当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

K-means聚类和随机森林算法在血红素模型多自旋态力场电荷预测中的应用

发布时间:2021-07-28 14:52
  血红素与氧气的结合与解离过程是重要的生命现象。在氧气靠近的过程中,血红素电荷极化效应明显,且底物对血红素自旋态影响显著,使体系存在自旋交叉的现象。但是传统力场的固定点电荷模型,不适合应用到血红素体系中,且当前针对血红素自旋交叉这一特点开发力场的工作较少。本课题组针对这一问题提出了多自旋态可变电荷力场的设想,这一设想的核心是能够根据构型变化准确的预测各个自旋态的电荷,从而正确的描述由于构象变化导致的各组态的能量变化。近年来,在电荷预测中基于K-means聚类和随机森林的方法逐渐受到重视并有成功应用。本论文的核心思想是将这些方法用于多自旋态可变电荷力场的开发,测试这些方法在血红素体系多自旋态电荷力场中的表现。论文的具体研究思路如下:首先,我们对血红素模型体系和氧气分子复合物进行了非绝热动力学模拟,从轨迹中提取了近40000个血红素模型结构,采用密度泛函方法计算得到体系在各个自旋态下的静电势电荷。然后,论文采用基于K-means聚类和随机森林的方法进行电荷预测测试。针对每种测试方法,我们都构建了两个数据集。一是未进行几何构型优化,体系处于能量较高的状态;二是进行几何构型优化,体系处于局域能量... 

【文章来源】:华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:76 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

K-means聚类和随机森林算法在血红素模型多自旋态力场电荷预测中的应用


O2与血红素结合的势能面(左图)以及O2基态(三重态)分子轨道占据(右图)的示意图(Duetal2018)

血红素,三重态,势能面,分子轨道


1.1 O2与血红素结合的势能面(左图)以及 O2基态(三重态)分子轨道占据(右图)的意图(Du et al 2018)Fig.1.1 The O2binding potential energy surface (PES) with heme group (On the left) and themolecular orbital occupancy of O2ground state(triplet state)(On the right)(Du et al 2018)

示意图,固定电荷,力场,经典


vitt and Lifson 1969): ( ) = ( ) + ( ) + ( ) + ( ) + ( ) + (1其中 是体系的势能函数, 是体系中所有原子的坐标。 , 和 分别是分子中的键长(或共价键)、键角弯曲、二面角扭转和的二面角弯曲。非键项 和 分别描述的是静电力和范德华力,是没有价键和键角直接连接的原子之间的相互作用。图 1.3 显示了经典固定电荷力项的示意图(Riniker and Modeling 2018)。尽管极化效应很重要,但从以往来,由于计算成本高以及极化力场的参数复杂,极化在固定点电荷力场中没确表示,是通过建立局部电荷平均力场的极化作为有效的参数,所以经典力子的电荷是固定的。


本文编号:3308116

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3308116.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e5727***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com