Моделирование динамики и состояния равновесия
Задание к лабораторной работе:
1. Создать оптимизированный цвиттерион аланина.
2. Использовать периодические граничные условия для сольватирования цвиттериона.
3. Использовать молекулярную динамику для поиска энергетического минимума молекулы.
4. Использовать динамику Ланжевена, чтобы моделировать присутствие растворителя в процессе нагревания, и метод Монте Карло к типовым конфигурациям из распределения Больцмана.
1. Создание отдельного цвиттериона аланина
Постройте молекулу аланина так, как показано на рис. ниже не вызывая команду Model Builder.
А
|
Б
|
В
|
2. Разместите формальные заряды на некоторые атомы, чтобы приблизительно представить распределение заряда в цвиттерионе. Сделайте простую аппроксимацию считая, что на атоме азота находится заряд + 1,0, а на атомах кислорода по -0.5. Для этого убедитесь, что команда Multiple Selections активизирована. Выделите атом азота. Выбрать Set Charge в меню Build, и назначить заряд 1.0. Снимите выделение щелкнув правой кнопкой мыши на свободном поле окна. Таким же образом назначьте заряд -0.5 на кислород, затем снимите выделение.
3. Выбор Силового поля
Следующий шаг – Вы должны выбрать силовое поле. Вы должны выбрать силовое поле прежде, чем Вы вызываете Model Builder, потому что эта процедура назначает типы атомов согласно силовому полю, которое Вы определяете. Альтернативно, Вы можете назначать типы атома в любое время, используя Calculate Types в меню Build. Однако, самый простой путь состоит в том, чтобы назначить правильное силовое поле прежде, чем Вы используете команду Model Builder.
Для выбора силового поля выбрать Molecular Mechanics на меню Setup. Выберите силовое поле AMBER. Нажмите Options и в окне диалога Force Field сделайте установки, согласно рисунку. Сохраните сделанные установки.
Закройте диалог Molecular Mechanics. Если появляется следующая диалоговая ячейка, нажать OK.
4. На этом шаге создадим 3-D структуру используя команду Model Builder. HYPERCHEM строит и показывает первую аппроксимацию (приближение) цвиттериона аланина.
Откройте окно диалога Labels на меню Display, и выбрать для атомов Chirality. Если центральный углерод маркирован как R, то для создания S-углерода переключитесь на инструмент рисунка и удерживая в нажатом положении клавишу [Shift], и щелкните на центральном углероде. Выведите на экран подписи атомов и сохраните структуру как alaz.hin.
5. Измерим свойства структуры:
Убедитесь, что угол O-C '-O равен 120 градусов, а торсионный угол N-Cα -C '-O торсионный угол ± 60 градусов или ± 120 градусов, в зависимости от того, каким образом размещена молекула на экране.
6. Обозначим типы атомов AMBER, используя команду Labels, Type.
7. Рассчитать энергию молекулы и градиент используя команду Single Point. Затем оптимизируйте структуру молекулы. Измерьте значения углов O-C '- O и N-Cα -C '-O. Отметьте как изменились величины углов в оптимизированной структуре. Далее мы будем проводить анализ изменения величины угла в ходе молекулярной динамики. поэтому сохраните этот угол под каким либо названием. Для этого выделите торсионный угол N-Cα -C '-O и выберите последовательно команды Name Selection в меню Select. В открывшемся окне выберите пункт Other, назовите угол ncco, затем нажмите OK.
8. Сохраните созданную вами структуру под именем ala-gas.hin.