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多肽不仅是构成蛋白质的片段,同时也是生物体体内具有独立功能的小分子,对多肽的理论研究具有非常重要的实际意义。本论文所研究的内容涉及到十几个多肽体系,我们重点分析了其中几个多肽的结构性质。在研究过程中,我根据以往的经验总结出一些比较有实用价值的方法,并按需要发展了实用的辅助分析计算程序。
第1章中我们主要介绍了计算生物分子体系所需要的理论基础知识,这其中包括从头计算方法、半经验方法以及密度泛函理论等。接下来介绍了用来研究氢键的有利的理论工具——AIM理论。最后我们简要介绍了本文涉及的计算所用到的2个软件包。
第2章我们结合了半经验方法、从头算方法以及密度泛函理论计算了四肽GFGG体系的稳定构型,对其计算过程进行详细的描述。四肽GFGG稳定构型的能量、零点振动能、垂直电离能、转动常数、偶极矩等基本计算结果也在本章中给出,此外我们还计算了体系在98K、198K、298K、398K以及498K温度下的分布。由于四肽已经具有一定类似于蛋白质的结构性质,我们对该体系的结构特征进行了分析。四肽中蕴含了丰富的氢键类型,本章利用AIM理论对体系的氢键做了深入的分析。四肽体系中的振动光谱同样有一定的复杂性,最后我们分析体系的振动光谱,发现了几个有趣的现象。
第3章我们重点利用AIM理论分析四肽GFGG中常见几种氢键的键临界点电荷密度与键长之间的关系,发现其呈现指数衰减的规律。由于键能与临界点的电荷密度有密切联系,这一研究将对氢键键能的估计有重要的意义。随后通过对五肽GGGGG以及甘氨酸加三个水体系中的分子内和分子间氢键做了同样的研究,证实了这种规律的普遍性。
第4章简要介绍了本人在研究过程中所编写的一系列程序和脚本。由于本实验室所涉及到的计算分析数量巨大,分析计算程序是不可或缺的。本人根据以往前人的经验以及自己的分析总结,利用C++语言以及Unix下脚本语言编写出了一系列的分析计算程序。这些程序和脚本对于提高小组整体工作效率有很大的帮组。
第5章对多肽计算过程中的某些细节做了进一步的探讨。通过对四肽GGGG的不同计算方法的对比,证实了将自由度6的键减少自由度为4的可行性。最后简要探讨了逐步追加计算构型这种做法的可靠性。
第6章给出了本人在研究过程中所获得的其余的计算成果。本人在研究生阶段计算了大量的多肽体系,由于时间上的原因还没来得及深入研究分析,只能将所获得的计算成果整理列在本论文中。
第7章对本论文的研究成果做了一个总结。