分子动力学（MD）模拟是一种模拟原子和分子随时间物理运动的计算技术。通过数值求解相互作用粒子系统的牛顿运动方程，MD提供对生物分子结构、动力学和功能的原子级洞察。

MD模拟的基本输入是力场，它描述系统势能随原子坐标的变化。力场结合键合项（键伸缩、角弯曲、二面角扭转）和非键合项（静电和范德华相互作用）。常见的力场包括AMBER、CHARMM、OPLS和GROMOS，各自针对特定类别的生物分子进行了参数化。

模拟通过使用Verlet或蛙跳积分等算法积分运动方程进行。时间步长通常为1–2 fs，受最快振动运动的限制。周期性边界条件通过在各个方向复制系统来模拟体相行为。长程静电使用粒子网格Ewald求和计算。

溶剂以数千个水分子显式建模，或使用连续介质介电模型隐式建模。添加离子以中和系统并达到生理离子强度。温度和压力使用恒温器和恒压器控制。

MD轨迹分析揭示结构涨落、均方根偏差和原子位置的均方根涨落。主成分分析识别主要的集体运动。使用伞形采样、热力学积分或元动力学的自由能计算确定结合亲和力和构象自由能景观。

MD模拟用于研究蛋白质折叠、配体结合、酶催化、膜动力学和蛋白质相互作用。模拟时间尺度已从纳秒增加到微秒及以上，借助专用硬件如Anton和GPU加速计算。粗粒化MD通过将原子分组为珠子来降低计算成本，实现对大型系统的毫秒级模拟。