刘建川・GROMACS 实战课（专题三）| 质心牵引、离子（分子）跨膜计算PMF

本课适合哪些人学习：

1. 硕博研究生：研究药物分子、离子跨膜输运、小分子‑生物膜相互作用；已经掌握普通 MD 模拟，想要学习拉伸模拟、伞形采样计算 PMF；看不懂 pull 代码参数，窗口构型生成、WHAM 数据分析频繁报错；做完膜体系建模，但不会做跨膜自由能计算。

2. 青年科研人员：需要计算离子 / 小分子穿透生物膜的自由能曲线用于论文；网上教程碎片化，分不清拉伸 MD、伞形采样适用场景；mdp 牵引参数不知道如何调参，采样窗口设置不合理，WHAM 处理后 PMF 曲线异常，不知道排查方向。

3. 计算生物、生物物理、计算化学研究者：已经可以搭建脂质双分子层膜体系，希望掌握质心牵引 pull‑code 完整工作流，独立完成**Steered‑MD 拉伸生成构型→伞形采样→gmx wham 重构 PMF**整套流程，产出可直接用于 SCI 论文的自由能结果。

> 前置基础：掌握 GROMACS 基础操作，会构建生物膜模拟体系，了解能量最小化、NVT/NPT 平衡流程，不需要 PMF、伞形采样的先验经验。

你会得到什么：

1. 理解质心牵引不同模式（拉伸、约束、恒力），读懂 pull 相关 mdp 参数，不再复制网上现成 mdp 模板，能够根据反应坐标修改适配自己课题。

2. 完整掌握跨膜 PMF 计算全链路。以离子 / 小分子跨膜为实操案例，完整跑通：膜体系准备 → 质心拉伸（SMD）生成采样窗口构型 → 伞形采样各窗口模拟 → gmx wham 数据后处理，输出 PMF 自由能曲线。

3. 学会窗口间隔、力常数、牵引速率等关键参数选择；掌握索引分组，正确设置牵引组、参考组，规避跨膜模拟常见的体系漂移、采样不足问题。

4. 学会排查窗口构型不合理、模拟崩溃、WHAM 报错、PMF 曲线畸变等问题；掌握 pull‑xvg 轨迹文件解读，判断采样质量。

5.学完可以自主开展离子跨膜、药物小分子跨膜、分子透过界面等 PMF 自由能计算，输出可直接用于毕业论文、SCI 图表的数据。

6. 配套课程资料下载、90 天知识圈、VIP学员交流群；支持在线开票、培训通知；基于 GROMACS2026.3 版本实操演示。

课程介绍：

本课程是 GROMACS 进阶专题实战课，聚焦质心牵引 Pull‑Code、拉伸模拟、伞形采样，离子 / 小分子跨膜 PMF 平均力势自由能计算。主要应用于药物分子跨膜穿透、离子跨膜输运、小分子‑生物膜相互作用、物质界面输运等课题；计算得到的 PMF 自由能曲线，可直接支撑毕业论文、SCI 论文图表绘制与机制分析。

本课程还为付费用户提供VIP群进行交流、答疑服务、持续加餐内容、提供定制化培训和咨询服务、仿真人才库高新内推就业、仿真秀还提供奖学金、学完此课程，推荐学习者报名参加工业和信息化部教育与考试中心颁发的——工程仿真技术（CAE分析职业能力等级评价证书）。

一、为什么要开设这门课程

很多科研人员已经能够完成普通分子动力学模拟，也可以搭建脂质双分子层膜体系，但开展 PMF 自由能计算时会遇到大量难题：网络教程大多只给出现成 pull‑mdp 模板，对 pull‑code 参数缺少解释，学员只会复 制粘贴，遇到自己的体系不知道如何修改；分不清拉伸模拟（Steered‑MD）和伞形采样的定位，不知道什么时候用拉伸生成窗口构型；牵引组、参考组索引分组设置错误，反应坐标定义不合理；采样窗口间隔、力常数设置不当，造成采样不足或者模拟崩溃；不清楚如何批量准备伞形采样各个窗口 tpr 文件；对 gmx wham 的输入文件准备、参数设置不熟悉，运行后 PMF 曲线畸变、结果不可信；只学会命令，不会判断 PMF 结果是否可靠，不知道如何排查曲线异常；多数教程只讲解其中某一步，缺少从膜体系出发到输出可用 PMF 曲线的完整闭环实操。

本课程针对以上痛点，围绕离子 / 小分子跨膜场景，把质心牵引、拉伸模拟、伞形采样、WHAM 后处理串联为完整实操流程。讲解 pull‑code 不同工作模式、mdp 关键参数的物理意义，演示采样窗口的生成与批量设置，手把手完成伞形采样模拟与 WHAM 数据分析。帮助学员跳出模板依赖，理解 PMF 计算背后逻辑，掌握参数调优、结果校验与问题排查，具备独立完成离子、小分子跨膜 PMF 自由能计算的科研能力，也可以把这套方法论迁移到其他体系的自由能计算。

二、课程的亮点有哪些

1. 实战案例导向，完整闭环教学：以离子 / 小分子跨膜真实科研案例，从已有膜体系出发，完整演示拉伸‑伞形采样‑WHAM 分析整套流程，不只是讲解理论概念。

2. 拆解 Pull‑Code 黑盒，拒绝模板复：详细解析 pull mdp 各项参数含义，区分 steered‑md 拉伸模拟与 umbrella‑sampling 伞形采样的适用场景，学员可以迁移到蛋白‑配体、界面体系等其他 PMF 计算。

3. 直击 PMF 实操高频痛点：重点讲解牵引组 / 参考组索引构建、采样窗口生成策略、力常数调试、WHAM 输入文件准备、曲线异常排查，填补网络教程缺失的调参、排错环节。

4. 承接专题一生物膜课程：基于建好的脂质双分子层膜体系开展进阶自由能计算，形成 “建膜→膜模拟→跨膜自由能计算” 完整科研工作流。

5. 刘建川博士（刘十三），结合真实科研论文中的 PMF 计算经验，讲解参数取舍与结果合理性判断。提供配套资料   VIP交流群答疑，课后可反复回看复盘实操。

三、课程注意内容及大纲

本课程一套围绕 GROMACS Pull Code、伞形采样和自由能分析设计的专题实战课程。课程基于 GROMACS 2026.3 以上版本，从质心牵引的基本逻辑开始，逐步完成蛋白体系的牵引、反应坐标生成、伞形采样、多窗口计算、WHAM 分析，并进一步扩展到离子和小分子跨膜 PMF 计算。课程重点不是只给一套 Pull 参数，而是从“怎么拉”，一直做到“怎么得到 PMF 和自由能结果”。以下是课程大纲

第 1 讲｜质心牵引 Pull‑Code 原理与 mdp 参数详解

• Pull‑Code 质心牵引三种工作模式：拉伸、约束、恒力

• pull 相关 mdp 全部关键参数解析，牵引组、参考组概念

• 反应坐标定义，跨膜体系索引分组构建

• 膜体系预处理，为 PMF 计算做准备

第 2 讲｜Steered‑MD 质心拉伸模拟，生成伞形采样窗口构型

• 拉伸模拟 mdp 配置，牵引速率、力常数参数选择

• 运行拉伸 MD，沿跨膜反应坐标拉动离子 / 小分子

• 从拉伸轨迹批量提取各个伞形采样窗口构型

• 窗口间隔设置原则，构型合理性检查

第 3 讲｜伞形采样 Umbrella Sampling 全流程实操

• 每个采样窗口 mdp 文件配置要点

• 批量生成各个窗口 tpr 输入文件

• 伞形采样模拟运行，模拟过程监控与报错排查

• pull‑xvg 输出轨迹文件解读，评估每个窗口采样质量

第 4 讲｜gmx wham 后处理，重构 PMF 自由能曲线与结果校验

• wham 所需 tpr‑files.dat、pullf‑files.dat 输入文件准备

• gmx wham 命令实操，输出 PMF 平均力势曲线

• PMF 曲线解读、单位转换，结果可靠性判断

• 常见异常曲线原因分析与调参思路；PMF 方法迁移拓展

课程覆盖知识点清单

✅GROMACS Pull‑Code 质心牵引原理与 mdp 参数 

✅牵引组、参考组、反应坐标索引构建 

✅Steered‑MD（拉伸分子动力学）实操

✅伞形采样窗口构型生成策略 

✅伞形采样模拟参数设置与批量处理

✅pull‑xvg 轨迹文件读取与采样质量评估 

✅gmx wham 工具完整使用 

✅PMF 平均力势曲线输出、解读与校验 

✅离子 / 小分子跨膜自由能计算完整工作流 

✅PMF 计算常见报错、曲线畸变问题排查

四、购买的注意事项

1、本课程为无形商品，为用户提供免费试看内容，不支持无理由退款。

2、由于ios系统（苹果手机/电脑/IPAD）购买无形商品和服务，需用户在苹果商店充值秀币后下单，并征收30%的苹果税。推荐苹果用户在仿真秀官网选择微 信和支付宝直接支付，购买成功后支持在苹果手机和电脑观看。

3、课程资料请在本详情页附件下载。云盘下载有可能失效，请联系客服人员加入VIP订阅用户群，不局限课程配套资料，还可以与同行交流行业学习资料、加餐内容、高薪内推、讲师答疑等附件服务。

4、更多行业学习资料凭借订单截图和账号，申请加入VIP群，联系作者获得，仅限购买用户一人进群获得。禁止同一订单或账号多人申请进群，账号登录异常将账号停用处理。

课程相关图片：