Молекулярная динамика(MD)лекция 2 презентация

Содержание

Слайд 1Молекулярная динамика (MD) лекция 2

Слайд 2Молекулярная 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 3
Уравнение Ньютона

Fi


Ковалентные взаимодействия
Не ковалентные взаимодействия

Слайд 4
Силовое поле, константы

Константы из уравнения :
1) связи , Кb, b0 ИР-спектроскопия, QM
2)

углы Kθ,θ0 ИР-спектроскопия, QM
3) торсионные углы Kφ, δ 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 5

Молекулярная динамика

Сумма сил действующих
на атом
Расчет новых координат


Δt
интегрирование

Слайд 6Методология 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 7
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 8Что 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 9Ограничения МД
Симуляции основаны на законе Ньютона
Электроны не учитываются
Силовые поля это приближение
Удалённые

взаимодействия обрезаются
Граничные условия между ячейками не натуралистичны

Слайд 10Длинна траектории МД
Длинна траектории должна быть в 10 раз больше чем

время необходимое для преодоления энергетического барьера.

Слайд 11Удаленные электростатические взаимодействия

Слайд 12Удаленные электростатические взаимодействия

N2
Приемлемый выход это PME, particle mesh Ewald

алгоритм. Использует FFT, быстрые преобразования Фурье

Слайд 13Самосборка бислоя
Self-assembly with PME
Self-assembly with Cut-off

Слайд 14Алгоритмы минимизации энергии системы

hn максимальное смещение
Steepest descent (крутой спуск)
Если

то новые координаты принимаются и

Если то новые координаты не принимаются и

Слайд 15Алгоритмы 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 16Алгоритмы минимизации энергии системы

Очень эффективный алгоритм. Рекомендуется
использовать вместе с PME.
L-bfgs
Строит

обратный Гессиан системы и находит градиент уменьшения энергии.

Слайд 17Увеличение 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 18Конструкции атомов-пустышек в GROMACS



Атомы входящие в конструкцию
Атомы - пустышки
Время расчёта
Используя атомы

пустышки можно увеличить шаг до 5-7 фс.

Слайд 19МД 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 20Стохастическая динамика

Константа фрикции
«Процесс шума»
Используется при симуляции кристаллов

Слайд 21Броуновская динамика

Коофицент фрикции
«Процесс шума»
Используется для изучения диффузии молекул.
Можно использовать большой

шаг.
Алгоритм контроля длинны связей: только LINCS

Слайд 22Анализ нормальных мод

Выявление гармонических колебаний молекулы.
Последовательность использования программ пакета GROMACS:
Mdrun –минимизация

энергии.
g_nmeig - диагонализация Гессиан матрицы
g_anaeig - анализ

Слайд 23Расчёт свободной энергии

Используются методы медленного роста
Используется для сравнения комплексов мутантных

белков с лигандом или наоборот различных лигандов с белком.

Слайд 24
Существенная динамика (principal component analysis,essential dynamics)

Слайд 25
Управляемая динамика (steer MD)

Слайд 26
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 28do_dssp

Слайд 29………….

Похожие презентации

Literary Britain 233
Пример:Анализ влияния структурыкапитала банкана его устойчивостьв условиях банковскогокризиса. 236
Шишкин Иван Иванович - русский живописец и график 0
Ка-диапазон. Модель взаимодействия участников рынка. 246
Стандарты работы Отдела продаж автомобилей 523
Инструкция для ответственного организатора и организатора в аудитории ППЭ 288

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика