实验七、基于AutoDock的分子对接实验
一、实验目的：
通过本实验了解分子对接的基本原理及分子对接技术在药物分子设计中的应用，学会用AutoDock软件计算大分子受体与小分子配体的结合模式。
二、实验原理：
分子对接是通过研究小分子配体与生物大分子受体的相互作用，预测其结合模式和亲和力进而实现基于结构的药物分子设计(SBDD)的一种重要方法。根据配体与受体作用的“锁匙原理”，分子对接可以有效地确定与靶受体活性部位空间和电性特征互补匹配地小分子化合物。目前，分子对接技术已广泛应用于SBDD中数据库搜寻及虚拟组合库地设计和筛选研究中。此外，分子对接方法还进一步为探讨蛋白质与药物分子间地相互作用提供有效地研究手段。
根据对接过程中是否考虑研究体系的构象变化，可将分子对接方法分为以下三类：
①刚性对接：指在对接过程中，研究体系的构象不发生变化。
②半柔性对接：指在对接过程中，研究体系尤其是配体的构象允许在一定的范围内变化。适合处理大分子和小分子间的对接，对接过程中，小分子的构象一般是可以变化的，但大分子是刚性的。
③柔性对接：指在对接过程中，研究体系的构象基本上可以自由变化的。一般用于精确考虑分子间的识别情况。由于计算过程中体系的构象可以变化，所以计算耗费最大。
目前应用较为广泛的分子对软件包括：Dock, AutoDock, FlexX, Gold, Glide, ICM, Surflex, LigandFit等。其中，AutoDock因其预测精度高，对学术用户免费而被广泛应用。本实验将采用AutoDock进行分子对接实验。
AutoDock 是由Scripps Research Institute 开发的一款用于预测生物大分子与其配体之间相互作用的分子对接软件，主要用于小分子与其受体的对接，但也可用于小肽和其受体的对接。Autodock 采用模拟退火和遗传算法来寻找受体和配体最佳的结合位置，用半经验的自由能计算方法来评价受体和配体之间的匹配情况。最新的版本为4.2。
三、实验设备
四、实验步骤：
1. 用于对接计算的受体与配体的文件准备（采用MGLTools1.5.6）。本实验所用配体－蛋白质复合物晶体结构可从RCSB Protein Data Bank (https://www.doczj.com/doc/9517778504.html,/)下载。PDB代码：1RT1.
1). 小分子配体文件的准备
打开pdb 格式的配体，观察可扭转的化学键个数，并导出为pdbqt 格式文件。
（具体操作过程：Ligand→Input→open
Ligand→Torsion Tree→Choose Torsions→Done
Ligand→Output→Save as lig.pdbqt）
2). 大分子受体文件的准备
打开pdb 格式的受体，删除水分子；加极性氢，再保存为pdb 格式文件。
（具体操作过程：File→Read molecule
Select→Select From String | Residue: HOH*→Add
Edit→Delete→Delete AtomSet→Continue
Edit→Hydrogens→Add→OK
File→Save→Write macro.pdb）
3). 选择受体并保存为pdbqt 格式，再选定配体，以配体为中心画盒子，导出为gpf 格式的文件。
（具体操作过程：Grid→Macromolecule→choose→receptor→save as *.pdbqt
Grid→Set map types→choose→ligand
Grid→Grid box→center on ligand(调节大小为 60*60*60)
File→close saving current
Grid→Output→save macro.gpf）
4). 设置构象搜索方法等对接参数并输出.dpf 格式文件。
（具体操作过程：Docking→Macromolecule→set rigid filename
Docking→Ligand→choose
Docking → Search parameter → genetic algorithm →
(Number of GA Runs 50;Population Size 150)accept
Docking→Docking parameters→accept
Docking→Output→Lamarckian GA4.2→ligdpf）
2. 分子对接计算（采用AutoGrid4和AutoDock4）
将相关文件在终端中打开，分别输入命令autogrid4 -p macro.gpf -l macro.glg 和autodock4 –p lig.dpf -l lig.dlg
3．对接结果分析
对Autodock 结果评价，用MGLTools1.5.6打开lig.dlg 文件，
1）能量分析
将50 个构象按能量排序查看结果并进行相关记录，存储最优构象即结合能最小的构象（pdb 格式文件）。
（具体操作过程：Analyze→Docking→Open→打开.dlg 文件
Analyze→Conformations→Play,ranked by energy→倒数第二个键→Show info
File→Save→Write pdb→输入保存文件名→Sort Nodes前打勾→保存）2）聚类分析
选择最大簇中能量最低者为结合构象。
3) 比较配体结合构象与X-ray实测构象的相似性，评价对接结果。
五、数据处理
六、思考题
1.采用AutoDock进行对接计算需注意什么问题？
2.如何评价对接结果的准确性？
3.AutoDock计算的结合能的含义是什么？有什么用处？
分子模拟 编辑 分子模拟，是指利用理论方法与计算技术，模拟或仿真分子运动的微观行为，广泛的应用于计算化学，计算生物学，材料科学领域，小至单个化学分子，大至复杂生物体系或材料体系都可以是它用来研究的对象。 计算机分子模拟技术Computer Molecular Simulation,CMS 目录 1分类 2计算机分子模拟技术 3应用 1分类编辑 分子模拟的工作可分为两类：预测型和解释型。 预测型工作是对材料进行性能预测、对过程进行优化筛选，进而为实验提供可行性方案设计。解释型工作即通过模拟解释现象、建立理论、探讨机理，从而为实验奠定理论基础。 2计算机分子模拟技术编辑 这是随着计算机在科研中的应用而发展起来的一门新的科学，是计算机科学与基础科学相结合的产物。在药物研究方面通过分析和计算一系列活性药物分子的三维构象并将其叠合，可以了解某一类药物分子所应具有的药物构象，这一信息给予新药研究很大帮助，药效构象的计算为今后的药效基团方法以及数据库虚拟筛选的方法打下了基础。 3应用编辑 近年来分子模拟技术发展迅速并在多个学科领域得到了广泛的应用。在药物设计领域，可用于研究病毒、药物的作用机理等；在生物科学领域，可用于表征蛋白质的多级结构与性质；在材料学领域，可用于研究结构与力学性能、材料的优化设计等；在化学领域，可用于研究表面催化及机理等；在石油化工领域，可用于分子筛催化剂结构表征、合成设计、吸附扩散，可构建和表征高分子链以及晶态或非晶态本体聚合物的结构，预测包括共混行为、机械性质、扩散、内聚与润湿以及表面粘接等在内的重要性质。 生物化学与分子生物学总论 ?生物化学?生物无机化学?原始生物化学?古生物化学?前生命化学 ?地球生物化学?放射生物化学?低温生物化学?制备生物化学?反向生物化学 ?生命科学?分子生物学?结构分子生物学?分子遗传学?生物信息学 ?反向生物学?结构生物学?生物能学?生物物理化学?生物物理学 ?酶学?糖生物学?基因组学?结构基因组学?功能基因组学 ?比较基因组学?药物基因组学?转基因学?蛋白质组学?RNA组学 ?糖组学?相互作用物组学?代谢物组学?代谢组学?表型组学 其他科技名词 ?转录物组学?基因组?功能基因组?蛋白质组?转基因组 ?转录物组?表型组?代谢物组?RNA组?糖组 ?相互作用物组?生物大分子?生物多聚体?单体?多体 ?寡聚体?多聚体?残基?一级结构?二级结构
AutoDock和AutoDock Tools 使用教程 一、分子对接简介及软件介绍 1．分子对接理论基础 所谓分子对接就是两个或多个分子之间通过几何匹配和能量匹配而相互识别的过程。分子对接在酶学研究以及药物设计中具有十分重要的意义。在酶激活剂、酶抑制剂与酶相互作用以及药物分子产生药理反应的过程中，小分子（通常意义上的Ligand）与靶酶（通常意义上的Receptor）相互互结合，首先就需要两个分子充分接近，采取合适的取向，使两者在必要的部位相互契合，发生相互作用，继而通过适当的构象调整，得到一个稳定的复合物构象。通过分子对接确定复合物中两个分子正确的相对位置和取向，研究两个分子的构象，特别是底物构象在形成复合物过程中的变化，是确定酶激活剂、抑制剂作用机制以及药物作用机制，设计新药的基础。 分子对接计算是把配体分子放在受体活性位点的位置，然后按照几何互补、能量互补化学环境互补的原则来实时评价配体与受体相互作用的好坏，并找到两个分子之间最佳的结合模式。分子对接最初思想起源于Fisher E.的“锁和钥匙模型”（图），认为“锁”和“钥匙”的相识别的首要条件是他们在空间形状上要互相匹配。然而，配体和受体分子之间的识别要比“锁和钥匙”模型复杂的多。首先，配体和受体分子的构象是变化的，而不是刚性的，配体和受体在对接过程中互相适应对方，从而达到更完美的匹配。其次，分子对接不但要满足空间形状的匹配，还要满足能量的匹配。配体和受体之间的通过底物分子与靶酶分子能否结合以及结合的强度最终是由形成此复合物过程的结合自由能变化ΔG bind所决定的。 互补性（complementarity）和预组坦织（pre-organization）是决定分子对接过程的两个重要原则，前者决定识别过程的选择性，而后者决定识别过理的结合能力。互补性包括空间结构的互补性和电学性质的互补性。1958年Koshland提出了分子识别过程中的诱导契合（induced fit）概念，指出配体与受体相互结合时，受体将采取一个能同底物达到最佳结合的构象（图1）。而受体与配体分子在识别之前将受体中容纳配体的环境组织的越好，其溶剂化能力越低，则它们的识别效果越佳，形成的复合物也就越稳定。
分子动力学的模拟过程 分子动力学模拟作为一种应用广泛的模拟计算方法有其自身特定的模拟步骤,程序流程也相对固定。本节主要就分子动力学的模拟步骤和计算程序流程做一些简单介绍。 1. 分子动力学模拟步驟 分子动力学模拟是一种在微观尺度上进行的数值模拟方法。这种方法既可以得到一些使用传统方法,热力学分析法等无法获得的微观信息,又能够将实际实验研究中遇到的不利影响因素回避掉,从而达到实验研宄难以实现的控制条件。 分子动力学模拟的步骤为: (1)选取所要研究的系统并建立适当的模拟模型。 (2)设定模拟区域的边界条件,选取粒子间作用势模型。 (3)设定系统所有粒子的初始位置和初始速度。 (4)计算粒子间的相互作用力和势能,以及各个粒子的位置和速度。 (5)待体系达到平衡,统计获得体系的宏观特性。 分子动力学模拟的主要对象就是将实际物理模型抽象后的物理系统模型。因此,物理建模也是分子动力学模拟的一个重要的环节。而对于分子动力学模拟,主要还是势函数的选取,势函数是分子动力学模拟计算的核心。这是因为分子动力学模拟主要是计算分子间作用力,计算粒子的势能、位置及速度都离不开势函数的作用。系统中粒子初始位置的设定最好与实际模拟模型相符,这样可以使系统尽快达到平衡。另外,粒子的初始速度也最好与实际系统中分子的速度相当,这样可以减少计算机的模拟时间。 要想求解粒子的运动状态就必须把运动方程离散化,离散化的方法有经典Verlet算法、蛙跳算法(Leap-frog)、速度Veriet算法、Gear预估-校正法等。这些算法有其各自的优势,选取时可按照计算要求选择最合适的算法。 统计系统各物理量时,便又涉及到系统是选取了什么系综。只有知道了模拟系统采用的系综才能釆用相对应的统计方法更加准确,有效地进行统计计算,减少信息损失。 2. 分子动力学模拟程序流程 具体到分子动力学模拟程序的具体流程,主要包括: (1)设定和模拟相关的参数。 (2)模拟体系初始化。 (3)计算粒子间的作用力。 (4)求解运动方程。 (5)循环计算,待稳定后输出结果。 分子动力学模拟程序流程图如2.3所示。
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 《高分子物理实验》是高分子科学体系的重要组成部分，是从事高分子科学与材料研究的最基础的实验技术，是研究和表征聚合物结构和性能关系的一门实验科学，是高分子材料与工程专业的一门专业必修课。本实验课的主要内容是使学生掌握研究和表征聚合物的结构、力学性能、电性能、热性能及溶液性质的基本方法和手段，掌握基础的相关实验技能与数据分析处理方法。通过实验使学生能够理论结合实践，进一步加深高分子物理专业知识的理解，使学生基本掌握高分子物理实验的基本原理、操作过程、数据采集、数据分析与处理，实验知识和技能，提高学生的动手能力与实验技能，培养学生严谨的科学态度与思维方法，为后续的高分子材料与科学的相关实践和毕业设计打下基础。 2.设计思路： 本课程实验内容主要包括以下几个方面：高聚物结构的表征与分析（包括实验一、五、六、七、九、十），力学性能的表征与分析（包括实验二、三、四），电性能（实验十一、十二）及热性能（实验七与实验九涉及到了材料的热性能）。实验中既有基本实验技能的操作，又有实验报告、数据处理分析及相应的思考题，使学生通过实验原理学习、实验操作、数据分析与讨论，掌握高分子物理结构与性能研究的基本方法与过程、操作技能、数据分析处理能力，分析解决问题能力，加深对实际科研实践的认识，提高理论知识的综合运用能力和实践能力，为后续的实验、实践和毕业设计打下基础。 - 6 -
3. 课程与其他课程的关系 先修课程：高分子化学、高分子物理。本课程需要学习材料与化学的相关基础课程，这些课程是学习高分子化学与高分子物理的基础，因此在此不再列出。 二、课程目标 本实验课的目的是使学生掌握测定和研究聚合物的结构、力学性能、电性能、热性能及溶液性质的方法和手段，对聚合物结构与性能之间关系获得初步认识。通过本课程的学习使学生增加感性认识，加深理论知识的理解，提高学生的动手能力和实验技能，培养学生的科学态度和工作作风。使学生逐步具备一定的从事科学研究的思维方法和实验能力。 基本要求： 1、使学生进一步理解高分子物理学中的一些基本概念与相关理论知识。 2、使学生掌握测定和表征聚合物结构与性能的基本方法的原理、正确进行仪器操作与使用。 3、能够互相配合完成实验过程，处理实验过程中遇到的简单问题。 4、能够独立进行数据处理分析，并完成实验报告。 三、学习要求 高分子物理实验是理论基础上的实验操作技能课，有利于学生加深对基础理论的理解与实际运用，对提高学生的实验动手能力与实践能力非常重要。另外，课程在实验室进行，因此必须严格遵守实验室的相关规章制度，保障实验过程中的实验安全与人身安全。具体要求如下： 1、学生必须严格遵守实验室的相关规章制度，严禁违反实验室安全要求的任何行为。 2、实验前认真阅读讲义，实验前进行预习，就实验目的、原理、实验注意事项等书写预习报告。实验必须准时，不能擅自更换实验时间。 3、实验时要认真操作，认真观察现象，做好记录。必须准备实验记录本，所有原始记录（实验数据及现象）均记录在记录本上，不允许记在他处。不允许篡改，编造实验数据与记录。 4、实验时，遵守操作规程，注意安全。有与实验相关问题，及时与老师交流，未 - 6 -
分子模拟实验作业——分子光谱模拟 一、 实验部分 1. 红 外 光 谱 ： 分 别 用 PM3 ， HF/6-31G(d),B3LYP/6-31G(d),MP2/6-31G(d)四种理论方法计算H 2O 分子的红外光谱，并比较结果的优劣。实验上测得的水分子的振动频-1-1 由图像可得四种理论方法得到的振动频率分别为
B3LYP/6-31G(d) 1634 cm-1、3566 cm-1、3662 cm-1 MP2/6-31G(d) 1644 cm-1、3544 cm-1、3684 cm-1 与标准值1594cm-1，3657cm-1，3756cm-1比较，HF/6-31G(d)最为接近标准值； PM3三个频率都偏大，与标准值符合情况不好；B3LYP/6-31G(d)除1634 cm-1与标准值较接近外，其余两个频率均偏小；MP2/6-31G(d) 1644 cm-1与标准值接近，其余两个频率均偏小。 2.拉曼光谱的模拟 HF/6-31G(d)计算的CH4分子的拉曼谱图 图中特征波数为3290 cm-1、3189 cm-1、1705 cm-1 3.紫外可见光谱的模拟 计算甲酸分子5个垂直激发的单重态和三重态，2个绝热激发的单重态和三重态，并确定垂直激发和绝热激发波长。 （1）垂直激发 --------------------------------------------------------------------- CI-SINGLES EXCITATION ENERGIES STATE HARTREE EV KCAL/MOL CM-1 --------------------------------------------------------------------- 1A 0.2550545872 6.9404 160.0492 55978.01
一、名词解释 1.分配常数：又称分配系数，是指一种分析物在两种不相混合溶剂中的平衡常数。 2.多肽链的末端分析：确定多肽链的两末端可作为整条多肽链一级结构测定的标志，分为氨基端分析和羧基端分析。 3.连接酶：指能将双链DNA中一条单链上相邻两核苷酸连接成一条完整的分子的酶。 4.预杂交：在分子杂交实验之前对杂交膜上非样品区域进行封闭，用以降低探针在膜上的非特异性结合。 5.反转录PCR：是将反转录RNA与PCR结合起来建立的一种PCR技术。首先进行反转录产生cDNA,然后进行常规的PCR反应。 6.稳定表达：外源基因转染真核细胞并整合入基因组后的表达。 7.基因敲除：是指对一个结构已知但功能未知或未完全知道的基因，从分子水平上设计实验，将该基因从动物的原基因组中去除，或用其它无功能的DNA片断取代，然后从整体观察实验动物表型，推测相应基因的功能。 8.物理图谱：人类基因组的物理图是指以已知核苷酸序列的DNA片段为“路标”，以碱基对(bp，kb，Mb)作为基本测量单位(图距)的基因组图。 9.质谱图：不同质荷比的离子经质量分析器分开后，到检测器被检测并记录下来，经计算机处理后所表示出的图形。 10.侧向散射光：激光束照射细胞时，光以90度角散射的讯号，用于检测细胞内部结构属性。
11.离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的层析。 12.Edman降解：从多肽链游离的N末端测定氨基酸残基的序列的过程。 13.又称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)：是能够特异识别双链DNA序列并进行切割的一类酶。 14.电转移：用电泳技术将凝胶中的蛋白质，DNA或RNA条带按原位转移到固体支持物，形成印迹。 15.多重PCR：是在一次反应中加入多对引物，同时扩增一份模板样品中不同序列的PCR 过程。 16.融合表达: 在表达载体的多克隆位点上连有一段融合表达标签（Tag），表达产物为融合蛋白（有分N端或者C端融合表达），方便后继的纯化步骤或者检测。 17.同源重组：发生在DNA同源序列之间，有相同或近似碱基序列的DNA分子之间的遗传交换。 18.遗传图谱又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。 19.碎片离子：广义的碎片离子为由分子离子裂解产生的所有离子。 20.前向散射光：激光束照射细胞时，光以相对轴较小角度向前方散射的讯号用于检测细胞等离子的表面属性，信号强弱与细胞体积大小成正比。 21.亲和层析:利用共价连接有特异配体的层析介质分离蛋白质混合物中能特异结合配体的目的蛋白或其他分子的一种层析法。(利用分子与其配体间特殊的、可逆性的亲和结合
学号姓名学院（专业）成绩 评卷人得分 一、单选（本题总分：80分每小题：2分） 1.GPC仪器走基线和测样时，流动相流经 A. 样品池 B. 参比池 C. 参比池和样品池 参考答案：A 2.要是合成的聚合物样品是粘稠的胶状物，是否能测GPC？以下是两种对策，你认为哪一种更合理？ A. 先把制得的胶状样放入烘箱干燥120度左右，至胶状样干透，成为固体，然后溶样检测 B. 直接溶样检测，先测测看再说 参考答案：B 3.GPC在Purge状态时，流动相流过 A. 参比池和样品池 B. 参比池 C. 样品池 参考答案：A 4.溶剂峰的组成是比较复杂的，峰型也可能比较复杂，有的是一个倒峰，有的是两个倒峰加一个正峰的。用THF做流动相时，利用从废液管接流出的干净THF来溶样，如果还有溶剂峰，那么它一般来自： A. 样品杂质（例如单体等小分子） B. 流动相溶剂的杂质 C. 仪器问题 参考答案：A 5.GPC测试仪中的示差折光检测器是根据聚合物溶液与参比（溶剂）间折光指数的差别来进行测量的，这个差值别再转换成： A. 浓度大小 B. 电压信号 C. 电流信号 参考答案：B 6.确切描述一种聚合物的分子量需要的参数是 A. 仅需平均分子量数值 B. 仅需分子量分布系数
C. 同时需要平均分子量数值和分子量分布系数 参考答案：C 7.通常GPC的标准曲线在10个点以上为好,并要涵盖样品的分子量范围，以下说法哪一种比较准确？ A. 样品位置只要在曲线范围内都一样。 B. 样品位置必须在曲线正中间。 C. 样品位置在曲线两头较好。 D. 样品位置最好在曲线中间部位附近。 参考答案：D 8.Waters GPC测试系统用THF溶剂体系适用的“Styragel GPC”柱，通过柱子的流速不能高于2ml/min，正常流量为： A. 1.2ml/min B. 1.6 ml/min C. 1.8 ml/min D. 1.0ml/min 参考答案：D 9.同样分子量的两个聚合物样品，一个是支化分子的和另一个是线性的分子，那个先流出GPC色谱柱？ A. 线性均聚样品 B. 支化聚合物样品 C. 线性嵌段共聚样品 D. 线性嵌段共聚物样品 参考答案：B 10.聚合物的分子量分散程度用多分散指数（多分散系数、分布系数）表示，缩写为“PDI”，符号为D或d，高分子文献里面一般是给出Mn、Mw、多分散系数。请问以下表述是否正确？ A. D=Mw/Mn＜1 B. D=Mn /Mw＜1 C. D=Mn /Mw＞1 D. D=Mw/Mn＞1 参考答案：D 11.GPC图谱哪个轴表示保留时间（Minutes）或淋出体积（ml）。 A. 横轴 B. 纵轴 参考答案：A 12.GPC测试得到的分子量与用乌氏粘度计测得的分子量有较大的差别，后者所得的分子量称为： A. 数均分子量Mn
实验报告 实验课程：DSP原理及应用 学生姓名： 学号： 专业班级： 2012年 5月 25日
目录 实验一定点除法运算 实验二FIR滤波器 实验三FFT算法 实验四卷积计算 实验五数码管显示 实验六语音录放
实验一定点除法运算 一、实验目的 1、熟悉C54指令系统，掌握常用汇编指令，学会设计程序和算法的技巧。 2、学习用指令实现除法运算。 二、实验设备 计算机；DSP 硬件仿真器；DSP 实验开发平台。 三、实验原理 由内置的硬件模块支持，数字信号处理器可以高速的完成加法和乘法运算。但TMS320 系列DSP不提供除法指令，为实现除法运算，需要编写除法子程序来实现。二进制除法是乘法的逆运算。乘法包括一系列的移位和加法，而除法可分解为一系列的减法和移位。本实验要求编写一个16 位的定点除法子程序。 1．除法运算的过程设累加器为8 位，且除法运算为10 除以3，除的过程包括与除数有关的除数逐步移位，然后进行减法运算，若所得商为正，则在商中置1，否则该位商为0 例如：4 位除法示例：(1)数的最低有效位对齐被除数的最高有效位00001010 - 00011000 11110010 (2)由于减法结果为负，丢弃减法结果，将被除数左移一位再减00010100 - 00011000 11111000 (3)结果仍为负，丢弃减法结果，将被除数左移一位再减00101000 - 00011000 00010000 (4)结果为正，将减法结果左移一位后把商置1，做最后一次减00100001 - 00011000 00001001 (5)结果为正，将减法结果左移一位加1 得最后结果，高4 位是余数，低4 位商：00010011 2．除法运算的实现为了尽量提高除法运算的效率，’C54x 系列提供了条件减指令SUBC 来完成除法操作。 四、实验步骤 1．用Simulator 方式启动Code Composer。 2 ．执行Project New 建立新的项目，输入chuf作为项目的名称，将程序定位在D:\ti\myprojects\chuf目录。 3．执行File New Source File 建立新的程序文件，为创建新的程序文件命名为chuf.asm 并保存；执行Project Add Files to Project，把chuf.asm 加入项目中。4．执行File New Source File 建立新的文件并保存为chuf.cmd；执行Project Add Files to Project，把chuf.cmd 加入项目中。 5．编辑chuf.asm 加入如下内容： ;*** 编制计算除法运算的程序段。其中|被除数|<|除数|，商为小数*** .title "chuf.asm" .mmregs .def start,_c_int00
分子对接 ——使用AutoDock和AutoDock Tools 一、分子对接简介及软件介绍 二、对接准备及对接操作 三、结果分析 一、分子对接简介及软件介绍 1．分子对接理论基础 所谓分子对接就是两个或多个分子之间通过几何匹配和能量匹配而相互识别的过程。分子对接在酶学研究以及药物设计中具有十分重要的意义。在酶激活剂、酶抑制剂与酶相互作用以及药物分子产生药理反应的过程中，小分子（通常意义上的Ligand）与靶酶（通常意义上的Receptor）相互 分子正确的相对位置和取向，研究两个分子的构象，特别是底物构象在形成复合物过程中的变化，是确定酶激活剂、抑制剂作用机制以及药物作用机制，设计新药的基础。 互补的原则来实时评价配体与受体相互作用的好坏，并找到两个分子之间最佳的结合模式。分子对接最初思想起源于Fisher E.的“锁和钥匙模型”（图），认为“锁”和“钥匙”的相识别的首要条件是他们在空间形状上要互相匹配。然而，配体和受体分子之间的识别要比“锁和钥匙”模型复杂的多。首先，配体和受体分子的构象是变化的，而不是刚性的，配体和受体在对接过程中互相适应 程的结合自由能变化ΔG bind所决定的。 互补性（complementarity）和预组坦织（pre-organization）是决定分子对接过程的两个重要原则，前者决定识别过程的选择性，而后者决定识别过理的结合能力。互补性包括空间结构的互补性和电学性质的互补性。1958年Koshland提出了分子识别过程中的诱导契合（induced fit）概念，指出配体与受体相互结合时，受体将采取一个能同底物达到最佳结合的构象（图1）。而受体与配体分子在识别之前将受体中容纳配体的环境组织的越好，其溶剂化能力越低，则它们的识别效果越佳，形成的复合物也就越稳定。
目录 实验装置介绍 (1) 实验一一、二阶系统阶跃响应 (2) 实验二控制系统稳定性分析 (5) 实验三系统频率特性分析 (7) 实验四线性系统串联校正 (9) 实验五 MATLAB及仿真实验 (12)
实验装置介绍 自动控制原理实验是自动控制理论课程的一部分，它的任务是：一方面，通过实验使学生进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法；另一方面，帮助学生学习和提高系统模拟电路的构成和测试技术。 TAP-2型自动控制原理实验系统的基本结构 TAP-2型控制理论模拟实验装置是一个控制理论的计算机辅助实验系统。如上图所示，TAP-2型控制理论模拟实验由计算机、A/D/A 接口板、模拟实验台和打印机组成。计算机负责实验的控制、实验数据的采集、分析、显示、储存和恢复功能，还可以根据不同的实验产生各种输出信号；模拟实验台是被控对象，台上共有运算放大器12个，与台上的其他电阻电容等元器件配合，可组成各种具有不同系统特性的实验对象，台上还有正弦、三角、方波等信号源作为备用信号发生器用；A/D/A 板安装在模拟实验台下面的实验箱底板上，它起着模拟与数字信号之间的转换作用，是计算机与实验台之间必不可少的桥梁；打印机可根据需要进行连接，对实验数据、图形作硬拷贝。 实验台由12个运算放大器和一些电阻、电容元件组成，可完成自动控制原理的典型环节阶跃响应、二阶系统阶跃响应、控制系统稳定性分析、系统频率特性测量、连续系统串联校正、数字PID 、状态反馈与状态观测器等相应实验。 显示器 计算机 打印机 模拟实验台 AD/DA 卡
实验一一、二阶系统阶跃响应 一、实验目的 1．学习构成一、二阶系统的模拟电路，了解电路参数对系统特性的影响；研究二阶系统的两个重要参数：阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn对动态性能的影响。 2．学习一、二阶系统阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算一、二阶系统的传递函数。 二、实验仪器 1．自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、实验原理 模拟实验的基本原理： 控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟一、二阶系统，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟一、二阶系统，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。 若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。 四、实验内容 构成下述系统的模拟电路，并测量其阶跃响应： 1．一阶系统的模拟电路如图
分子对接的原理，方法及应用 （PPT里弄一些分子对接的照片，照片素材文件里有） 分子对接 是将已知三维结构数据库中的分子逐一放在靶标分子的活性位点处。通过不断优化受体化合物的位置、构象、分子内部可旋转键的二面角和受体的氨基酸残基侧链和骨架，寻找受体小分子化合物与靶标大分子作用的最佳构象，并预测其结合模式、亲和力和通过打分函数挑选出接近天然构象的与受体亲和力最佳的配体的一种理论模拟分子间作用的方法。 通过研究配体小分子和受体生物大分子的相互作用，预测其亲和力，实现基于结构的药物设计的一种重要方法。 原理： 按照受体与配体的形状互补，性质互补原则，对于相关的受体按其三维结构在小分子数据库直接搜索可能的配体，并将它放置在受体的活性位点处，寻找其合理的放置取向和构象，使得配体与受体形状互补，性质互补为最佳匹配 （配体与受体结合时，彼此存在静电相互作用，氢键相互作用，范德华相互作用和疏水相互作用，配体与受体结合必须满足互相匹配原则，即配体与受体几何形状互补匹配，静电相互作用互补匹配，氢键相互作用互补匹配，疏水相互作用互补匹配） 目的： 找到底物分子和受体分子的最佳结合位置 问题： 如何找到最佳的结合位置以及如何评价对接分子之间的结合强度 方法： 1、首先建立大量化合物的三维结构数据库 2、将库中的分子逐一与靶分子进行“对接” 3、通过不断优化小分子化合物的位置以及分子内部柔性键的二面角，寻找小分子化合物与靶标大分子作用的最佳构象，计算其相互作用及结合能 4、在库中所有分子均完成了对接计算之后，即可从中找出与靶标分子结合的最佳分子 应用： 1）直接揭示药物分子和靶点之间的相互作用方式 2）预测小分子与靶点蛋白结合时的构象 3）基于分子对接方法对化合物数据库进行虚拟筛选，用于先导化合物的发现
1.红外光谱：分别用 PM3 ,HF/6-31G(d),B3LYP/6-31G(d),MP2/6-31G(d) 四种理论方法计算 H 2O 分子的红外光谱，并比较结果的优劣。实验 上测得的水分子的振动频率为：1594cm 1, 3657cm -1, 3756cm 1。 k(Lore ntz) B3LYP/6-31G(d) 由图像可得四种理论方法得到的振动频率分别为 PM3 1698 cm -1、3770 cm -1、3880 cm -1 HF/6-31G(d) 1634 cm -1、3662 cm -1、3770 cm -1 B3LYP/6-31G(d) 1634 cm -1、3566 cm -1、3662 cm -1 MP2/6-31G(d) 1644 cm -1、3544 cm -1、 3684 cm -1 与标准值1594cm -1, 3657cm'1,3756cm'1比较，HF/6-31G(d)最为接近标准值； PM3三个频率都偏大，与标准值符合情况不好； B3LYP/6-31G(d)除1634 cm -1与 分子模拟实验作业 一、实验部分 分子光谱模拟 k(Lore ntz) -DrnelPL (. 4000 3000 2000 -1 /cm 1000 '! 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 4000 3000 2000 1000 /cm -1 PM3 HF/6-31G(d) ------ k(Lore ntz) k(Lore ntz) 0.00 0.01 r 0.04 0.05 J _______ ! ______ ______ J ______ ______ !_ 4000 3000 2000 -1 /cm 1000 MP2/6-31G(d) 0.000 0.002 _ 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 - 0.014 0.02 0.03 - e /cm
DNA Replication and Repair_Lei Shi 1、DNA损伤修复的类型、来源。 ⑴细胞内源性的损伤—复制错误,碱基脱氨氧化； ⑵外源型-环境因素造成的损伤—辐射（TT）致癌物质（烷化剂、EB亚硝酸等）如碱基的损伤、 错配,碱基的缺失,碱基的交联等. 2、男性谱系和女性谱系鉴定的机理。 ⑴男性谱系：Y染色体，Y-STR（short tandem repeat）是Y染色体上的短串联重复序列。Y-STR经常用于法医学，亲子鉴定和家谱DNA测试。Y-STR特异性地从雄性Y染色体获得。Y染色体上的基因只能由亲代中的雄性传递给子代中的雄性（即由父亲传递给儿子），因此在Y染色体上留下了基因的族谱，Y-DNA 分析现在已应用于家族历史的研究。 ⑵女性谱系：线粒体DNA。线粒体DNA（mtDNA）是DNA的一部分，是母系遗传的，通过卵子传递，且一般很难发生改变。mtDNA存在于双膜细胞器内。每个细胞中有许多线粒体DNA拷贝。?如果样本有限，mtDNA可以获得更多的DNA, ?可以从高度降解的来源获得DNA 3、基因操作的载体必须具备的特征是什么？常用的载体有哪些？ ⑴克隆载体应具备的主要特点： 至少有一个复制起点（origin of replication, ori） 至少有一个选择性标志（selection marker） 有适宜的限制性内切酶的单一切点：称为多克隆位点（multiple cloning sites，MCS）应有较高的拷贝数。 ⑵表达载体：原核表达载体：除了具备克隆载体的一般特点外，还需有调控外源基因有效转录和翻译的序列，如启动子、核糖体结合位点、转录终止序列等。 ⑶真核表达载体包括在大肠杆菌中起作用的复制起始位点、抗生素抗性基因、多克隆位点等。真核表达载体中还具有： ①真核表达调控元件：包括启动子、增强子、转录终止序列、poly A 加尾信号等 ②真核细胞复制起始序列 ③真核细胞药物抗性基因 目前应用最广泛的原核表达载体是大肠杆菌表达载体。 常用载体：质粒载体：pBR322质粒 噬菌体载体：λ噬菌体、M13噬菌体 病毒载体：反转录病毒、慢病毒、腺病毒、腺相关病毒等 4、如何分离蛋白质（分离方法及步骤） 蛋白质分离主要根据五种原理：分子大小、溶解度、电荷、吸附性质、对配体分子的生物学亲和力等。分离方法有透析与超滤、凝胶过滤法、离子交换层析法、低温有机溶剂沉淀法等。
分子对接简介 分子对接(molecular docking)是通过研究小分子配体与受体生物大分子相互作用，预测其结合模式和亲和力进而实现基于结构的药物设计的一种重要的方法。其本质是两个或多个分子之间的识别过程，其过程涉及分子之间的空间匹配和能量匹配。 分子对接的基本原理 分子对接的最初思想起源于Fisher E提出的“锁和钥匙模型”，即受体与配体的相互识别首要条件是空间结构的匹配。 分子对接锁和钥匙模型 分子对接方法的两大课题是分子之间的空间识别和能量识别。空间匹配是分子间发生相互作用的基础，能量匹配是分子间保持稳定结合的基础。对于空间匹配的计算，通常采用格点计算、片断生长等方法，能量计算则使用模拟退火、遗传算法等方法。各种分子对接方法对体系均有一定的简化，根据简化的程度和方式，可以将分子对接方法分为三类： 刚性对接：刚性对接方法在计算过程中，参与对接的分子构像不发生变化，仅改变分子的空间位置与姿态，刚性对接方法的简化程度最高，计算量相对较小，适合于处理大分子之间的对接。比较有代表性的是Wodak和Janin研发的分子对接算法和Jiang等发展的软对接(soft dock)方法。 半柔性对接：半柔性对接方法允许对接过程中小分子构像发生一定程度的变化，但通常会固定大分子的构像，另外小分子构像的调整也可能受到一定程度的限制，如固定某些非关键部位的键长、键角等，半柔性对接方法兼顾计算量与模型的预测能力，是应用比较广泛的对接方法之一。由于小分子相对较小，因此在一定程度考察柔性的基础上，仍可以保持很高的计算效率，在药物设计中，特别是在基于分子对接的数据库搜索中，多采用半柔性分子方
分子模拟实验作业——设计实验 -----------二氯卡宾与甲醛环加成反应的理论研究 一、实验背景 在大二的有机实验中，我接触到了连续合成实验，其中有一类反应为相转移催化合成·卡宾及其反应。卡宾（Carbene）亦称为碳烯，是一类具有六个加点字的两价碳原子活性中间体，构造式为：CH2。其中的氢原子可以被其他原子或基团所取代，这类取代物称为卡宾体或取代卡宾。卡宾是缺电子的，具有很强的亲电性，可发生多种反应。在有机合成中常使之与烯烃反应以制取环丙烷衍生物，上网查阅资料后，我想到了可以结合本学期所学的分子模拟理论计算方法来模拟二氯卡宾与甲醛环加成反应。（题目来源于有机化学实验和查阅到的文献）二氯卡宾是一种取代卡宾，通常由氯仿与强碱作用产生： CHCl3 + Base ：CH2 + HB + Cl- 为了进一步探讨卤代卡宾与含有不对称π键物质环加成反应的机理,本文对单重态二氯卡宾与甲醛加成生成二氯环氧丙烷反应： 进行了量子化学从头算的研究,得到了该反应的反应机理,并对其反应机理作了理论分析说明.同时计算了该反应在不同温度下的热力学函数和动力学性质,并作了讨论。 二、实验内容 ①用分子轨道理论分析二氯卡宾与甲醛环加成的机理 用Chem3D软件做出二氯卡宾与甲醛的分子轨道能级图，计算分子轨道，并图示二氯卡宾和甲醛的HOMO和LUMO轨道的形状和能量。将所有分子轨道按能级排列次序，并以此分析两反应物的轨道匹配情况。（优化条件：Gamess Interface，HF/6-31G(d)）
对于该环加成反应的机理可借助于分子轨道图进行分析。根据轨道对称匹配条件，在反应过程中，应首先是C1的2p 空轨道插入甲醛的成键π轨道，但因甲醛中的羰基是一极性基团，π键电子云密集于氧端，故C1的2p 空轨道将从氧端插入其π轨道.因π电子向C1的2p 空轨道中的迁移，从而使二者首先生成了一半环状的中间配合物。由于二氯卡宾的?孤对电子与甲醛C 端的反键π轨道之间有着较强的成键作用，故随着反应的进行，二氯卡宾将在C1C20平面内按逆时针方向发生旋转.同时H1-C2和H2-C2键也由在中间配合物中与C1C20的共
2006 年《分子生物学实验技术》实验内容 RT-PCR （一）总 RNA的提取 实验安排：每两人抽提一管。为了使操作同步以节省时间，各组样品请一起离心。 操作步骤： TM（苯冰预冷的900μlLS -Biotragents液体样品加入 1.5ml Ep管中，再加入1、将100μ l 酚和异硫氰酸胍的混合物）。 2、将样品剧烈混合后，在室温放置5min。 3、加入200μl 氯仿，颠倒Ep 管混和两次，并剧烈振荡混和10s。 4、在4℃条件下，以10000×g 离心15min。 5、将上层水相转移到一个新的Ep 管中，加入等体积的异丙醇（Isopropanol）并混匀，然后在4℃放置至少10min。 6、在4℃条件下，以10000×g离心15min 后，小心并尽可能地去除全部上清夜。 7、用1ml 75%乙醇洗涤RNA 沉淀和管壁。 8、将RNA 沉淀进行干燥（不能完全干燥）处理后，用10μl 无RNase污染的水（RNase- Free Water）将RNA 溶解并于-20℃保存。 注意事项： 1、所有的玻璃器皿均应在使用前于180℃的高温下干烤6hr 或更长时间。 2、所用的塑料材料，如吸头、离心管等需用0.1% DEPC 水浸泡过夜。 3、配制的溶液应尽可能用0.1% DEPC，在37℃处理12hr 以上。然后用高压灭 菌除去残留的DEPC。不能高压灭菌的试剂，应当用DEPC 处理过的无菌双蒸水 配制，然后经0.22μm 滤膜过滤除菌。 4、操作人员需在超净工作台上操作，并戴一次性口罩、手套，实验过程中手套要勤换。 二）反转录 实验安排： 每人做一管反应体系（20μ l）：按下列顺序加样 μl4 5× Buffer
分析模拟实验实验报告（二） 武汉大学化学与分子科学学院 一、实验结果
2.问题7-1-2 画“三键链”的结果是什么？ 答: “三键链”画不出来 3.问题7-1-3 画出多个联苯环的共轭结构 答：画不出“多联苯环的共轭结构” 5.问题7-3-1 计算H2O的二聚体的结构
6.问题7-4-1 7.问题7-4-2 简介：IUPAC名称为 benzylidene[1,3-bis(2,4,6-trimethylphenyl)-2-imidazolidinylidene]dichloro(tricy clohexylphosphine)ruthenium——苯亚甲基·[1,3-双(三甲基苯基)-2-咪唑啉亚基]·二氯·(三环己基膦)合钌。它具有比原催化剂更高的活性和选择性以及相似的稳定性，但对空气和水敏感，因此需要在氮气或氩气惰性气氛中使用。其催化活性比第一代催化剂提高了两个数量级，在开环复分解聚合反应中的用量可以降低到百万分之一，在某些关环复分解反应中的用量也仅为万分之五。特别适用于低张力的环状烯烃及位阻较大的多取代烯烃的合成。
原因：1.表现中心金属原子钌（Ru）与各配体之间在空间结构上的关系，包括两个卡宾基团和一个膦配体以及两个氯原子。 2.凸显催化剂中的杂原子 二、实验收获 相较于第一次这两次对于Chem3D使用才真正感觉到Chem3D的实用与方便。 学习到了三种不同的分子结构模型创建方法，经过自己的实践操作深刻体会到各个方法之间的差别，基本可以在应用时做到根据需求与情况选择合适的建模方法。 了解了4种分子结构最优化计算方法Hartree-Fock、MP2、B3LYP和PM3，并分别使用这四种计算方法计算H2O的二聚体的结构。体会不同的理论方法的计算结果的差异。进行计算时应该遵从从简单到复杂的原则，对于不同的分子与反应选择合适的计算方法，既保证计算结果的准确性又要能够提高计算速度。
武汉大学化学与分子科学学院 《分子模拟实验》实验报告 化学反应模拟 指导老师：侯华 姓名：陆文心 专业：化学弘毅班 学号：2012301040179 日期：2014年11月13日、11月20日（周四下午） 一、实验内容 问题10-1-1仿照CH4的例子，计算甲基自由基（·CH3）的生成焓（与实验值35kcal/mol 比较）和生成自由能，可采用B3LYP/6-31G(d)理论方法。 ①优化自由基结构，获得总能量： E(CH3) = -24977.699059 kcal/mol ②在优化结构的基础上，用同一方法计算振动频率，在输出文件中找到：零点能为 18.633681 kcal/mol，焓H为21.212 kcal/mol。对焓进行零点能修正： H298K - H0K = H298K– ZPE = (21.212 - 18.633681) kcal/mol = 2.578319 kcal/mol ③从输出文件中找到熵的数据S = 50.463 cal/(mol·K)。
④用同样的理论方法分别计算C 原子和H 原子的能量： E(C) = -23734.548073 kcal/mol E(H) = -311.785384 kcal/mol ⑤计算绝对零度下甲基自由基的生成焓： ?H f,0K ?(M )=∑x?H f,0K ?(X )atoms ?(∑xE (X )atoms ?E (M )?ZPE) = {(1×169.98 + 3×51.63) - [1×(-23734.548073) + 3×(-311.785384) - (-24977.699059) -18.633681]} kcal/mol = 35.7 kcal/mol ⑥298K 时的生成焓，根据以下公式计算： ?H f,298K ?(M )=?H f,0K ?(M )+(H M 298K ?H M 0K )?∑x(H X 298K ?H X 0K )std atoms = [35.7 + 2.578319 - (1×0.25+3×1.01)] kcal/mol = 35.0 kcal/mol 与实验值（35 kcal/mol ）符合得很好。 ⑦根据下列公式计算298K 时的生成自由能： ?G f,298K ?=?H f,298K ??298.15K ×(S M ??∑xS X ?atoms ) = [35.0 - 298.15×(50.463 - 1×1.36 - 3×15.6)/1000] kcal/mol = 34.3 kcal/mol 问题10-2 优化搜索过渡态。 1. CH 3CF 3解离生成CH 2CF 2和HF 的反应 CH 3CF 3原始结构：
氨苄青霉素 ﹡组分浓度 100mg/ml 氨苄青霉素 ﹡配制量 50ml ﹡配制方法 1.称取 5g Ampicillin置于 50ml 塑料离心管中。 2.加入 40ml 灭菌水,充分混合溶解之后定容至 50ml 。 3. 0.22μm 滤膜过滤除菌,小份分装(1ml/管后,置于-20℃保存。卡那霉素 (可配 25mL ﹡组分浓度 50mg/ml卡那霉素 ﹡配制量 50ml ﹡配制方法 1.称取 2.5g 卡那霉素置于 50ml 塑料离心管中。 2.加入 40ml 灭菌水,充分混合溶解之后定容 50ml 。 3. 0.22μm 滤膜过滤除菌,小份分装(1ml/管后,置于-20℃保存。RNase A ﹡组分浓度 10mg/ml RNase A ﹡配制量 50ml ﹡配制方法 1.取 0.5g RNase A置于 50ml 塑料离心管中。
2.加入 40ml 灭菌水,充分混合溶解之后定容 50ml 。 3. 100℃煮沸 15min, 缓慢冷却至室温,小份分装(1ml/管后,置于-20℃保存。IPTG ﹡组分浓度 24mg/ml IPTG ﹡配制量 50ml ﹡配制方法 1.称取 1.2g IPTG置于 50ml 塑料离心管中。 2.加入 40ml 灭菌水,充分混合溶解之后定容 50ml 。 3.用0.22μm 滤膜过滤除菌,小份分装(1ml/管后,置于-20℃保存。 X-Gal ﹡组分浓度 20mg/ml X-Gal ﹡配制量 50ml ﹡配制方法 1.称取 1g X-Gal置于 50ml 塑料离心管中。 2.加入 40mlDMF (二甲基甲酰胺 ,充分混合溶解之后定容至 50ml 。 3.小份分装(1ml/管后,置于-20℃保存。 DTT ﹡组分浓度 1M DTT ﹡配制量 10ml