分子動力學研究蛋白質(zhì)的吸附行為.pdf

1、在海洋系統(tǒng)中，占據(jù)著地球上大部分的資源，當陸地上的各種資源接近枯竭的時候，海洋自然而然地為人類提供所需。而在人類開發(fā)海洋的同時，許多的問題也逐漸呈現(xiàn)在人們的視野中。例如，海洋中某些生物的在固體表面的粘附造成設備的腐蝕與損壞，造成了不可估量的經(jīng)濟損失。海洋生物的黏附使船舶航行時的阻力增加，同時也會加快船體的腐蝕，造成巨大的經(jīng)濟損失。研究表明，當海洋生物分泌的蛋白質(zhì)在固體表面黏附時是防止污損的最佳時期。防污涂料的應用雖然暫時解決了生物污損所

2、帶來的困擾，然而，某些物質(zhì)的使用卻對環(huán)境造成了一定的影響。
　　目前，許多科研團隊都在進行防污材料的研究，然而，對于材料的防污機理卻沒有統(tǒng)一的認識，因為實驗中無法觀察到微觀水平上蛋白質(zhì)與材料的作用過程。本文中，我們所應用的是分子動力學，探索微觀水平上固體表面的蛋白質(zhì)吸附行為，期望可以找到相應的防污機理。運用分子模擬，不但可以幫助我們預測新型的防污物質(zhì)，還可以大大縮減宏觀實驗中的一系列不合理過程，優(yōu)化實驗方案。本文的研究內(nèi)容如下:<

3、br>　　1.通過分子動力學模擬的方法研究貽貝蛋白在聚二甲基硅氧烷(PDMS)和全氟庚烷單層自組裝膜(C7F16-SAM)表面的吸附行為。在20ns的模擬后，貽貝蛋白最終穩(wěn)定的吸附在兩個膜表面。后期，我們對吸附過程中的貽貝蛋白的構(gòu)型、主鏈原子的波動、界面殘基、非鍵相互作用以及水分子與膜之間的均力勢進行分析，模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過對比貽貝蛋白與膜間的相互作用能，發(fā)現(xiàn)貽貝蛋白與疏水的C7F16-SAM膜之間的結(jié)合作用比較強;而對于親水性的PDM

4、S膜來說，由于其表面存在兩層致密的水化層，導致貽貝蛋白在其表面的吸附較弱。
　　2.在聚合物表面接枝不同的物質(zhì)，改變其表面的物化性質(zhì)也成為探索新型防污劑的手段。本章中，我們將含有甲基(-CH3)和羧基(-COOH)末端的有機物接枝在PDMS表面，研究表面親疏水性對貽貝蛋白吸附的影響。研究中，我們分析了貽貝蛋白的構(gòu)型、界面殘基、非鍵相互作用、膜表面與水分子間的均力勢以及水化層中水分子的動力學性質(zhì)。結(jié)果表明:貽貝蛋白與疏水性的CH3-

5、SAM膜結(jié)合得更為穩(wěn)定;而對于親水性強的COOH-SAM膜來說，由于其表面存在比較穩(wěn)定的水化層，使得蛋白質(zhì)在靠近膜的過程中需要克服的能壘較大，因此，在其表面上的吸附比較松散。通過本次研究，我們還發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在膜表面吸附的強弱與膜周圍的水分子存在密切的關系，即蛋白質(zhì)的殘基與水分子在界面處爭奪作用位點。
　　3.對于防污領域來說，蛋白質(zhì)的吸附方向是隨機的，我們無法通過外力因素來改變，為了消除不同的放置方向?qū)τ诘鞍踪|(zhì)吸附的影響，我們采取另