基于絲素蛋白的分子模擬研究.pdf

1、蠶絲纖維是傳統(tǒng)服裝及藝術(shù)品材料，具有其他纖維織物無法比擬優(yōu)越性能。蠶絲纖維易受外界條件影響降解老化，有關(guān)其結(jié)構(gòu)與性能的研究是一項重要課題。傳統(tǒng)的研究手段，受技術(shù)限制無法直接獲取微觀信息，而借助分子模擬方法可在原子尺度上了解大分子的運動行為，為絲纖維結(jié)構(gòu)和性能的研究提供理論參考。
　　本文使用分子動力學軟件包NAMD對基于絲素蛋白的結(jié)構(gòu)和序列的蛋白和肽鏈進行分子動力學模擬。具有β-片層結(jié)構(gòu)的β-葡聚糖識別蛋白去折疊模擬結(jié)果表明，氫鍵

2、是阻止外力破壞β-片層結(jié)構(gòu)時的主要作用力;水分子的存在會導致片層間氫鍵締合作用減弱、片層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降;同時，隨著溫度的升高，片層間氫鍵締合作用下降、β-片層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。構(gòu)建不同二級結(jié)構(gòu)的GAGAGAGAGAGSGAGAGA肽鏈，模擬結(jié)果表明β-平行折疊結(jié)構(gòu)的肽鏈骨架位置變化的均方根偏差最大，β-反平行折疊結(jié)構(gòu)次之，α-螺旋結(jié)構(gòu)最小，以α-螺旋結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。定點突變GAGAGAGAGAGXGAGAGA肽鏈中的X殘基，模擬結(jié)果表明突變

3、后殘基位置變化的均方根偏差，由大到小依次為甘氨酸＞丙氨酸＞纈氨酸＞天冬氨酸＞色氨酸＞絲氨酸＞谷氨酸＞酪氨酸。
　　本文建立了以循環(huán)伏安法測定酪氨酸含量的電化學方法，同時對酸水解老化和紫外光老化下的桑蠶絲進行了物化性能測試分析。電化學測試結(jié)果表明:循環(huán)伏安法可以對0.1 mmol/L～0.5mmol/L范圍的酪氨酸進行定量測定，且不受其他氨基酸的干擾，其峰電流值與酪氨酸濃度呈線性關(guān)系。酸水解老化結(jié)果表明:水分子對β-片層間氫鍵的進攻

4、造成了老化過程中桑蠶絲斷裂強力下降、結(jié)晶度先升高再降低、二級結(jié)構(gòu)中β-片層和α-螺旋相對含量下降無規(guī)結(jié)構(gòu)上升。光老化結(jié)果表明:紫外光照射下位于絲纖維表面的酪氨酸脫氫裂解形成顯色性的裂解物，造成了桑蠶絲斷裂強力、白度下降、結(jié)晶度降低、酪氨酸含量下降、二級結(jié)構(gòu)中β-片層和α-螺旋相對含量下降無歸結(jié)構(gòu)升高。
　　借助分子模擬方法可以計算絲素蛋白結(jié)構(gòu)的有關(guān)性質(zhì)，可以對絲纖維老化機理及老化規(guī)律的研究提供了一定理論參考，也為絲素蛋白應用的發(fā)展