氨基酸、肽及其金屬離子復合物構型和性質研究.pdf

1、蛋白質對生物功能的實現(xiàn)有著極其重要的作用.蛋白質的功能與其結構密切相關，為了了解蛋白質的結構和性質，必須首先了解其基本組成單元氨基酸和重要功能片段肽的結構和性質，因此，對氣相和溶液中氨基酸和肽的構型和性質進行系統(tǒng)的理論計算研究，在生命科學中具有重要的基礎意義.
　　 本論文對L-蘇氨酸和L-別-蘇氨酸及其離子的氣相構型進行了系統(tǒng)的理論尋找，分析了穩(wěn)定構型的氫鍵、振動光譜及質子化、去質子化反應的熱力學性質，并分析了這2個立體異構體

2、分別與一個水分子絡合的情況.論文還分析了半胱氨酸與堿性金屬離子、堿土金屬離子的絡合情況，討論了不同金屬離子對半胱氨酸絡合物穩(wěn)定構型的影響，作為生物結構與功能密切聯(lián)系的研究范例，論文通過結合氣相和混合溶液模型的結果，對腦垂體后葉荷爾蒙Oxytocin(OT)的生物活性需要金屬離子激活機制進行了分析，系統(tǒng)地討論了不同金屬離子的激活活性順序.
　　 第1章概述了量子力學計算的基本原理及幾種用于量化計算的理論方法，如Hartree-Fo

3、ck理論，組態(tài)相互作用，微擾理論，耦合簇方法，密度泛函理論和半經(jīng)驗方法，介紹了基函數(shù)的選擇.另外還介紹了論文中使用的溶液模型，最后，對本論文中使用的計算軟件進行簡要的說明.
　　 第2章使用從頭計算方法和密度泛函理論研究了脂肪族蘇氨酸(Thr)的結構及其基本物理化學性質，由于蘇氨酸分子具有2個不對稱中心（Ca，及Cβ），因此，存在4種立體異構體.本章對2個L-構型的立體異構體(L-蘇氨酸和L-別-蘇氨酸)的中性、雙電性、質子化、

4、去質子化和二次去質子化構象的勢能面進行了系統(tǒng)尋找，并計算了相關性質如質子化能、去質子化能和氣相酸堿性等.對穩(wěn)定構型的氫鍵、振動光譜及熱性質進行了分析.同時考慮了生物體系所處的實際環(huán)境加入了蘇氨酸與一水分子絡合的復合體系的計算.通過對氣相酸堿性，構型能量差異及水合位置的分析比較，研究了L-蘇氨酸和L-別-蘇氨酸這兩個非對應異構體的結構特性.
　　 第3章利用用密度泛函理論和MP2理論系統(tǒng)研究了半胱氨酸，及其與各種堿性金屬離子、堿金

5、屬離子絡合的復合物穩(wěn)定構型，分析比較了不同金屬離子絡合物構型的結構特征與性質，如金屬離子結合能和紅外光譜等，對于離子半徑較大的離子，所帶電荷量較大的金屬離子比較有利于鹽橋構型（雙電性復合物構型）的形成.計算表明，由于金屬離子的絡合，在氣相中存在半胱氨酸與金屬離子絡合的穩(wěn)定的雙電性構型；半胱氨酸的金屬離子結合能隨離子電量的增加而增加，同一主族中，隨著離子半徑的增大而減小.
　　 第4章采用密度泛函理論研究分析了腦下垂體后葉荷爾蒙O

6、xytocin(OT)的結構及其生物功能體現(xiàn)，通過大量的結構搜尋，得出了不同OT物種在氣相及水溶液中的穩(wěn)定構型.所考慮的OT物種包括中性OT、質子化OT、OT與Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Ni2+、Mg2+和Co2+等金屬離子的結合及其質子化等.通過對OT及其質子化、金屬離子絡合物在氣相和水溶液中的構型分析，指出了OT金屬絡合所產(chǎn)生的結構與生物功能變化，很好地解釋了OT的生物活性需要2價金屬離子激活的機制，通過對OT金屬離子結合能