氨基酸、肽及其金屬離子復合物構(gòu)型和性質(zhì)研究.pdf

1、蛋白質(zhì)對生物功能的實現(xiàn)有著極其重要的作用.蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，為了了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，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(jié)構(gòu)和性質(zhì)，因此，對氣相和溶液中氨基酸和肽的構(gòu)型和性質(zhì)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(gòu)型進行了系統(tǒng)的理論尋找，分析了穩(wěn)定構(gòu)型的氫鍵、振動光譜及質(zhì)子化、去質(zhì)子化反應的熱力學性質(zhì)，并分析了這2個立體異構(gòu)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(gòu)型的影響，作為生物結(jié)構(gòu)與功能密切聯(lián)系的研究范例，論文通過結(jié)合氣相和混合溶液模型的結(jié)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(jié)構(gòu)及其基本物理化學性質(zhì)，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(gòu)體.本章對2個L-構(gòu)型的立體異構(gòu)體(L-蘇氨酸和L-別-蘇氨酸)的中性、雙電性、質(zhì)子化、

4、去質(zhì)子化和二次去質(zhì)子化構(gòu)象的勢能面進行了系統(tǒng)尋找，并計算了相關(guān)性質(zhì)如質(zhì)子化能、去質(zhì)子化能和氣相酸堿性等.對穩(wěn)定構(gòu)型的氫鍵、振動光譜及熱性質(zhì)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(gòu)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(gòu)體的結(jié)構(gòu)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(gòu)型，分析比較了不同金屬離子絡合物構(gòu)型的結(jié)構(gòu)特征與性質(zhì)，如金屬離子結(jié)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(gòu)型（雙電性復合物構(gòu)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(gòu)型；半胱氨酸的金屬離子結(jié)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(jié)構(gòu)及其生物功能體現(xiàn)，通過大量的結(jié)構(gòu)搜尋，得出了不同OT物種在氣相及水溶液中的穩(wěn)定構(gòu)型.所考慮的OT物種包括中性OT、質(zhì)子化OT、OT與Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Ni2+、Mg2+和Co2+等金屬離子的結(jié)合及其質(zhì)子化等.通過對OT及其質(zhì)子化、金屬離子絡合物在氣相和水溶液中的構(gòu)型分析，指出了OT金屬絡合所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)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(jié)合能