Лаборатория теоретической биофизики, МГУ им. Ломоносова, 2007. – 37
стр.
Методы молекулярного моделирования в настоящее время стали незаменимым инструментом изучения биомолекул, позволяющим решать широкий класс задач, зачастую недоступных экспериментальным методам. Методы молекулярного моделирования широко используются для исследования структурно-функциональных взаимосвязей в биомолекулах, поиска новых лекарств, исследования свойств отдельных молекул и их ансамблей, в том числе липидных мембран.
В рамках задачи вы ознакомитесь с теоретическими основами и вычислительными алгоритмами молекулярного моделирования. Вам будет предложено создать атомную модель молекулы аминокислоты, при помощи методов вычислительной квантовой химии рассчитать ее; равновесные геометрические характеристики, а также исследовать ее поверхность потенциальной энергии. Полученные данные будут использованы для создания молекулярно-механической модели олигопептида. На заключительном этапе эта молекулярно- механическая модель будет использована для изучения ее динамических характеристик с использованием методов молекулярной динамики.
Целью работы является освоение методов квантово-химических расчетов с использованием пакета PC GAMESS и методов молекулярно-динамических расчетов с использованием пакета GROMACS. Методы квантовой химии позволяют вычислять равновесные конфигурации молекул и энергии произвольных конформаций, а также получать строгие энергетические характеристики различных движений и электронно-спиновых состояний. Методы молекулярной динамики позволяют оценивать подвижности молекул и отдельных участков молекул, а также оценивать энергию межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействий.
В ходе выполнения данной задачи Вы научитесь работать с вышеупомянутыми пакетами программ. Задача построена таким образом, что бы показать не только принципы работы соответствующих пакетов программ, но и обучить Вас применению этих принципов к исследованию произвольных молекулярных систем. В частности, таких, которые ранее не изучались численными методами.
Содержание
Методы молекулярного моделирования
Введение
Молекулярная динамика
Основы метода молдинамики
Структура пакета GROMACS
Квантовая химия
Общие замечании о вычислительных методах
Программа PC-GAMESS
Практическая часть
Постановка задачи
Квантово-химические расчеты
Создание полноатомной модели аминокислоты
Оптимизации геометрии системы
Получение необходимых характеристик системы
Молекулярно-динамические расчеты
Составление файла силового поля для валентных взаимодействий
Составление молекулярной топологии
Составление файла топологии
Составление файла параметров
Оптимизация констант жесткости
Создание исследуемой системы и запуск молекулярной динамики
Корректировка констант жесткости. Двугранные углы
Общие замечания о топологии и корректировке
Снятие профилей двугранных углов в квантовой химии
Снятие профилей в молекулярной механике.
Приложения
Требования к оформлению отчета
Синтаксис GROMACS
Основные команды ОС Linux
Основные команды текстового редактора VIM
Методы молекулярного моделирования в настоящее время стали незаменимым инструментом изучения биомолекул, позволяющим решать широкий класс задач, зачастую недоступных экспериментальным методам. Методы молекулярного моделирования широко используются для исследования структурно-функциональных взаимосвязей в биомолекулах, поиска новых лекарств, исследования свойств отдельных молекул и их ансамблей, в том числе липидных мембран.
В рамках задачи вы ознакомитесь с теоретическими основами и вычислительными алгоритмами молекулярного моделирования. Вам будет предложено создать атомную модель молекулы аминокислоты, при помощи методов вычислительной квантовой химии рассчитать ее; равновесные геометрические характеристики, а также исследовать ее поверхность потенциальной энергии. Полученные данные будут использованы для создания молекулярно-механической модели олигопептида. На заключительном этапе эта молекулярно- механическая модель будет использована для изучения ее динамических характеристик с использованием методов молекулярной динамики.
Целью работы является освоение методов квантово-химических расчетов с использованием пакета PC GAMESS и методов молекулярно-динамических расчетов с использованием пакета GROMACS. Методы квантовой химии позволяют вычислять равновесные конфигурации молекул и энергии произвольных конформаций, а также получать строгие энергетические характеристики различных движений и электронно-спиновых состояний. Методы молекулярной динамики позволяют оценивать подвижности молекул и отдельных участков молекул, а также оценивать энергию межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействий.
В ходе выполнения данной задачи Вы научитесь работать с вышеупомянутыми пакетами программ. Задача построена таким образом, что бы показать не только принципы работы соответствующих пакетов программ, но и обучить Вас применению этих принципов к исследованию произвольных молекулярных систем. В частности, таких, которые ранее не изучались численными методами.
Содержание
Методы молекулярного моделирования
Введение
Молекулярная динамика
Основы метода молдинамики
Структура пакета GROMACS
Квантовая химия
Общие замечании о вычислительных методах
Программа PC-GAMESS
Практическая часть
Постановка задачи
Квантово-химические расчеты
Создание полноатомной модели аминокислоты
Оптимизации геометрии системы
Получение необходимых характеристик системы
Молекулярно-динамические расчеты
Составление файла силового поля для валентных взаимодействий
Составление молекулярной топологии
Составление файла топологии
Составление файла параметров
Оптимизация констант жесткости
Создание исследуемой системы и запуск молекулярной динамики
Корректировка констант жесткости. Двугранные углы
Общие замечания о топологии и корректировке
Снятие профилей двугранных углов в квантовой химии
Снятие профилей в молекулярной механике.
Приложения
Требования к оформлению отчета
Синтаксис GROMACS
Основные команды ОС Linux
Основные команды текстового редактора VIM