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分子力学应用----TINKER软件包的学习使用TINKER简介TINKER软件包（）是JayWilliamPonder教授开发的一个较完整的分子模拟软件包，涵盖分子力学、分子动力学的计算。可以使用许多常用的力场及参数，如Amber(ff94,ff96,ff98,ff99),CHARMM(19and27),Allinger的MM(MM2-1991，MM3-2000),OPLS(OPLS-UA,OPLS-AA,OPLS-AA/L),LiamDang的极化力场,Ponder等发展的AMOEBA极化原子多极矩力场。配有一个可视化图形界面软件FFE，可以进行辅助模型构建和部分程序的执行计算。TINKER的Windows版本•FFE图形界面图形显示-分子树关键词编辑器模拟命令输出文件•DOS窗口命令行注意：程序安装在C:盘，路径、文件不能有中文字符。TINKER的Windows版本•FFE图形界面图形显示-分子树关键词编辑器模拟命令输出文件•DOS窗口命令行注意：程序安装在C:盘，路径、文件不能有中文字符。TINKER软件包相关重要文件存放路径c:/programfiles/tinker•doc说明书•examples应用实例•bin执行程序•params主要力场参数•sourceFORTRAN77源代码TINKER主要功能(1)buildingproteinandnucleicacidmodelsfromsequence(2)energyminimizationandstructuraloptimization(3)analysisofenergydistributionwithinastructure(4)moleculardynamicsandstochasticdynamics(5)simulatedannealingwithachoiceofcoolingschedules(6)normalmodesandvibrationalfrequencies(7)conformationalsearchandglobaloptimization(8)transitionstatelocationandconformationalpathways(9)fittingofenergyparameterstocrystaldata(10)distancegeometrywithpairwisemetrization(11)molecularvolumesandsurfaceareas(12)freeenergychangesforstructuralmutations(13)advancedalgorithmsbasedonpotentialsmoothingTINKER主要文件输入:•坐标文件:.xyz•参数文件:.prm•关键词文件:.key执行文件:•Analyze,Newton,Dynamic...输出文件:•坐标文件:.xyz_2,.arc,.dyn...•输出文件:.log坐标文件14C4H10//charmm271CT3-1.851851850.959595950.000000002723452HA-1.495179011.463994140.87365150113HA-1.495179011.46399414-0.87365150114HA-2.921851850.959609130.00000000115CT2-1.33853613-0.492336210.000000002616786HA-1.69520716-0.996733750.87365262157HA-1.69521086-0.99673560-0.87365004158CT20.20146387-0.49235441-0.00000377265910119HA0.558134020.01034635-0.874634181810HA0.558138840.013740310.872665181811CT30.71477959-1.944283820.0028155627812131412HA0.35773857-2.45050723-0.8696290411113HA1.78477949-1.944297370.0023650011114HA0.35847495-2.446854550.87766964111Total#ofatomsCommentsAtomindexAtomclassX,Y,andZcoordinates(Å)AtomclassindexConnectivity(atomsthatitbondedto)力场参数文件forcefieldOPLS-AAvdwtypeLENNARD-JONES/BUCKINGHAMradiusruleGEOMETRIC/ARITHMETICradiustypeSIGMA/R_MINradiussizeDIAMETER/RADIUSepsilonruleGEOMETRICtorsionunit0.5vdw-14-scale2.0chg-14-scale2.0dielectric1.0力场参数文件atom11CTRCH3Alkane612.0004atom21CTR2CH2Alkane612.0004atom31CTR3CHAlkane612.0004atom41CTCH4Methane612.0004atom51CTR4CAlkane612.0004atom62HCHRAlkane11.0081atom73CMR2C=CAlkene612.0003atom83CMRHC=CAlkene612.0003atom93CMH2C=CAlkene612.0003vdw13.50000.0660vdw22.50000.0300vdw33.55000.0760vdw42.42000.0300vdw53.55000.0700vdw62.42000.0300vdw73.12000.1700vdw80.00000.0000vdw93.25000.0620charge1-0.1800charge2-0.1200charge3-0.0600charge4-0.2400charge50.0000charge60.0600charge70.0000charge8-0.1150charge9-0.2300力场参数文件bond11268.01.5290bond12340.01.0900bond15317.01.5100bond17320.01.4100bond19268.01.5290angle11158.35112.70angle11237.50110.70angle11563.00114.00angle11750.00109.50angle111550.00108.60torsion11111.3000.01-0.050180.020.2000.03torsion11120.3000.03torsion111121.7110.01-0.500180.020.6630.03torsion111172.6190.01-0.620180.020.2580.03torsion11121-1.6970.01-0.456180.020.5850.03imptors55512.200180.02imptors55562.200180.02imptors555102.200180.02imptors543562.200180.02Byconvention,thethirdatomclassofthefouristhetrigonalatomonwhichtheimpropertorsioniscentered..key文件•力场参数（注意自定义力场）•周期性边界条件a-axis18.6216•动力学积分、控制方法integrateverletrattlewatertau-temperature0.1•部分体系的模拟控制active1-913group1,-913•文件输出控制archiveprintout100注意关键词的缺省机制！应用实例•Ar溶液的能量最小化minimize•利用一级序列构建多肽enkephalinprotein•晶体NaCl的模型构建及晶格优化crystalxtalmin•1-n-丁基-3-甲基咪唑啉的结构优化振动频率分析newtonvibrateminimize•交互式执行1）直角坐标文件argon.xyz(在同一路径下需要有同名的key文件，否则需要显式给出）2）收敛判据（RMSperatom）•后台执行minimizeargon.run在argon.run文件中argon.xyz0.01newton（推荐使用缺省值）•交互式执行1）直角坐标文件argon.xyz(在同一路径下需要有同名的key文件，否则需要显式给出）2）方法选择（1）自动（2）newton（3）TNCG（4）DTNCG3)矩阵预处理方法Auto/None/Diag/Block/SSOR/ICCG4）收敛判据protein•交互式执行1）给定输出文件所用名字（最好与所用.key文件同名）2）输入对该文件的文字描述3）力场参数（输出文件与力场文件不同名，力场文件的全名，包括后缀）4）输入氨基酸残基（每行一个）anaminoacidsequencewithoptionalphi/psi/omega/chiangles,D/Lchirality5）空行结束残基输入6）询问是否令构造的多肽环化protein•后台执行proteinenkephalin.dat在enkephalin.dat文件中enkephalinMet-Enkephalintyr-86157180-16587gly-16579180gly64-94180phe-80-3018018080met-79146180-66-179-179ncrystalxtalmin•NaCl晶体的构建及优化1）由salt.cell产生晶体格子坐标salt.xyz2NaCl,CubicLattice,SpaceGroupFm3(-)m1Na+0.0000000.0000000.00000012Cl-0.5000000.5000000.50000022)自定义力场salt.keysalt.keyparametersnonespacegroupFm3(-)ma-axis5.628vdwtypeLENNARD-JONESradiusruleGEOMETRICradiustypeSIGMAradiussizeDIAMETERepsilonruleGEOMETRICvdw-cutoff50.0ewaldatom1Na+Na+SodiumIon1122.9900atom2Cl-Cl-ChlorideIon1735.4530vdw13.3304450.002772vdw24.417240.118charge11.0charge2-1.0crystal•交互式执行（1）由结构基元的晶体（分数）坐标转换为直角坐标输入salt.cell选择1（2）由直角坐标转换为单胞坐标输入salt.xyz选择4（3）由单胞坐标发展大块晶体坐标输入salt.xyz选择5选择三个方向的重复单位444xtalmin•晶格优化程序xtalmin输入晶胞（单个晶胞）坐标文件输入RMS1-n-丁基-3-甲基咪唑啉的结构优化和振动频率分析•力场的参数配分•newton法优化•vibrate频率分析输入优化后的坐标文件输入欲考查的的振动模式序号其正则振动强度可以由FFE可视化观察。作业•1.写出构建一立方盒子水分子的具体步骤（确保盒子中水的密度为1g/cm3)•2.设计把一个分子的乙醇溶于水中（上述水盒子）的步骤。本次作业将在第二、三次上级实习课上实践完成。