清华大学-分子动力学

1、NAMD,VMDNAMD,VMD常用技巧常用技巧橡树岭国家实验室橡树岭国家实验室 纳米相材料科学中心纳米相材料科学中心 纳米材料理论研究所纳米材料理论研究所NAMDNAMD的常用技巧的常用技巧 对部分分子或者原子添加约束条件 固定某个分子 外力 机械力 电场力 转动 SMD（对质心的约束条件）固定分子（原子）固定分子（原子） 对部分分子固定 仍然计算来自这些固定原子对其他非固定原子的作用力 但是不计算对这些固定原子所受的力 固定原子的位置保持在起始位置模拟控制文件的修改：固定分子模拟控制文件的修改：固定分子固定分子（原子） fixedAtoms on#启动固定分子格式 fixedAtomsFile fixedatom.pdb#指定固定分子文件需要编辑固定分子文件固定分子文件举例固定分子文件举例 TER ATOM 104552 O WAT 33266 -46.955 -19.139 -66.288 1.00 0.00 ATOM 104553 H1 WAT 33266 -46.028 -19.374 -66.244 1.00 0.00 ATOM 104554 H2 WAT 33266 -4

2、6.970 -18.312 -66.769 1.00 0.00 TER ATOM 104555 O WAT 33267 -40.387 -19.912 -66.464 0.00 0.00 ATOM 104556 H1 WAT 33267 -39.595 -20.407 -66.671 0.00 0.00 ATOM 104557 H2 WAT 33267 -40.094 -19.233 -65.856 0.00 0.00 PDB 文件原子 编号原子 名称分子 名称分子 编号原子坐标，单位AO位C位固定水分子33266固定分子固定分子注意事项：规定固定分子的pdb文件必须和所模拟体 系的坐标文件一致，即各原子排列顺序要一致机械力机械力 对部分分子或者原子施加一个恒定的外力 NAMD的单位：kcal/mol/A1单位外力=69.77pN模拟控制文件的修改：机械力模拟控制文件的修改：机械力对某个分子（原子）施加机械力 constantforce on#启动恒定外力 consforcefile ssC8force.pdb#指定文件需要编辑外力指定文件固定分子文件举例固定分子文件举例 TER AT

3、OM 104552 O WAT 33266 0.000 1.433 0.000 1.00 0.00 ATOM 104553 H1 WAT 33266 2.866 0.000 0.000 0.50 0.00 ATOM 104554 H2 WAT 33266 1.433 -1.433 2.866 0.10 0.00 TER ATOM 104555 O WAT 33267 -40.387 -19.912 -66.464 0.00 0.00 ATOM 104556 H1 WAT 33267 -39.595 -20.407 -66.671 0.00 0.00 ATOM 104557 H2 WAT 33267 -40.094 -19.233 -65.856 0.00 0.00 PDB 文件原子 编号原子 名称分子 名称分子 编号原子坐标，单位AO位C位给这些原子施加不同的恒定外力机械力机械力注意事项：规定固定分子的pdb文件必须和所模拟体 系的坐标文件一致，即各原子排列顺序要一致 此文件是另外一个单独的文件，和固定分子的文件类 似，但是不是一个文件电场力电场力 可以对模拟盒子添加三维的电场 可以在

4、模拟过程中分段改变电场模拟控制文件的修改：电场力模拟控制文件的修改：电场力对体系添加电场 eFieldon yes#打开电场 eField 0.0 0.0 0.230#z方向施加100mV/nm一NAMD电场=435 mV/nm模拟过程中改变电场模拟过程中改变电场对体系添加电场 eFieldon yes#打开电场 eField 0.0 0.0 0.230#z方向施加100mV/nm 运行 run 10000#运行10000步 改变电场 eField 0.0 0.0 -0.230#改变电场方向 接着运行 run10000#在新电场下继续 #运行10000步动态限制文件举例：转动动态限制文件举例：转动NAMD中，对某些原子的限制文件本身可以是动态的 模拟的体系在跟踪动态的限制文件的时候，本身也实 现了人为的动态运行如何实现 模拟控制文件中指定限制文件*.pdb 模拟控制文件中同时指定该文件中的相关原子如何运动模拟控制文件的修改：转动模拟控制文件的修改：转动# 动态限制条件 constraintson#开启限制功能 consexp2#谐振约束幂次数 consrefconsatoms.pdb

5、#起始位置参考文件 conskfileconsatoms.pdb #指定k值 conskcol O模拟控制文件的修改：转动模拟控制文件的修改：转动# 对相关原子指定转动参数rotConstraintson #打开转动 rotConsAxis0.00.01.0#转轴方向 rotConsPivot0.0 0.0 0.0 #转轴通过支点 rotConsVel 0.005#转动角速度，度/步 转动举例：参考文件，转动举例：参考文件，k k参数文件参数文件 TER ATOM 104552 O WAT 33266 -46.955 -19.139 -66.288100.00 0.00 ATOM 104553 H1 WAT 33266 -46.028 -19.374 -66.244100.00 0.00 ATOM 104554 H2 WAT 33266 -46.970 -18.312 -66.769100.00 0.00 TER ATOM 104555 O WAT 33267 -40.387 -19.912 -66.464 0.00 0.00 ATOM 104556 H1 WAT 33267 -39.

6、595 -20.407 -66.671 0.00 0.00 ATOM 104557 H2 WAT 33267 -40.094 -19.233 -65.856 0.00 0.00 PDB 文件原子 编号原子 名称分子 名称分子 编号原子坐标，单位AO位C位让水分子33266的所有原子转动初始参考位置参数k的值SMDSMD：质心限制条件：质心限制条件 限制的对象不是单个原子或者分子，而是某些分子的质 心 以速度为控制对象，即对象以某一个速度移动 生物体系模拟中很重要模拟控制文件的修改：模拟控制文件的修改：SMDSMDSMDon#开启SMD功能 SMDFilesmdatoms.pdb#指定文件 SMDk200.0#k的取值 SMDVel2e-3#移动速度，A/步 SMDDir0.00.01.0#移动方向不需要单位化单位必须是kcal/mol/A指定初始位置，同时指定那些分子的质心将移动SMDSMD举例：参考文件举例：参考文件 TER ATOM 104552 O WAT 33266 -46.955 -19.139 -66.288 1.00 0.00 ATOM 104553 H1 WAT 332

7、66 -46.028 -19.374 -66.244 1.00 0.00 ATOM 104554 H2 WAT 33266 -46.970 -18.312 -66.769 1.00 0.00 TER ATOM 104555 O WAT 33267 -40.387 -19.912 -66.464 0.00 0.00 ATOM 104556 H1 WAT 33267 -39.595 -20.407 -66.671 0.00 0.00 ATOM 104557 H2 WAT 33267 -40.094 -19.233 -65.856 0.00 0.00 PDB 文件原子 编号原子 名称分子 名称分子 编号原子坐标，单位AO位C位移动水分子33266的质心初始参考位置移动这些原子的质心固定分子，电场举例固定分子，电场举例 把纳米管固定 施加一个电场，将DNA推入纳米管内机械力举例机械力举例 拉一个DNA分子的两头，观察其形变转动举例转动举例 将一个碳纳米管围绕其轴转动SMDSMD举例举例 平移装填了DNA的纳米管VMDVMD的行命令的行命令 分子或者原子的选择 选择原子atomselect to

8、p “index 0 to 3” 选择分子atomselect top “resid 12” 选择所有atomselect top all 将选中的对象命名set aaa atomselect top “resid 1 to 5” 移动选中的分子或者原子 $aaa moveby x y z 输出选中原子的坐标 $bbb get x y z 计算选中的对象的几何中心 measure center $ccc VMDVMD的行命令举例的行命令举例VMDVMD的程序命令的程序命令set chan open output.dat w set num_steps molinfo top get numframes puts $chan “$num_steps“for set frame 0 $frame $num_steps incr frame set sela atomselect top “resid 37“ frame $frameset selb atomselect top “index 102 2777“ frame $frameset gca measure center $selaset gcb measure center $selbset dist veclength vecsub $gca $gcbputs $chan “$frame $dist $gca $gcb“ close $chanVMDVMD的程序命令举例的程序命令举例 计算纳米管和DNA几何中心之间的距离变化更多内容更多内容 NAMD，VMD的使用手册，入门教程等等 http:/www.ks.uiuc.edu/Research/namd/ http:/www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/ 求助：NAMD，VMD论坛 namd-Iks.uiuc.edu vmd-Iks.uiuc.edu http:/www.ks.uiuc.edu/Research/namd/mailing_list/na md-l/ http:/www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/mailing_list/vmd -l/

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