Na+-K+與堿基和水相互作用的理論研究.pdf

1、金屬離子普遍存在于生物體細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)細(xì)胞中還存在多種生物大分子以及水分子。本文主要研究金屬離子與堿基以及水分子間的相互作用。研究時(shí)應(yīng)用ABEEMσπ/MM聯(lián)合高水平從頭算方法對五種核酸堿基(A、T、G、U、C)與堿金屬離子Na+/K+形成的復(fù)合物base-M+-(H2O)n(A/T/G/U/C，M=Na/K，n=0～3)以及M+-(H2O)n(n=1～6)進(jìn)行理論研究。
　　本文采用MP2/6-311+G(d，p)方法優(yōu)化base

2、-M+、base-M+-(H2O)n(n=1～3)體系的結(jié)構(gòu)，并對復(fù)合物穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行了頻率計(jì)算，使用相同基組方法計(jì)算能量并進(jìn)行BSSE校正，選用HF/STO-3G方法計(jì)算體系的電荷分布。結(jié)果表明隨著體系中分子數(shù)逐漸增多，金屬離子的電荷逐漸降低;且當(dāng)配位分子逐漸增多時(shí)，金屬離子與配位原子間的距離逐漸增大。
　　以HF/STO-3G方法計(jì)算的體系電荷分布為參考，根據(jù)最小二乘法擬合確定ABEEMσπ/MM模型下的Na+/K+的電荷參數(shù)（

3、價(jià)態(tài)電負(fù)性x*和價(jià)態(tài)硬度η*）。以MP2/6-311+G(d，p)方法計(jì)算出的base-M+-(H2O)n的結(jié)合能為參考確定金屬離子與堿基及水分子的氫鍵擬合函數(shù)參數(shù)k(Rij)。最后應(yīng)用ABEEMσπ/MM模型中對M+-(H2O)n(n=1～6)以及base-M+-(H2O)n(n=0～3)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、能量以及電荷等性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，并與從頭計(jì)算方法的結(jié)果進(jìn)行對比，獲得M+電荷的均方根偏差分別為0.076和0.072a.u.，相對均方根偏

4、差分別為10.8％和11.6％;結(jié)合能的均方根偏差分別1.652和1.487kcal/mol，相對均方根偏差分別16.7％和6.1％;M+與配位原子間距的均方根偏差分別0.052和0.062(A)，相對均方根偏差分別為2.6％和1.6％。由此可以看出本文獲得的ABEEMσπ/MM模型的結(jié)果與量子化學(xué)結(jié)果有很好的一致性。
　　應(yīng)用以上參數(shù)及模型對含有500個(gè)水分子的T-Na+水溶液體系動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了初步嘗試研究，結(jié)果表明將平衡后體