MD模擬研究生物小分子在跨膜環(huán)肽納米管中的傳輸特性.pdf

1、論文包括兩大部分。
　　1.采用EMD、SMD模擬以及ABF方法,研究了三種生物小分子(O2、CO2和NH3)在跨膜環(huán)八肽納米水通道中的傳輸特性。研究表明,NH3分子進(jìn)出管口遇到的阻力最小,在通道中傳輸時與周圍水分子以及管壁形成氫鍵的能力最強(qiáng)。除了管口位置,O2和 CO2分子在管中很難與管壁發(fā)生氫鍵作用。直接氫鍵作用的同時,三種氣體分子可以與管壁形成間接氫鍵作用—水橋。PMF曲線展示了通道內(nèi)α-plane區(qū)域和midplane區(qū)域

2、分別出現(xiàn)勢壘和勢阱的周期性變化特征,與SMD拉力變化趨勢相吻合。O2和CO2分子被“囚禁”在管道中無法逃逸,NH3分子很容易逸出通道。O2分子在管中傳輸時翻轉(zhuǎn)頻率最大,CO2分子次之,NH3分子從通道一端運(yùn)動到另一端時,偶極剛好發(fā)生一次完整的翻轉(zhuǎn)。
　　2.采用EMD模擬及ABF方法,考察了乙醇分子在三種管徑分別約為6、8和10?的跨膜環(huán)肽納米管中的動力學(xué)行為和傳輸特性。研究表明,乙醇分子能夠自發(fā)進(jìn)入并填充環(huán)八和環(huán)十肽管,但無法進(jìn)

3、入環(huán)六肽管。環(huán)八肽管中,乙醇分子被“囚禁”在各個gap中,碳骨架與管軸垂直,形成高度有序的乙醇單鏈結(jié)構(gòu),羥基基團(tuán)在碳骨架兩側(cè)搖擺以期與相鄰乙醇分子或者管壁間形成氫鍵。環(huán)十肽管中,乙醇分子傾向于貼近管內(nèi)壁形成中空柱狀殼層結(jié)構(gòu),羥基基團(tuán)則向殼層內(nèi)伸展,以形成分子間氫鍵作用。CPNT管徑變化對管內(nèi)乙醇分子的gauche和trans構(gòu)象分布沒有明顯的影響。乙醇分子在環(huán)八肽管中的擴(kuò)散能力基本喪失,在環(huán)十肽管內(nèi)的PMF曲線相對比較平緩,擴(kuò)散系數(shù)是同