'

Молекулярная динамика (MD) лекция 2

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Молекулярная динамика (MD) лекция 2


Слайд 1

Молекулярная механика Основы: Симуляции подчиняются законам классической физики. Движущая сила : Функции потенциальной энергии, минимизация энергии, молекулярная динамика. Использование: Поиск конформаций биомолекул. Исследование флуктуации и динамики биополимеров. Расчет, как самой свободной энергии систем, так и её изменение.


Слайд 2

Уравнение Ньютона Fi Ковалентные взаимодействия Не ковалентные взаимодействия


Слайд 3

Силовое поле, константы Константы из уравнения : 1) связи , Кb, b0 ИР-спектроскопия, QM 2) углы K?,?0 ИР-спектроскопия, QM 3) торсионные углы K?, ? ИР-спектроскопия, ЯМР, QM 4) Частичные заряды qi угадывание, термодинамика,QM 5) Параметры WdV Aij, Cij угадывание,термодинамика, QM Большинство значений можно получить из высокоточных расчётов QM ab initio (DFT B3LYP 6-31+G*). Полученные значения "подгоняют" под уравнения силового поля.


Слайд 4

Молекулярная динамика Сумма сил действующих на атом Расчет новых координат Dt интегрирование


Слайд 5

Методология подготовки системы для МД Построение топологии молекулы на основе координат т.е. перечисление связей углов и тд. Выбор формы и размера ячейки Минимизация энергии структуры в вакууме методы: steep, CG, l-bfgs Добавление растворителя и ионов в ячейку "Утряска" воды и ионов вокруг не подвижной молекулы


Слайд 6

Периодичные граничные условия МД поли-аланина показала искусственную стабилизацию альфа спирали, при использовании маленькой ячейки. Рекомендуется делать отступ между молекулой и гранью ячейки более 10А.


Слайд 7

Что можно узнать из МД? равновесные свойства: Константа связывания лиганда с белком Средняя потенциальная энергия системы Распределение жидкости вокруг различных элементов динамические и неравновесные свойства: Вязкость жидкости Процесс диффузии в мембраны Динамика фазовых изменений Кинетику реакции


Слайд 8

Ограничения МД Симуляции основаны на законе Ньютона Электроны не учитываются Силовые поля это приближение Удалённые взаимодействия обрезаются Граничные условия между ячейками не натуралистичны


Слайд 9

Длинна траектории МД Длинна траектории должна быть в 10 раз больше чем время необходимое для преодоления энергетического барьера.


Слайд 10

Удаленные электростатические взаимодействия


Слайд 11

Удаленные электростатические взаимодействия N2 Приемлемый выход это PME, particle mesh Ewald алгоритм. Использует FFT, быстрые преобразования Фурье


Слайд 12

Самосборка бислоя Self-assembly with PME Self-assembly with Cut-off


Слайд 13

Алгоритмы минимизации энергии системы hn максимальное смещение Steepest descent (крутой спуск) Если то новые координаты принимаются и Если то новые координаты не принимаются и


Слайд 14

Алгоритмы минимизации энергии системы Conjugate Gradient (сопряженный градиент) Окончание минимизации определяется значением максимальной силы в системе, указанным в mdp файле. Рекомендуется для подготовки системы к анализу нормальных мод. Не может использоваться при использовании ограничений (dummies).


Слайд 15

Алгоритмы минимизации энергии системы Очень эффективный алгоритм. Рекомендуется использовать вместе с PME. L-bfgs Строит обратный Гессиан системы и находит градиент уменьшения энергии.


Слайд 16

Увеличение шага интегратора МД Можно присвоить атому водорода массу 2 а.е. При этом отняв 1 от тяжелого атома-соседа. 2. Использовать специальные конструкции. Dummies.


Слайд 17

Конструкции атомов-пустышек в GROMACS Атомы входящие в конструкцию Атомы - пустышки Время расчёта Используя атомы пустышки можно увеличить шаг до 5-7 фс.


Слайд 18

МД с поляризацией (Shell MD) Используется поляризационная модель Дика и Оверхаузера. В этой модели частица представляющая степени свободы электронного облака прикреплена к ядру «пружинкой». const


Слайд 19

Стохастическая динамика Константа фрикции «Процесс шума» Используется при симуляции кристаллов


Слайд 20

Броуновская динамика Коофицент фрикции «Процесс шума» Используется для изучения диффузии молекул. Можно использовать большой шаг. Алгоритм контроля длинны связей: только LINCS


Слайд 21

Анализ нормальных мод Выявление гармонических колебаний молекулы. Последовательность использования программ пакета GROMACS: Mdrun –минимизация энергии. g_nmeig - диагонализация Гессиан матрицы g_anaeig - анализ


Слайд 22

Расчёт свободной энергии Используются методы медленного роста Используется для сравнения комплексов мутантных белков с лигандом или наоборот различных лигандов с белком.


Слайд 23

Существенная динамика (principal component analysis,essential dynamics)


Слайд 24

Управляемая динамика (steer MD)


Слайд 25

Анализ траекторий Gromacs предоставляет более 50 программ для анализа траекторий. Можно выделить ряд групп: Общие свойства: g_energy, g_com Функция кругового распеределения: g_rdf Связи, углы, торсионые углы : g_bond, g_angle, g_sgangle Растояния: g_gyrate, g_sgangle, g_mindist, g_mdmat Белки : g_hbond, do_dssp, g_rama, xrama, wheel Граница фаз: g_order, g_density, g_potential, g_coord


Слайд 26

RDF


Слайд 27

do_dssp


Слайд 28

………….


×

HTML:





Ссылка: