NAMD和VMD简介

1、NAMD及及VMD简介简介 NAMD和和VMD软件，均由美国伊利诺依大学开发软件，均由美国伊利诺依大学开发 。NAMD用经验力场通过数值求解运动方程计算原子轨迹用经验力场通过数值求解运动方程计算原子轨迹 ，我们用，我们用主要针对核酸、主要针对核酸、蛋白质和脂类的蛋白质和脂类的CHARMM力场力场，分为，分为top和和par两种文件。两种文件。 NAMD 本身只能完成动力学模拟计算，本身只能完成动力学模拟计算，没有图形界面没有图形界面。VMD有图形界面，有图形界面， 可以完成视图、建模、数据处理等多种功能。可以完成视图、建模、数据处理等多种功能。 一、一、NAMD和和VMD简介简介二、二、NAM

2、D和和VMD在在windows7系统下的安装系统下的安装 NAMD (windows 版本版本) 网站上网站上/Research/namd/有直接编译好的，直接下载有直接编译好的，直接下载NAMD2.6软件包软件包, 解压后文件夹中名为解压后文件夹中名为namd2就是我们需要的软件。就是我们需要的软件。 VMD (windows 版本版本) 需要安装，从网站需要安装，从网站/Research/vmd/ 下载后缀名为下载后缀名为.msi的文件后，与普通软件一样进行安装。的文件后，与普通软件一样进行安装。注意注意：

3、软件安装后，需要改变软件的环境变量，以便整个系统可以识别软件名称：软件安装后，需要改变软件的环境变量，以便整个系统可以识别软件名称 (比如比如vmd，namd2), 改变路径方法如下：改变路径方法如下： 计算机计算机右击右击属性属性高级系统设置高级系统设置高级高级环境变量环境变量 系统变量系统变量Path编辑：添加编辑：添加NAMD和和VMD软件所在文件夹软件所在文件夹 的路径的路径 (比如比如 C:Program Files (x86)University of IllinoisVMD)三、三、VMD软件在软件在windows7系统下调用系统下调用2.盘符盘符3.cd 命令表示转变路径，命令

4、表示转变路径，cd+文件夹名表示进入某个文件夹内文件夹名表示进入某个文件夹内需要在某个盘的某个文件夹下调用需要在某个盘的某个文件夹下调用vmd（即使得（即使得vmd软软件得到的结果输出在某个文件夹下）步骤：件得到的结果输出在某个文件夹下）步骤：1.电脑开始命令搜索行输入电脑开始命令搜索行输入:cmd Enter键键4. 因为之前改变了软件环境变量，因为之前改变了软件环境变量，因此直接输入软件名称表示调用该软件因此直接输入软件名称表示调用该软件命令窗口命令窗口图形窗口图形窗口1）体系）体系.pdb文件，该文件负责储存体系中所有原子的文件，该文件负责储存体系中所有原子的坐标坐标。2）体系）体系.p

5、sf文件，该文件负责储存体系的文件，该文件负责储存体系的结构结构信息，信息，包括化学键的长度、键角、二面角，以及原子电荷、包括化学键的长度、键角、二面角，以及原子电荷、L-J参数等信息。参数等信息。3）力场参数文件，力场参数文件是分子动力学模拟的核心，）力场参数文件，力场参数文件是分子动力学模拟的核心，力场中的数学方程决定了原子在力场中的力场中的数学方程决定了原子在力场中的受力如何计算受力如何计算。4）准备配置）准备配置.conf文件文件(configuration file), 告知告知NAMD软件作软件作MD模拟的各种参数模拟的各种参数，如如.pdb文件和文件和.psf文件、体系的温度、压

6、力的控制方法、系综、文件、体系的温度、压力的控制方法、系综、边界条件的设置、模拟结果储存的文档等等。边界条件的设置、模拟结果储存的文档等等。四、调用四、调用NAMD软件之前必备文件软件之前必备文件PDB文件按四层结构记录原子坐标：文件按四层结构记录原子坐标：moleculesegmentresidueatom分子分子 片段片段 残基残基 原子原子CH3-CH-COOHNH2moleculesegmentresidueATOM 1 N LEU P 1 3.594 1.290 17.445 0.00 0.00 P1 ATOM 2 HN LEU P 1 3.332 1.323 18.351 0.00

7、 0.00 P1 ATOM 3 CA LEU P 1 4.005 -0.104 16.995 0.00 0.00 P1 ATOM 4 HA LEU P 1 4.110 -0.065 15.913 0.00 0.00 P1 ATOM 5 CB LEU P 1 5.408 -0.391 17.511 0.00 0.00 P1 ATOM 6 HB1 LEU P 1 6.118 0.452 17.178 0.00 0.00 P1 ATOM 7 HB2 LEU P 1 5.376 -0.411 18.633 0.00 0.00 P1 ATOM 8 CG LEU P 1 6.164 -1.630 17.1

8、30 0.00 0.00 P1 ATOM 9 HG LEU P 1 5.553 -2.507 17.454 0.00 0.00 P1 ATOM 10 CD1 LEU P 1 6.416 -1.764 15.657 0.00 0.00 P1 原子编号原子编号残基名残基名残基编号残基编号片段名片段名Z轴轴坐坐标标Y轴轴坐坐标标X轴轴坐坐标标原原子子名名PDB文件内容文件内容截取截取PSF文件记录了与文件记录了与PDB文件相对应的体系中文件相对应的体系中原子之间结构信息：原子，键，键角，二面角等信息原子之间结构信息：原子，键，键角，二面角等信息1 P1 1 LEU N NH1 -0.470000 1

9、4.0070 02 P1 1 LEU HN H 0.310000 1.0080 03 P1 1 LEU CA CT1 0.070000 12.0110 04 P1 1 LEU HA HB 0.090000 1.0080 05 P1 1 LEU CB CT2 -0.180000 12.0110 06 P1 1 LEU HB1 HA 0.090000 1.0080 07 P1 1 LEU HB2 HA 0.090000 1.0080 08 P1 1 LEU CG CT1 -0.090000 12.0110 09 P1 1 LEU HG HA 0.090000 1.0080 010 P1 1 LEU

10、 CD1 CT3 -0.270000 12.0110 0 原子编号原子编号片段名片段名残基编号残基编号残基名残基名原子名原子名原子类型原子类型原子电荷原子电荷原子质量原子质量31226 !NATOM25488 !NBOND: bonds 1 2 1 3 3 4 5 3 5 6 5 7 8 5 8 9 10 8 10 11 10 12 10 13 14 8 14 15 14 16 14 17 18 3 18 20 19 18 20 21 20 22 22 23 24 22 24 25 24 26 27 24 28 29 28 27 30 28 30 32 30 31 32 33 33 27 33

11、 34 34 35 36 40 36 37 36 34 38 32 38 39 40 41 40 38 42 22 42 44 43 42 44 45 44 46 46 47 48 46 48 49 48 50 51 48横向横向两个原子序号两个原子序号代表一个化学键代表一个化学键 32568 !NTHETA: angles 1 3 4 1 3 18 2 1 3 3 18 19 3 18 20 3 5 7 3 5 6 3 5 8 5 8 9 5 8 14 5 8 10 5 3 4 5 3 18 5 3 1 6 5 7 8 14 17 8 14 16 8 14 15 8 10 13 8 10 1

12、2 8 10 11 8 5 7 8 5 6 10 8 9 10 8 14 11 10 13 11 10 12横向横向三个原子序号三个原子序号代表一个键角代表一个键角 37494 !NPHI: dihedrals 1 3 5 8 1 3 5 6 1 3 5 7 1 3 18 20 1 3 18 19 2 1 3 5 2 1 3 18 2 1 3 4 3 18 20 21 3 18 20 22 3 5 8 10 3 5 8 14 3 5 8 9 4 3 5 8 4 3 5 6 4 3 5 7 4 3 18 20 4 3 18 19 5 8 10 11 5 8 10 12 5 8 10 13 5 8

13、 14 15横向横向四个原子序号四个原子序号代表一个二面键角代表一个二面键角力场参数文件（力场参数文件（top和和par开头）：开头）：定义了定义了原子名称、原子电荷、原子质量、原子名称、原子电荷、原子质量、键连接方式（残基结构）等。键连接方式（残基结构）等。top和和par内容是一致的，只是格式和用途不同，内容是一致的，只是格式和用途不同，用用VMD中中psfgen插件生成相应插件生成相应psf时使用时使用top, 调用调用namd2软件时使用软件时使用par。 top文件文件内容截取内容截取原子类型原子类型(根据化学环境定义根据化学环境定义)原子质量，同类原子尽管原子类型不同，原子质量，同类原子尽管原子类型不同，但原子质量相同但原子质量相同丙氨酸丙氨酸基团整体电荷量基团整体电荷量丙氨酸丙氨酸结构示结构示意图意图.2.3.原子名原子名 原子类型原子类型原子电荷原子电荷原子键结方式原子键结方式top文件文件内容截取内容截取.conf文件文件内容截取内容截取调用调用namd需要输入的需要输入的结构和坐标文件名称结构和坐标文件名称力场参数文件力场参数文件周期性边界条件周期性边界条件.conf文件文件内容截取内容截取控温方法控温方法控压方法控压方法每隔多长时间计算一次动力学方程，单位每隔多长时间计算一次