Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.fbb.msu.ru/FBB/year_08/term6/task_6.html
Дата изменения: Wed Apr 6 18:16:23 2011
Дата индексирования: Tue Oct 2 07:43:42 2012
Кодировка: UTF-8
Task 6, term 6

Занятие 6.

Отчет по заданию должен появиться на сайте к следующему занятию.
Традиционные ссылки на полезные ресурсы: Уроки по работе с GROMACS находятся здесь.
Сведения о работе с Gnuplot см. здесь.
Введения о скриптовании в Bash здесь.
Ведения о awk здесь.
Вся работа по расчетам будет проходить на kodomo через терминал putty, а для работы с графическим выводом Gnuplot понадобится Xming.
Сегодня мы будем изучать как реализован контроль температуры в молекулярной динамике на примере GROMACS. Объект исследования это одна молекула этана.

  1. Начнем с того, что подготовим файл координат и файл топологии. В прошлом занятии Вам был предоставлен gro файл с 38 молекулами этана. Создадим индекс файл котором будет группа из одной молекулы этана. 

    make_ndx -f box_38.gro -o 1.ndx
    После запуска команды у Вас появится приглашение к вводу. Сначала ознакомитесь с помощью нажав "h" + enter. Выберите остаток номер 1. Нажмите enter и вы увидите, что появилась новая группа.
    Теперь создадим gro файл с одной молекулой и зададим ячейку . При запуске ediconf выберите номер соответствующей группе из одной молекулы. 
    editconf -f box_38.gro -o et1.gro -n 1.ndx
#зададим ячейку и расположим молекулу по центру ячейку
editconf -f et1.gro -o et.gro -d 2 -c
    Исправим файл топологии et.top из прошлого задания. В разделе [ molecules ] измените количество молекул этана.

  2. Вам даны 5 файлов с разными параметрами контроля температуры:
    be.mdp - метод Берендсена для контроля температуры.
    vr.mdp - метод "Velocity rescale" для контроля температуры.
    nh.mdp - метод Нуза-Хувера для контроля температуры.
    an.mdp - метод Андерсена для контроля температуры.
    sd.mdp - метод стохастической молекулярной динамики.
    Начиная с этого момента вы можете написать скрипт по работе с 5ю системами, а можете делать все вручную.

  3. Очень краткое описание программ и типов файлов вы можете найти здесь Сначала надо построить входные файлы для молекулярно-динамического движка mdrun с помощью grompp: 

    grompp -f ${i}.mdp -c et.gro -p et.top -o et_${i}.tpr
# где i: be,vr,nh,an,sd  см. выше список mdp файлов
    Задать i вне скрипта можно командой export i="be".

  4. У Вас должно получиться 5 tpr файлов. Теперь для каждого из них запустим mdrun. 

    mdrun -deffnm et_${i} -v -nt 1

  5. Теперь переходим к анализу результатов. Начнем с визуального анализа. Для каждой из 5 систем проведите конвертацию в pdb и просмотрите в PyMol. 

    trjconv -f et_${i}.trr -s et_${i}.tpr -o et_${i}.pdb
    В отчет занесите ваши наблюдения и предварительные выводы.

  6. Сравним потенциальную энергию связи и кинетическую энергию для каждой из 5 систем. 

    g_energy -f et_${i}.edr -o et_${i}_en.xvg
    Постройте графики изменения энергий. Рекомендуемый вид это dot-plot. Графики добавьте в отчет
    При использовании Gnuplot для построения графиков, перейдите в рабочую директорию и запустите Gnuplot: 
    set datafile commentschars "#@&"
plot "./et_be_en.xvg" using 1:2,  "./et_be_en.xvg" using 1:3
....
plot "./et_sd_en.xvg" using 1:2,  "./et_sd_en.xvg" using 1:3

  7. Рассмотрим распределение длинны связи С-С за время моделирования. Сначала создадим индекс файл с одной связью. В текстовом редакторе создайте файл b.ndx со следующим содержимым: 

    [ b ]
1 2
    И запустим утилиту по анализу связей g_bond: 
    g_bond -f et_${i}.trr -s et_${i}.tpr -o bond_${i}.xvg -n b.ndx
    Постройте графики распределения длинн связей. Рекомендуемый вид это гистограмма или boxes в Gnuplot. Графики добавьте в отчет

  8. Учитывая форму распределения Больцмана и все Ваши наблюдения сделайте вывод о том какой из методов позволяет наиболее реалистично поддерживать температуру в системе. Опишите найденные Вами недостатки предложенных алгоритмов.