能量构象、构型转换能障、振动频率和各种热力学性质。以108个水分子的模拟为例A.选择模拟软件常用的分子动力学模拟软件包：AMBER；CHARMM；GROMACS;NAMD;DLPOLY1）TINKER软件包是JayWilliamPonder教授开发的一个较完整的分子模拟软件包，涵盖分子力学、分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟等计算。可以使用许多常用的力场及参数，如Amber力场,CHARMM力场,OPLSAA力场、MM系列力场以及Ponder等发展的AMO

3、EBA极化原子多极矩力场。B.小分子建模软件Gaussview3.0获得单分子坐标TINKERCrystal获得单胞、晶体坐标C.关于坐标利用实验手段获得分子结构（数学坐标）一般是模拟工作者的第一选择。目前，可以获得分子结构的实验手段主要包括：X射线衍射法，NMR谱等。实际模拟中，一些大分子蛋白及核酸3D晶体结构可以从蛋白质数据库得到。此外，许多模拟对象的几何结构也可以通过理论计算和一些建模软件得到全原子力场若力场考虑系统中所有原子，称为全原子力场联合原子力场将原子基团合并考虑，称为联合原子力场如针对长链烷基化合物所

4、设计的力场。此力场将甲基与亚甲基均视为一原子团，质量分别为15及14原子质量单位。原子团的中心位于碳原子上。分子内坐标OH1B1H1B22A1B10.96000000B20.96000000A1109.50000006分子的内坐标是由原子序号、原子类型、键长、键角和二面角等组成，用以表述分子的结构信息。(TINKER坐标正丁烷)14C4H10//charmm271CT3-1.851851850.959595950.000000002723452HA-1.495179011.463994140.87365150113H

5、A-1.495179011.46399414-0.87365150114HA-2.921851850.959609130.00000000115CT2-1.33853613-0.492336210.000000002616786HA-1.69520716-0.996733750.87365262157HA-1.69521086-0.99673560-0.87365004158CT20.20146387-0.49235441-0.00000377265910119HA0.558134020.01034635-0.874

6、634181810HA0.558138840.013740310.872665181811CT30.71477959-1.944283820.0028155627812131412HA0.35773857-2.45050723-0.8696290411113HA1.78477949-1.944297370.0023650011114HA0.35847495-2.446854550.87766964111第1行给出总原子数并注释,第2-15行分别描述每个原子，具体地，第1-6列分别为原子序号、原子类型、x，y，z坐标、

7、原子的类型数，第7-10列为与该原子键连的原子序号。分子的自由度(p24)N个原子的分子，其势能为3N个笛卡尔坐标的函数；亦可以表述为3N-6(线性分子为3N-5)个内坐标函数。关于势能面（p52）分子的任一几何位置坐标，即任何一种构象，对应于势能面的一点，具有一定的势能。势能面上两极小点间的转换途径称为反应（途径）路径。将反应路径中各点能量连成的曲线称为反应能量曲线，进行路径的变化坐标称为反应坐标。D．选择力场常用的力场(p13-p16)1）MM形态力场2）AMBER力场3）CHARMM力场4）CVFF力场5）第二

8、代力场6）OPLSAA力场Öatom58OW"SPCWaterO"815.9952atom57HW"SPCWaterH"11.0081bond5758527.21.0000angle57585737.95109.47vdw583.1655552960.155406042vdw570.0000.0000charge224-0.820charge2