《有机分子动力学》课件.ppt

有机分子动力学本课件将介绍有机分子动力学的基本概念、理论和应用。

课程简介课程目标了解有机分子动力学的理论基础，并能进行简单的分子动力学模拟。课程内容涵盖有机分子动力学的基础理论、模拟方法、应用和发展趋势。

课程目标1掌握有机分子动力学的基本概念理解分子间相互作用力、分子力场等关键概念。2了解分子动力学模拟的基本原理和方法熟悉积分算法、边界条件、温度和压力的控制等。3能够运用分子动力学模拟解决实际问题包括蛋白质折叠、酶催化、材料设计等。

有机分子动力学的基本概念有机分子动力学是利用计算机模拟研究有机分子运动的学科。

分子的结构和性质结构原子、键、角、二面角等。性质极性、疏水性、柔性等。

分子间相互作用力范德华力包括伦敦分散力、偶极-偶极相互作用等。氢键一种较强的静电相互作用，对分子行为有重要影响。静电相互作用带电分子或基团之间的相互作用。

分子力场模拟分子间相互作用力的数学模型。

分子力场参数的确定通过量子化学计算、实验数据等手段进行参数化。

分子动力学模拟的基本原理基于牛顿运动定律和分子力场，模拟分子在时间和空间上的运动。

积分算法利用数值方法求解运动方程，常用的算法有Verlet算法、Leap-Frog算法等。

温度和压力的控制通过引入热浴和压力浴来控制模拟体系的温度和压力。

周期性边界条件将模拟体系复制成无限个相同体系，以减少边界效应。

长程相互作用的处理采用Ewald求和法、Particle-MeshEwald法等处理静电相互作用。

溶剂化效应溶剂分子对溶质分子结构和性质的影响，可通过显式或隐式溶剂模型来处理。

分子构型采样方法利用蒙特卡罗模拟、分子动力学模拟等方法获取分子构型的采样数据。

构象自由能的计算通过对构型采样数据进行统计分析，计算不同构象的自由能。

蛋白质折叠动力学模拟蛋白质从无序状态折叠成特定三维结构的动态过程。

酶催化动力学研究酶与底物相互作用、催化反应的动态过程。

生物膜系统分子动力学模拟细胞膜的结构、动力学特性、物质运输等过程。

材料分子动力学研究材料的结构、性质、力学性能等，为材料设计和开发提供理论依据。

反应动力学模拟化学反应的发生过程，研究反应速率、反应机理等。

电子结构计算与分子动力学的耦合将电子结构计算与分子动力学模拟相结合，研究电子结构对分子动力学的影响。

分子动力学软件常用的分子动力学软件有AMBER、CHARMM、GROMACS等。

分子动力学模拟的局限性计算资源、力场参数、时间尺度等方面的限制。

分子动力学模拟的应用领域药物设计、材料科学、生物化学、纳米科技等。

分子动力学发展趋势发展更精确的力场、更高效的算法、更强大的计算资源等。

实践操作演示演示利用分子动力学软件进行简单的模拟操作。

课程总结回顾课程的主要内容和知识点。

提问和讨论学生可以提出问题，老师进行解答和讨论。

参考文献列出本课件所参考的文献资料。