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不同环境中模拟肽单元质子转移机理的理论研究

作　者: 李慧芳
导　师: 步宇翔
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 肽单元模型辅助质子转移不同生物学环境密度泛涵理论
分类号: O629.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 22次
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内容摘要

肽在生物体系中起着十分重要的作用。肽单元的互变异构平衡现象决定着许多生物分子的结构和功能。而分子内和分子间质子转移或者质子交换是互变异构平衡以及氧化还原反应中最简单,最基本的现象,在许多化学和生化反应中有着十分重要的作用。最新的研究表明质子转移现象广泛存在于光合链、呼吸链、酶促反应等各种细胞代谢过程,而且对生物信息的编码、传递也起着重要的作用。所以,对模拟肽单元质子转移异构化的研究是一个很重要的领域。本文的工作正是立足于此,在对复杂的肽链结构以及其周围的生物学环境进行了简单化模拟的基础上,利用密度泛涵理论B3LYP/6-311+G^*和B3LYP/6-311++G^**方法对肽单元模型在不同的生物学环境当中的质子转移机理进行了一系列的讨论,并取得了一些非常有意义的结论: 首先,我们讨论了不同的给电子/吸电子邻接基团的存在以及水环境当中对肽单元质子转移异构化的影响。计算结果表明,水分子以及邻接基团的引入,会使整个体系趋于稳定。肽单元模型无辅助以及水辅助的质子转移都是吸热的过程,而当强给电子基团引入到肽单元模型的两端时,会使质子转移异构化过程的反应热降低,这同水分子引入后对肽单元模型异构化过程反应热的影响是相似的。当水分子参与肽单元模型质子转移异构化过程时,由于水分子的辅助作用,使得质子转移过程所需跨越的活化能能垒显著降低。而且,当具有给电子性质的基团分别引入到肽单元的两端时都会对肽单元的质子转移异构化过程有一个促进的作用。其次,我们讨论了氨基酸活性位引入后对肽单元质子转移机理的影响。分析结果表明,氨基酸残基与肽单元模型形成的八元环结构不仅要比六元环的结合方式稳定的多,而且这种结合方式对质子转移辅助的效果也较后者明显。另外,我们还得出了一个重要的结论,即参与辅助的氨基酸活性位越易给出质子,那么双质子转移过程所需要跨越的能垒就会越低,这也是为什么醋酸是我们所讨论的辅助效果最明显的氨基酸活性位的模拟物。当氨基酸活

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第一章绪论  7-11
  一质子转移  7-8
  二肽单元  8-10
  三本文的工作  10-11
第二章计算原理和方法  11-16
  一常用的计算方法分析以及高斯基组简介  11-14
  二本文的计算细节  14-16
第三章水辅助模拟肽单元质子转移以及邻接基团的影响—肽键在不同生物学环境中质子转移异构化的研究  16-37
  一简介  16-17
  二计算结果与讨论  17-35
  三结论  35-37
第四章氨基酸残基活性基团位辅助模拟肽单元质子转移异构化──肽单元酶催化机理的研究  37-62
  一简介  37-40
  二计算结果与讨论  40-57
  三结论  57-62
第五章钙泵形成过程中所引起的模拟肽单元反向质子转移的研究  62-80
  一简介  62-64
  二计算结果与讨论  64-78
  三结论  78-80
参考文献  80-87
硕士期间完成的论文  87-88
致谢  88

不同环境中模拟肽单元质子转移机理的理论研究

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