1、分子模拟复习1. 与实验相比较，计算机模拟 的优点：1） 成本降低 2）增加安全性 3）可研究极快的反应和变化 4）得到较佳的准确度 5）增进对问题的了解2. 分子的力场含有许多参数， 这些参数可经由量子力学计 算或实验方法得到。3. 蒙特卡罗方法：借由系统中质点（原子或分子）的随机运动，结合统计力学的概率分配原理，以得到体系的统计和热力学资料。4. 分子模拟方法有哪些？量子力学方法,分子力学方法,分子动力学模拟，蒙特卡洛模拟和布朗运动模拟。5. 常见的力场：1) MM 形态力场 2）AMBER 力场 3）CHARMM 力场 4)CVFF 力场 5) CFF 力场6. 常见分子模拟软件包:1）
2、AMBER 力场 2）CHARMM 3) GROMACS 4) NAMD 5) TINKER 6)DLPOLY7. 第二代力场的特点:力场的形式远较第一代力场(经典力场) 复杂, 需要大量的力场数。其设计的目的为能精确地计算分子的各种性质，如 结构、光 谱、热力学特性。力常数的推导除引用大量的实验数据外，并参照精确的量子力学计算结果。尤其适用于有机分子和不含过渡金属元素的分子系统。8. 联合原子力场：将原子基团合并考虑的简化力场。如 针对长链烷基化合物所 设计的力场。此力 场将甲基与亚甲基均视为一原子团，质 量分别为 15 及 14 原子质量 单位。原子 团的中心位于碳原子上。9. 模拟体系中
3、分子模型的建立是实现分子模拟的基础。通常情况下，基于力场的分子模拟其数学建模的建立划分为两个阶段：1）原子、基 团、分子的数学坐标的建立；2）力场函数形式的选取及参数的分配。10. 利用实验 手段获得分子 结构（数学坐标）一般是模拟工作者的第一 选择。目前，可以 获得分子结构的实验手段主要包括：X 射线衍射法，NMR 谱等。实际模拟中，一些大分子蛋白及核酸 3D 晶体结构可以从蛋白 质数据库得到。此外， 许多模拟对象的几何结构可以通过理论计算和一些建模软件得到。11. 分子结构的数学表述由至少由两个部分组成，即原子的类型和原子的几何坐标。12. 通常情况下，分子的内坐标由原子序号、 原子类型、
4、键长、键角和二面角等组成，用以表述分子的结构信息。13. 若分子含有 N 个原子，其势能为 3N 个笛卡尔坐标的函数；亦可以表述为 3N-6（线性分子为 3N-5）个内坐 标函数。14. 一般常用分子力学方法计算分子的最低能量构象、构型 转换能障、振动频率和各种热力学性质。15. 复杂的分子的总势能一般可分为各类型势能的和，即，总势能=键伸缩势能+ 键角弯曲势能+ 二面角扭曲势能+非键结势能+库仑静电势能+ 交叉项16. TINKER 软 件包是 Jay William Ponder 教授开发的一个较完整的分子模拟软件包，涵盖分子力学、分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟等计算。可以使用许多常用的力场
5、及参数，如Amber 力 场, CHARMM 力场, MM 系列力场以及 Ponder 等发展的 AMOEBA 极化原子多极矩力场。17. 势能面上两极小点 间的转换途径称为反应（途径）路径。将反应路径中各点能量连成的曲线称为反应能量曲线，进行路径的 变化坐标称为反应坐标 。18. 分子的任一几何位置坐标，即任何一种构象，对应于势能面的一点，具有一定的势能。19. 在温度不为 0K 的情况下，分子的构象能除了势能外，还包括平动能， 转动能与振动能。20. 目前，模 拟计算的成败很大程度上取决于力场的适用性、计算速度的快慢、计算方法的正确性以及起始结构的合理性。21. 分子模拟中，一个好的数 值
6、积分方法应具备：1）耗时少，储存量少 2）允许长时间 步长, t. 3）满足能量守恒定律 4）时间可逆5）方程简单，且易于程序化22. 通常情况下，积分步长应 小于系统中最快运动周期的 1/1023. Verlet 积分法的缺点是速度计算式中包含 1/dt 项，由于实际计算中通常取很小的步长 dt值，容易导致误差。为了矫正此缺点，Verlet 发展出另一种 2 蛙跳的计算方法。24. 模拟计算中， 为使计算中系统的密度恒定，通常采用周期性边界条件。位于中央的盒子表示所模拟的系统，其周围的盒子与模 拟系统具有相同的 排列和运动。25. 模拟计算中，常采用 最近镜像的概念，因此需采用 截断半径的方
7、法计算非键结的远程作用力，否则会因重复计算粒子所受的力而 导致不正确的结 果。截断半径最大不能超 过盒长的一半。26. 恒能系统中，总动能在 3/2 NkBT 上下呈现约 10%的涨落，此时的系统称为已达热平衡状态。仅当系统达到热平衡状 态后，才开始存 储计算的轨迹 和速度。27. 径向分布函数可以解释为系统的区域密度与平均密度的比。28. 相关函数的物理意义为一个物理量随时间改变后与其起始时的相关性。29. 除了直接计算相关函数外，最有效的 计算方法为快速傅立叶 变换方法。30. 作用场方法 计算截断半径内所有的电荷间的库仑相互作用，而将截断半径外的视为介电常数为的均匀介质对电荷的作用 。31. 长程作用力的计算1）中央多极展开法 2）Ewald 求和法 3）作用场方法 4）镜像电荷计算法 5）溶剂介电质模型32. Metropolis 方法为蒙特卡罗计算方法的基础。Metropolis 方法的重心在于建立系统的马克夫链。
