分子动力学模拟实战入门：从安装 GROMACS 到分析蛋白质动力学

课程简介

本课程带你从零开始掌握分子动力学模拟的核心理论与实践操作。你将学习如何使用 GROMACS——目前最流行的开源 MD 模拟软件——完成一个完整的蛋白质-配体动力学模拟项目。从 PDB 文件的获取、拓扑构建、溶剂化，到能量最小化、平衡、生产运行，再到轨迹分析和可视化，每一步都配有详细的命令和参数说明。

学习目标

• 理解分子动力学模拟的基本原理：力场、积分算法、周期性边界条件
• 独立使用 GROMACS 完成蛋白质在水溶液中的 MD 模拟
• 掌握轨迹分析工具：RMSD、RMSF、氢键分析、自由能景观图
• 能够用 VMD 或 PyMOL 可视化模拟结果
• 了解机器学习力场等前沿方向

章节概览

1. 第一章：MD 模拟理论基础——牛顿方程、力场、系综
2. 第二章：GROMACS 安装与环境配置
3. 第三章：蛋白质结构准备——PDB 文件处理与拓扑构建
4. 第四章：溶剂化与离子添加——构建生理环境
5. 第五章：能量最小化与系统平衡
6. 第六章：生产运行与性能优化
7. 第七章：轨迹分析——从 RMSD 到主成分分析（PCA）
8. 第八章：可视化与结果展示
9. 第九章：进阶话题——增强采样、自由能计算与 AI 力场