Gromacs命令锦集

GROMACS程序DEMO例程####################### 概述 #######################----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------该例程来自Gromacs程序/share/tutor/目录下。

整个例程大概只需要十分钟就可以完成，非常适合初学者学习。

该例程是一个完整的分子动力学模拟过程，涵盖了Gromacs程序基本的使用方法。

模拟内容是一个水环境下的小肽链。

模拟唯一要求是该小肽链的PDB文件。

文档翻译如果有错，请你给我发信：sen@。

相关内容请参阅Gromacs文档，或者给Gromacs开发组询问。

Gromacs官方网站：Email: gromacs@----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------############################ 环境变量设置############################----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------在以下的例程中，所有命令都直接运行，没有添加绝对路径。

所以，必须将Gromacs安装路径的bin文件夹加入到系统PATH变量中。

如果不加入PATH变量，那么运行时要加入命令的绝对路径。

GROMACS（GNU Molecular Simulation）是一款强大的分子动力学模拟软件，广泛应用于生物分子的模拟和计算。

在GROMACS模拟中，温度因子（B-gactor）是一个重要的参数，它描述了分子系统的无序程度。

B因子的计算方法通常是通过RMSD（残基序列差异）来实现的。

具体来说，对于一个给定的分子系统，我们首先计算每个残基与其平均位置之间的RMSD，然后将所有残基的RMSD 平方相加，最后取平均值，得到B因子。

B因子的值通常在0到1之间，其中0表示完全有序，1表示完全无序。

在实际应用中，B 因子的值对于分子系统的分析和比较非常重要，例如在分子动力学模拟中，我们通常会通过比较不同系统的B因子来评估它们的无序程度和动力学稳定性。

如果你想在GROMACS中计算温度因子（B因子），可以使用以下命令：
md_0_10.xvg -rmsf -s md_0_10 -o bfactor.xvg -g bfactor.pdb -res bfactor.res
其中，md_0_10.xvg是模拟输出文件的名称，-rmsf选项表示计算残基序列差异的RMSF值，-s选项表示输入文件的名称，-o选项表示输出文件的名称，-g选项表示生成GROMACS格式的PDB文件，-res选项表示生成RES格式的结果文件，包括B因子。

请注意，具体的操作方法可能会因具体的系统和环境而有所不同，因此建议参考GROMACS 的官方文档或相关教程进行详细的学习和使用。

GROMACS教程一Gromacs基本模拟流程 (3)1 下载pdb文件 (3)2 用pdb2gmx 处理pdb 文件 (3)3 建立盒子 (3)5 设置能量最小化 (4)6 用grompp程序进行文件处理 (6)7 使用genion 和tpr文件添加离子 (6)8 用fws_ion.pdb来产生能量最小化的输入文件 (6)9 在后台运行能量最小化（在命令后加&） (7)二设置位置限制性动力学模拟 (7)三设置非限制性动力学模拟 (9)1 如何重启一个计算 (11)2 如何延长一个计算 (11)3 如何设置并行计算 (11)五模拟结果分析........................................................................................................121 如何将特定帧的轨迹保存成*.pdb文件 (12)2 用ngmx观察轨迹文件（也可以用VMD观察轨迹文件) (12)3 比较常用的分析工具 (14)3.3 g_covar 计算斜方差 (16)3.4 g_energy 能量数据作图，如压力、体积、密度等 (16)3.5 g_gyrate 测量回旋半径 (17)3.6 g_rms 与g_rmsdist 计算结构的RMSD 值 (17)3.7 g_rmsf 计算原子位置的根均方波动（rmsf ） (18)3.8 do_dssp 计算模型的二级结构 (20)3.9 g_hbond 计算模拟过程中分子间的氢键的数目、距离或角度 (21)3.10 g_saltbr 分析模拟中残基间的盐桥 (21)1GROMACS 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。

GROMACS是遵守GNU许可的免费软件，可以从以下站点下载：，并且可以在linux和Windows上使用。

在本教程中，将研究一个从漏斗形蜘蛛的毒液中分离的毒素。

目录1、MAKE_NDX (2)2、G_TRAJ (3)3、G_ENERGY另外一种用法 (3)4、PDB2GMX (3)5、GENION (5)6、EDITCONF (6)7、G_RAMA (6)8、G_CLUSTER (7)9、GENBOX (7)1、make_ndxGromacs的索引文件，即index文件，由make_ndx程序生成，文件后缀为.ndx。

索引文件是gromacs最重要的概念文件，使用它可以在模拟过程中为所欲为。

举一个简单的例子，比如想详细了解HIV整合酶切割DNA的反应机理，使用量子力学模拟反应位点的反应过程，而分子其他部位使用一般分子动力学模拟。

于是我们就面临一个对模拟系统进行分割定义的问题，在gromacs中，就要用到索引文件。

基本的思路是这样的，在索引文件中，定义一个独立的组，这个组包括反应位点处所有原子。

在模拟的.mdp文件中，对这个组定义量子力学模拟，事情就是这么简单。

对蛋白进行量子力学模拟时，一般使用洋葱模型。

所谓洋葱模型，就是对反应位点使用量子机制，在反应位点一定的半径内，使用半量子力学机制，然后分子部分使用分子机制。

那么索引文件就定义一个使用量子力学的组，把需要引进量子机制的原子都放到这个组中；再定义一个半量子机制的组，同时放进需要半量子力学机制模拟的原子，再在.mdp文件中独自定义即可。

再举一个例子，比如说在进行SMD（Steered MolecularDynamics，这个我一直没有想到或者找到切恰的中文翻译方法，或许可以叫做牵引分子动力学？？别扭！！）中，要对蛋白莫一个原子或者残基作用力，那么可以建立一个索引文件，在该文件中定义一个组，把要施力的残基或者原子放到该组中。

然后在.ppa文件中使用该组就行了。

如果我还没有说明白，那么看看gromacs的参考文件吧。

如果还是不明白，可以来找我，我免费培训。

^_^索引文件使用make_ndx命令产生，"make_ndx -h"可以看到全部的参数。

Gromacs 4.5+ 续跑部分内容转⾃Sensenbobo⼤神的⽂章1.利⽤cpt⽂件mpirun -n 27 mdrun_mpi -s md.tpr -cpi md.cpt -append -o md.trr -x md.xtc -c md.gro -e md.edr -g md.log⼤致命令如上，即连着之前所输出的⽂件进⾏继续写⼊，如果有相同的帧会被覆盖掉。

⽐较特别的地⽅是需要输⼊-x md.xtc⽂件。

2. tpbconvtpbconv -s topol.tpr -f traj.trr -e ener.edr -o newtopol.tprmdrun -s newtopol.tpr -o newtopol.trr -c newtopol.gro -e newtopol.edr -g newtopol.logtpbconv除了断点续跑之外还可以进⾏延长，-extend。

tpbconv不能更改你原来tpr⽂件中并⾏计算的节点数，⽐如你原来的tpr⽂件是8个节点的，那么使⽤tpbconv得到的重启tpr⽂件也是8个节点的。

如果想更改使⽤节点数，那只能⽤grompp重新做⼀个了。

但是使⽤grompp做重启模拟⽂件时，就算你指定了原来的轨迹⽂件和能量⽂件，它还是会根据麦克斯韦分布重新给各个原⼦指定速度.3.使⽤grompp提取上⼀次模拟最后速度和能量使⽤grompp可以制作⼀个新的.tpr⽂件，从上⼀步模拟的轨迹⽂件中提取速度，并从上⼀步能量⽂件中提取能量，也可以⽆缝的链接重启模拟计算。

要做到从上⼀步的最后的⼀个系统状态开始新的模拟计算。

⾸先要在.mdp⽂件中把“ gen_vel”参数定义为" no "，这样做是为了告诉grompp不要重新为系统中的原⼦指定随机速度。

指定新模拟开始的时间，即修改" tinit "参数。

然后可以使⽤⼀下命令制作⼀个从上⼀步模拟⽂件中提取速度和能量的.tpr⽂件：grompp -f [.mdp⽂件] -c [上⼀步模拟最后的系统坐标⽂件] -p [拓扑⽂件]-t [上⼀步的trr轨迹⽂件] -e [上⼀步能量⽂件] -time [坐标⽂件对应的模拟时间] -o [输出tpr⽂件] -np [CPU数⽬]提取上⼀步模拟系统的速度时使⽤trr⽂件，是因为xtc为单精度，没有trr⽂件精确。

1 Generating topologies and coordinates 生成拓扑和坐标文件1-1 pdb2gmx PDB文件转换到拓扑文件(.top)和坐标文件(.gro)1-2 g_x2top 从坐标文件(.gro)生成一个原始拓扑文件(.top)1-3 editconf编辑盒子及写入子组（subgroups）1-4 genbox体系溶剂化1-5 genion加入抗衡离子1-6 genconf 增加一个随机方向的构象1-7 genrestr 生成索引组的位置限制或距离限制1-8 g_protonate 质子化结构2 Running a simulation 模拟运行2-1 grompp生成一个运行输入文件2-2 tpbconv 从一个停止的运行生成一个重新运行的输入文件2-3 mdrun 执行模拟、正态分析及能量最小化3 Viewing trajectories 轨迹查看3-1 ngmx显示一条轨迹3-2 g_highway X Window System小工具，用于highway模拟3-3 g_nmtraj 从一个本征矢量eigenvector生成一个虚拟轨迹4 Processing energies 能量处理4-1 g_energy将能量写入xvg文件并显示平均值4-2 g_enemat 从能量文件中提取能量矩阵4-3 mdrun -rerun（重新）计算轨迹帧的能量5 Converting files 文件转换5-1 editconf 转换和编辑结构文件5-2 trjconv 转换和编辑轨迹文件5-3 trjcat连接轨迹文件5-4 eneconv 转换能量文件5-5 xpm2ps5-6 g_sigeps6 Tools 工具6-1 make_ndx制作索引文件6-2 mk_angndx 生成索引文件，用于g_angle6-3 gmxcheck 检查并比较文件6-4 gmxdump 生成人可读的二进制文件6-5 g_traj 从轨迹文件中绘制选定的原子或组的x、v、f6-5 g_analyze 分析数据集6-6 trjorder 根据与一个组的距离定义分子序数6-7 g_filter 轨迹频率过滤，制平滑的动画6-8 g_lie 线性拟合自由能评估6-9 g_dyndom 内插和外推结构旋转6-10 g_morph线性内插构象6-11 g_wham伞形抽样后加权直方分析6-12 xpm2ps convert XPM (XPixelMap) file to postscript6-13 g_sham读/写xmgr和xvgr数据集6-14 g_spatial 计算空间分布函数6-15 g_select selects groups of atoms based on flexible textual selections 6-16 g_tune_pme time mdrun as a function of PME nodes to optimize settings7 Distances between structures 结构间的差距7-1 g_rms 计算与参考结构之间的均方根偏差及其矩阵7-2 g_confrms叠合两个结构，并计算其rmsd7-3 g_cluster 团簇结构7-4 g_rmsf计算原子波动值8 Distances in structures over time 随时间变化，结构间差距8-1 g_mindist 计算两组间的最小距离8-2 g_dist 计算两组之间的质量中心的距离8-3 g_bond 计算原子间的距离8-4 g_mdmat 计算残留联系地图contact maps8-5 g_polystat 计算聚合物的静态属性8-6 g_rmsdist calculates atom pair distances averaged with power -2, -3 or -69 Mass distribution properties over time 随时间变化，质量分布性质9-1 g_traj plots x, v, f, box, temperature and rotational energy9-2 g_gyrate 计算回转半径9-3 g_msd 计算均方位移9-4 g_polystat 计算聚合物的静态属性9-5 g_rotacf 计算分子转动的相关函数9-6 g_rdf 径向分布函数的计算9-7 g_rotmat 根据参考结构绘制旋转矩阵图9-8 g_vanhove 计算凡霍夫位移函数10 Analyzing bonded interactions 分析键相互作用10-1 g_bond 计算键长分布10-2 mk_angndx 生成索引文件g_angle10-3 g_angle 计算角度和二面角的分布及相关性10-4 g_dih 二面角转换分析11 Structural properties 结构特性11-1 g_hbond 计算和分析氢键11-2 g_saltbr 计算盐桥11-3 g_sas 计算溶剂可及表面面积11-4 g_order computes the order parameter per atom for carbon tails11-5 g_principal 计算一组原子惯性轴11-6 g_rdf 计算径向分布函数11-7 g_sgangle 计算两组间的角度和距离11-8 g_sorient 分析溶质周围溶剂取向11-9 g_spol 分析溶质周围溶剂偶极取向和极化11-10 g_bundle 分析捆轴，如螺旋11-11 g_disre 分析距离限制11-12 g_clustsize 计算原子团簇尺寸分布11-13 g_anadock cluster structures from Autodock runs12 Kinetic properties 动力学性质12-1 g_traj plots x, v, f, box, temperature and rotational energy12-2 g_velacc 计算速度自相关函数12-3 g_tcaf 计算液体粘度12-4 g_bar 通过Bennett’s acceptance ratio接受率计算估计自由能差12-5 g_current 计算当前系统的自相关函数12-6 g_vanhove 计算凡霍夫相关函数12-7 g_principal calculate principal axes of inertion for a group of atoms13 Electrostatic properties 静电性质13-1 genion 添加带电离子13-2 g_potential 计算盒子中的静电势13-3 g_dipoles 计算总偶极波动13-4 g_dielectric 根据介电常数计算频率13-5 g_current 根据电荷计算体系介电常数13-6 g_spol 分析溶质周围的偶极子14 Protein specific analysis 蛋白质特殊分析14-1 do_dssp 计算分配二级结构和溶剂可及表面面积14-2 g_chi 计算所有需要的chi和其他二面角14-3 g_helix 计算α螺旋结构的基本性质14-4 g_helixorient 计算本地pitch/弯曲/旋转/内螺旋方向14-5 g_rama computes Ramachandran plots14-6 g_xrama shows animated Ramachandran plots14-7 g_wheel plots helical wheels15 Interfaces 界面15-1 g_potential计算盒子静电势15-2 g_density 计算体系密度15-3 g_densmap计算二维平面或轴向-径向密度图15-4 g_order computes the order parameter per atom for carbon tails 15-5 g_h2order 计算水分子的方向15-6 g_bundle 分析捆轴，如跨膜螺旋15-7 g_membed 蛋白质嵌入脂双层16 Covariance analysis 协方差分析16-1 g_covar 计算和对角化协方差矩阵16-2 g_anaeig 分析特征向量16-3 make_edi 生成输入文件用于本质动力学抽样17 Normal modes 正态模式17-1 grompp 生成运行输入文件17-2 mdrun 发现一个潜在的能量最低17-3 mdrun 计算Hessian17-4 g_nmeig 对角化Hessian17-5 g_nmtraj 产生本征模的振荡轨迹17-6 g_anaeig 正态模式分析17-7 g_nmens 从正常模式生成的结构合奏分析命令1 Groups in Analysis1-1 make_ndx To generate an index file consisting of a series of atom numbers 1-2 mk_angndx To generate an index file with angles or dihedralsDefault GroupsSelections1-3 g_select2 Looking at trajectory2-1 ngmx3 General properties3-1 g_energy3-2 g_traj。

（18）gromacs基础知识Gromacs的pdb2gmx命令使用gromacs做分子动力学模拟时，第一个要用到的命令一般都是pdb2gmx。

这个命令吧pdb分子文件转化成gromacs独特的gro分子结构文件类型，同时产生分子拓扑文件。

Gromacs是典型的GPL软件，每一个命令都有很多命令参数。

这对熟悉windows环境的人来说有一点烦，但是如果熟悉了Linux环境，也就慢慢喜欢啦。

（建议多使用命令，就像VMD，Pymol，rasmol和Chimera等等分子可视化软件，如果接合命令使用，功能都非常强大。

另外一个比较bt的软件叫做WHATIF的，完全建立在bt的命令菜单上，心理承受能力不强者多半吐血而终。

使用“pdb2gmx -h”可以得到pdb2gmx的所有参数及简单说明（gromacs的任何命令都可以使用-h参数得到类似帮助）。

pdb2gmx的参数很多，但是常用的只有以下几个：------------------------------------------------------------------------f 指定你的坐标文件，可以是pdb、gro、tpr等等包含有分子坐标的文件;-o 输出文件，也就是处理过的分子坐标文件，同样可以是pdb、gro、g96等文件类型; -p 输出拓扑文件。

pdb2gmx读入力场文件，根据坐标文件建立分子系统的拓扑;-water 指定使用的水模型，使用pdb2gmx的时候最好加这个参数，不然后面会吃苦头。

它会提前在拓扑文件中添加水分子模型文件;-ff 指定力场文件（下文讨论），也可以不用这个参数，再自行选择;-ignh 舍弃分子文件中的H原子，因为H原子命名规则多，有的力场不认;-his 独个指定HIS残基的质子化位置。

------------------------------------------------------------------------其他的参数还不少，可以好好看一个pdb2gmx的帮助文件，一般的pdb2gmx的执行格式如下（假设你的分子坐标文件为sen.pdb）：pdb2gmx -f sen.pdb -o sen.gro -p sen.top -water tip4p -ignh -his该命令读入分子文件，使用tipp水模型，等等，然后pdb2gmx会让你选择力场文件。

中心Gromacs使用指南一、作业提交•1、在电脑上用Xshell客户端（或其他类似软件）登陆高性能账号，若不知道自己的高性能帐号在哪个分区，登陆帐号以后输入：pwd，可以看到如下图，home-后面的就是高性能帐号所在的分区（图中为YW分区）：•2、如需直接提交作业，在高性能账号下创建放计算任务的文件夹test/gromacs/run-12（该名称可以根据自己习惯命名）：•3、用FTP工具登录高性能帐号，将计算所需的算例文件通过XFTP（或类似工具）上传至账号目录下test/gromacs/run-12：•4、切换至Xshell界面，进入算例文件夹中：•5、创建或拷贝提交作业的脚本文件gromacs-515_YW.lsf （也可在Windows系统写好以后用FTP工具上传；现以YW分区直接从公共目录中拷贝为例），Gromacs软件脚本的路径在/home-yw/soft/jobscripts/中。

先查看脚本是否存在，图中gromacs-515_YW.lsf即为5.1.5版本所需脚本（如需2018.4，请拷贝对应的脚本）：•6、采用您最熟悉的方式将上述脚本拷贝至需要提交任务的文件夹中（注意cp后、./前有空格）：•7、修改模板脚本：•8、输入字母“i”，进入编辑模式。

脚本内容如下，部分内容需要根据情况进行修改：•9、按下键盘上的esc键后，输入:wq保存脚本文件，并退出。

•10、将脚本文件转换为UNIX格式（如从Windows系统上传的话必须要转换，不然提交作业时会报错；若直接拷贝公共目录中的脚本，并在Linux环境中进行修改，则可以省略步骤10、11。

若提交作业的脚本名称不为gromacs-515_YW.lsf，则需要修改为对应的脚本名称）：•11、赋予脚本文件可执行权限：•12、用bsub命令提交作业脚本：hpc-user@login node:~/test/gromacs/run-12> bsub gromacs-515_YW.lsf•13、如果提交正确，则会出现如下内容（其中Job后面的数字为：JobID，每个任务的JobID不一样，可根据JobID查看该任务情况，出问题时，请及时告知JobID，保留计算的输出文件）：Job <> is submitted to queue <intelY_mid>.•14、查看任务是否计算完成，可以使用bjobs命令（当出现：Done successfully. The CPU time used is xxxx seconds说明计算结束）：•15、任务计算结束后，可以查看输出文件，检查任务是否计算成功（作业脚本中指定的输出文件）：•16、如果计算成功，在输出文件MD.log的最后会出现如下部分：•17、计算完成后，继续进行后续操作或用FTP工具将文件下载后，进行分析。

gromacs示例本示例来自gromacs网站上的示例：gromacs tutorial for drug-enzyme complex.有些步骤按其上面所述服务器无法运行，自己稍微做了修改。

1.从下载1az8蛋白的pdb文件。

2.用UltraEdit打开1az8.pdb文件，将HETATM一段（除去其中的水）拷入到The Dundee PRODRG2 Server，在“Chirality”，“Full charges”，“Energy Minimization”三个选项分别选为“Yes”，“Yes”，“No”，点击“Run PRODRG”生成抑制剂文件，解压，将DRGGMX.ITP文件重命名为drg.itp文件；3. 编辑蛋白质坐标文件trp_minv.pdb导入工作站；4. 在进行任何分子动力学模拟之前，必须建立分子的拓扑文件。

Gromacs的分子拓扑文件是用pdb2gmx命令生成，文件后缀名为 .top。

pdb2gmx的输入唯一文件是分子的PDB文件。

把pdb分子文件转化成gromacs独特的gro分子结构文件类型，同时产生分子拓扑文件，使用命令：pdb2gmx -ignh -ff gmx -f trp_minv.pdb -o trp2.pdb -p trp.top -water spce解释：-f ：指定你的坐标文件，可以是pdb、gro、tpr等等包含有分子坐标的文件;-o ：输出文件，也就是处理过的分子坐标文件，同样可以是pdb、gro、g96等文件类型;-p ：输出拓扑文件。

pdb2gmx读入力场文件，根据坐标文件建立分子系统的拓扑;-water :指定使用的水模型，使用pdb2gmx的时候最好加这个参数，不然后面会吃苦头。

它会提前在拓扑文件中添加水分子模型文件;-ff :指定力场文件（下文讨论），也可以不用这个参数，再自行选择;-ignh : 舍弃分子文件中的H原子，因为H原子命名规则多，有的力场不认;5. 打开生成的trp2.pdb文件，将DRGPOH.PDB文件复制到trp2.pdb文件的结尾，将残基数列改为224，将原子序列也作相应调整，保存（原文说接在trp.gro文件的ASN223后面，但现在还没有生成这个文件，感觉应该是trp2.pdb）；6. 编辑tro.top文件：在力场部分添加#include “drg.itp”，在分子部分添加 DRG 1；7. 真空条件下进行分子模拟输出结果误差较大，所以模拟之前，必须给分子添加水环境。