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gromacs中文教程

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GROMACS 教程 

1 

GROMACS Introductory Tutorial

Gromacs ver 4.0

Author: John E. Kerrigan, Ph.D.

Associate Director, Bioinformatics

The Cancer Institute of NJ

195 Little Albany Street

New Brunswick, NJ 08903

Phone: (732) 235-4473

Fax: (732) 235-6267

Email: kerrigje@umdnj.edu

翻译：梁（leunglm@hotmail.com） GROMACS 教程 

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 GROMACS教程：蜘蛛毒素肽的研究

Yu, H., Rosen, M. K., Saccomano, N. A., Phillips, D., Volkmann, R. A., Schreiber, S. L.:

Sequential assignment and structure determination of spider toxin omega-Aga-IVB.

Biochemistry 32 pp. 13123 (1993)

GROMACS是一个使用经典分子动力学理论研究蛋白质动力学的高端的高效的工具[1]。这

个软件包是遵守GNU许可的免费软件，可以从以下站点下载：http://www.gromacs.org。

GROMACS可以在linux，unix，和Windows（新开发的）上使用

摘要：在本教程中，你将研究一个从漏斗形蜘蛛的毒液中分离的毒素。过去毒液毒素用来鉴定

阳离子通道。钙离子通道调节这种离子进入细胞。神经信号受到神经细胞中离子平衡的高度控

制。人们认为象蜘蛛毒素这类毒液中暴露的带正电的残基会倾向于与细胞离子通道入口的带负

电的残基结合。本教程中的蜘蛛毒素中带正电的残基主要朝向肽链的一侧。离子通道的堵塞导

致了神经信号的中断，最终导致麻痹和死亡（通过呼吸判断）。

我们将使用显性溶剂动力学的方法研究这个小肽。首先比较真空中和溶解的模型。我们将

把小肽溶在水盒子里，紧接着用牛顿运动定律加以平衡。我们还将比较和对比补偿离子在显

性溶剂动力学中的影响。我们希望解决如下问题：

小肽的二级结构在动力学条件下是否稳定？

带正电的残基侧链是否主要朝向肽结构的一侧？补偿离子是保持在正电残基附近还是在

四周移动？

水在维持蛋白结构中扮演什么角色？

注意：在本教程中，将要生成gromacs（*.gro）结构文件，可以用VMD（下载地址：

http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/）查看。另外，你需要下载GROMACS 用户手册

（下载地址：http://www.gromacs.org）

下载pdb文件1OMB.PDB(http://www.rcsb.org/pdb/)

建议先用Deep View软件观察下载的文件，看是否有混乱的现象（缺失侧链）Deep

View 可以补充缺失的侧链（但是，注意Deep View可能会在添加的侧链前加上特殊符

号，而且这些符号只能手工去掉！）这个pdb文件不存在侧链的缺失，我们就不必担心

了。

在你的unix主目录下建立一个名为“fwspider”的文件夹。在此文件夹下新建三个子

文件夹，分别命名为：“invacuo”“wet”和“ionwet”。用sftp将1OMB.pdb拷贝到GROMACS 教程 

3 

 fwspider的每个子文件夹中。 （重要！无论何时将一个文本文件从windows系统拷贝到unix系统，一定要转成unix

文本文件？？可以用to_unix命令（如to_unix filename filename，将filename文件转成unix

文本文件。在RedHat Linux中，用dos2unix命令。）象MS Word这类Windows文本编辑器

加入的控制符可能在unix程序中产生错误。）

用pdb2gmx处理pdb文件。pdb2gmx（查看选项用pdb2gmx –h; 其实可以用-h选项查看所

有Gromacs命令的帮助文档）命令将pdb文件转换成gromacs文件并产生拓扑文件。因为本pdb

文件是由NMR产生的，含有氢原子，因此用-ignh选项忽略文件中的氢原子。-ff选项用来指定

力场（G43a1 是Gromos96力场，一个通用原子力场）。-f 读入pdb文件，-o 指定一个新产生

的pdb文件（也可以是其它多种类型文件）的文件名。-p指定新产生的拓扑文件名。拓扑文件

包含了所有力场参数（基于一开始选择的力场），因此非常重要。研究表明SPC/E 水模型[2]

在水盒子模拟中表现最好。用spce水模型研究长程静电相互作用较好。因此我们用-water来指

定水模型。

pdb2gmx –ignh –ff G43a1 –f 1OMB.pdb –o fws.pdb –p fws.top –water spce

建立盒子。

editconf -bt cubic –f fws.pdb –o fws.pdb –d 0.9

用上面的命令建立了一个简单的立方体盒子。-d决定了盒子的尺寸，即盒子边缘距离分子

边缘0.9nm（9Å）。理论上在绝大多数系统中，-d都不能小于0.85nm。[4]

[注释：editconf 也可以用来进行gromacs文件（*.gro）和pdb文件（*.pdb）的相互转化。

例如：editconf –f file.gro –o file.pdb 将file.gro 转换为 file.pdb]

现在就可以用产生的文件进行真空模拟了。真空模拟就是先能量最小化，然后进行动态模

拟。（思考真空模拟为何不需要位置限制动态模拟？）

在盒子中放入溶剂

genbox –cp fws.pdb –cs spc216.gro –o fws_b4em.pdb –p fws.top

genbox命令在editconf产生的盒子基础上生成水盒子。上面的命令行指定了spc水盒子。

genbox命令可以在给定尺寸的盒子中加入正确数目的水分子。

设置能量最小化

用em.mdp文件。Gromacs用*.mdp文件指定所有计算的参数。看一下文件的内容。它确定GROMACS 教程 

4 

 用最陡下降法消除范德华位置冲突。编辑文件，将nsteps变成400。如果最小化不能收敛，就

用nsteps=500再做一次。（最小化在400步内是能收敛的，但不同的平台可能结果会不一

样。）要重做的话，必须重新运行grompp（注意：预处理器的位置在你的机器上可能不同，

用which命令来定位[即 which cpp]！）

em.mdp内容：

em.mdp文件用的重要概念：

title –标题随便取（最长64个字，简单点好）

cpp –指定预处理器的位置

define –传递给预处理器的一些定义。–DFLEXIBLE 告诉grompp将spc水模型而非刚性SPC包

含进拓扑文件，以便用最陡下降法进一步最小化能量。

constraints-设置模型约束

integrator – steep 告诉gompp运行最陡下降法进行能量最小化。用cg进行共轭梯度法。

dt –能量最小化用不用。只在动力学模拟中用（如md）。

nsteps – 在能量最小化中，指定最大反应步数。

nstlist –更新邻居列表的频率。nstlist = 10表示每10步更新一次。

rlist – 短程邻居列表的阈值。

GROMACS 教程 

5

 coulombtype –告诉gromacs如何计算静电。PME为particle mesh ewald法（参见Gromacs用户手

册）

rcoulomb –指定库仑力阈值

vdwtype – 告诉Gromacs如何计算范德华作用(cut-off, Shift等）

rvdw –指定LJ或Buckingham势能距离阈值

EM Stuff

emtol –最大的力如果小于此值则能量最小化收敛（结束）（单位是kJmol–1 nm–1）

emstep –初始步长（nm）

下面用grompp程序进行文件处理。grompp是预处理程序（即the gromacs pre-processor的缩

写）

grompp –f em.mdp –c fws_b4em.pdb –p fws.top –o fws_em.tpr

grompp中-f标签制定输入参数文件（*.mdp）。-c输入结构文件（pdb文件，*.pdb）; -p输入拓

扑文件，-o输出mdrun的输入文件（*.tpr）。

加氯离子后的pr_md.mdp和md.mdp文件的温度耦合参数

; Berendsen temperature coupling using vel rescaling is on

Tcoupl = v-rescale

tau_t = 0.1 0.1 使用genion和tpr文件添加离子。可以用生成的tpr文件加入补偿离子以中和系统中的静电荷。

我们的模型中有+ 2.00静电，因此加入两个氯离子。将fws_em.tpr文件拷贝到“ionwet”子目

录。另外将fws.top和posre.itp拷贝到这个目录。用genion命令添加氯离子：

genion –s fws_em.tpr –o fws_ion.pdb –nname CL- –nn 2 –g fws_ion.log

其中-nname指定阴离子名称（在Gromos G43a1力场中，用CL-表示氯离子。参见ions.itp查

看wrt力场中离子详细信息）-nn是指定加入的阴离子数目。-g输出genion的log文件。

运行这个命令时，提示提供一个连续的溶剂组，应该是组12（SOL）。输入12，回车。程序

会告知你有两个溶剂分子被氯离子代替。现在你必须修改fws.top文件：

加入

#include “ions.itp”（注意：3.2及以后版本会自动添加）

经过包含声明后，力场在最后减掉两分子SOL，加入两分子Cl。你也需要修改pr_md.mdp

和md.mdp两个文件种的温度耦合参数。

下面你将用fws_ion.pdb而非fws_b4em.pdb来产生能量最小化的输入文件。

合集下载

Gromacs教程II-MD结果分析

Gromacs教程II-MD结果分析

Gromacs中文教程（II ）:结果分析

淮海一粟

MD结果分析

模拟结束后，就可以分析数据了。分析包括三个阶段。首先，有必要对模拟 的质量进行检查，如果检查结果表明模拟良好，那么就可利用该模拟对所研究的 问题作出回答；最后，不同的模拟结果可以合并。

注：文件名应该反映文件内容，这根据你的模拟系统不同而不同。 这里我们 假定使用默认文件名，那么就会产生以下文件：

* topol.tpr :模拟开始时包含完整系统描述的输入文件；

・con fout.gro :结构稳健，包含最后一步的坐标和速度；

* Maj .trr :全部精确轨迹，包括位置、速度和随时间变化的力

* Maj.xtc :压缩的轨迹文件，只包含低精度（0.001 nm）的坐标信息;

* ener.edr :随时间变化的有关能量数据

* md.log :模拟过程的日志

附注：许多分析工具都能生成.xvg文件。这些文件能用xmgr或xmgrace查 看，也可用python脚本程序xvg2ascii.py在终端显示出来。

先检查一下结果

在开始分析前，要确定模拟是否正确地完成。有很多原因会导致模拟中断， 尤其是与力场和系统平衡不充分引起的问题。 为了检查模拟是否正确完成，运行

gmxcheck 程序：

看看是否执行了 10纳秒的模拟

==Q== How many frames are in the trajectory file and what is the time resolutio n?

( T )

另一个重要的信息源是日志文件。在文件 md.log的末尾有模拟过程的统计 数据；包括

内存和CPU的使用情况和模拟时间。看看日志文件的末尾，使用'less' 命令时，你可以用’G'

(shift-g)命令，跳到文件末尾。

==Q== How long did the simulatio n run in real time (hours), what was the

gromacs使用手册

gromacs使用手册

gromacs使用手册

摘要：

1.引言

2.gromacs 简介

3.gromacs 的基本使用

3.1 安装 gromacs

3.2 创建模拟系统

3.3 运行模拟

3.4 分析结果

4.gromacs 的高级使用

4.1 模拟参数设置

4.2 力场参数设置

4.3 脚本编写与批处理

5.gromacs 的常见问题及解决方法

6.总结

正文：

gromacs 使用手册

gromacs 是一款开源的分子动力学模拟软件，广泛应用于生物大分子、药物分子、液晶等体系的模拟研究。本手册将详细介绍 gromacs 的使用方法及高级技巧。

1.引言 分子动力学模拟是一种通过计算原子之间的相互作用力，来研究分子运动规律的方法。gromacs 作为一款功能强大的分子动力学模拟软件，得到了广大科研工作者的青睐。

2.gromacs 简介

gromacs 是一款基于 GROMOS 力场的分子动力学模拟软件，支持多种体系、多种力场的模拟计算。gromacs 采用高效的算法和技术，可以实现高效的大规模模拟计算。

3.gromacs 的基本使用

3.1 安装 gromacs

用户可以根据 gromacs 的官方文档，选择合适的安装方式，如使用编译器进行编译安装，或使用包管理器进行安装。

3.2 创建模拟系统

首先需要构建分子模型，包括原子类型、坐标文件、相互作用参数等。接着，通过 gromacs 的脚本或命令行，设定模拟参数，如温度、压力、模拟时间等。

3.3 运行模拟

根据设定的参数，运行 gromacs 命令，开始模拟计算。gromacs 会生成一系列模拟结果文件，包括轨迹文件、能量文件、坐标文件等。

3.4 分析结果

使用 gromacs 提供的分析工具或其他第三方软件，对模拟结果进行后处理，如计算均方根偏差（RMSD）、计算相互作用能等。

gromacs使用手册 2

gromacs使用手册 2

第 1 页 共 3 页 gromacs使用手册

【原创实用版】

目录

1.Gromacs 简介

2.Gromacs 的功能和应用领域

3.Gromacs 的使用方法和技巧

4.Gromacs 的安装与配置

5.Gromacs 的常见问题与解决方案

6.Gromacs 的未来发展趋势

正文

1.Gromacs 简介

Gromacs 是一个开源的生物大分子模拟软件，主要用于分子动力学模拟和静态模拟。Gromacs 可以模拟各种生物大分子，如蛋白质、核酸和多糖等，被广泛应用于生物学、化学、材料科学等领域的研究中。

2.Gromacs 的功能和应用领域

Gromacs 具有以下主要功能：

(1) 分子动力学模拟：Gromacs 可以使用不同的力场和算法进行分子动力学模拟，以研究分子结构和功能的关系。

(2) 静态模拟：Gromacs 可以进行静态模拟，以研究分子的静态结构。

(3) 计算化学：Gromacs 可以进行量子化学计算和分子轨道计算。

(4) 溶剂模型：Gromacs 提供了多种溶剂模型，以模拟不同环境下分子的行为。

Gromacs 的应用领域包括： 第 2 页 共 3 页 (1) 蛋白质结构和功能研究

(2) 药物设计

(3) 材料科学

(4) 生物物理学

3.Gromacs 的使用方法和技巧

(1) 安装 Gromacs：Gromacs 的安装过程相对简单，只需按照官方提供的安装指南进行即可。

(2) 配置 Gromacs：Gromacs 需要配置一些环境变量和参数文件，以保证其正常运行。

(3) 使用 Gromacs：Gromacs 提供了命令行界面和图形界面两种使用方式。

(4) 技巧：在进行模拟时，需要注意选择合适的力场和算法，以及合理设置模拟参数。

4.Gromacs 的安装与配置

(1) 安装 Gromacs：可以从 Gromacs 官网下载最新版本的安装包，然后按照官方提供的安装指南进行安装。

gromacs 用法

gromacs 用法

gromacs 用法

GROMACS（Groningen Machine for Chemical Simulations）是一个用于分子动力学模拟的软件程序包。以下是GROMACS的基本用法：

1. 创建输入文件：使用GROMACS自带的工具，如pdb2gmx，将分子结构文件转换为GROMACS所需的格式（.gro或.pdb文件）并生成拓扑文件（.top文件）。

2. 设置模拟系统：编辑拓扑文件，定义系统中的分子类型、电荷、碳原子的种类等。还可以添加溶剂和离子来模拟溶液。

3. 设定模拟参数：创建.mdp文件（模拟参数文件），指定模拟所需的参数，如模拟时间、时间步长、压力和温度控制等。

4. 运行模拟：使用grompp命令将.mdp文件与拓扑文件进行预处理，生成可以用于模拟的输入文件。然后使用mdrun命令运行模拟。

5. 分析模拟结果：使用GROMACS提供的分析工具（如gmx

analyze、gmx rms）来分析并可视化模拟结果，如生成系统的能量曲线、粒子位置轨迹等。

6. 可选的后处理：如果需要进一步处理模拟数据，可以将模拟输出文件转换为其他格式，如.xtc文件转换为.dcd格式，以便在其他分析软件中使用。

请注意，上述仅是GROMACS的基本用法概述，实际使用中还有许多高级功能和选项可以进行更详细的模拟和分析。建议参考GROMACS的官方文档和教程以获取更多详细信息。