我国正进入重金属污染爆发期,重金属中毒严重危害人们的身体健康。利用重金属解毒剂去除体内重金属是常见的临床治疗方法,现有重金属解毒剂存在去除能力差,副作用较大的问题。因此,安全高效的解毒剂的研制具有重要意义。聚赖氨酸含有丰富的配位基团,是一种安全高效的重金属螯合剂,有望成为一种新型的重金属解毒剂。鉴于此,本文采用量子化学计算方法从理论研究了聚赖氨酸与几种典型重金属离子的作用机制,以期为新型重金属解毒剂的设计提供理论依据。第一章介绍了重金属离子的毒性以及当前重金属解毒剂的研究现状和优缺点;聚赖氨酸在重金属解毒方面有很好的应用前景,介绍了量子化学方法简介以及分子相互作用常用的研究方法。并说明了论文的目的、意义和主要研究内容。第二章利用量子化学研究方法研究了 Pb2+与血红蛋白（3FHH）及聚赖氨酸的相互作用机制。以PDB数据库中结合了 Pb2+的血红蛋白（3FHH）为对照,计算分析了 Pb2+与血红蛋白3FHH与聚赖氨酸的结合位点,并从相互作用能、键长等方面比较了聚赖氨酸与血红蛋白结合Pb2+的能力,分析了聚赖氨酸从血红蛋白中夺取铅离子的可能性。结果表明:聚赖氨酸可以有效夺取血红蛋白中的Pb2+。第三章通过密度泛函理论（DFT）计算方法和NBO分析方法研究了水溶液条件下聚赖氨酸与三种重金属离子（Pb2+、Hg2+、Cd2+）的相互作用方式。探讨了二价重金属离子与聚赖氨酸的结合位点,形成配合物结构的结合模式以及重金属离子和材料之间的结合能力、电荷转移、自然电子组态,并且对三种重金属离子进行了对比。研究结果显示:Cd2+和Pb2+在水溶液条件下所形成的配合物类型比Hg2+形成的配合物类型多。在配位方式相同的情况下,与材料结合能力的大小为:Hg2+＞Cd2+＞Pb2+;当重金属离子与材料以单配位方式结合的时候,重金属离子与O原子的配位能力大于重金属离子与N原子的配位能力,并且随着配位原子数目的的增加,重金属与材料的相互作用能越大。在水溶液条件下,重金属离子与材料的结合方式有多种类型,能在多个位点进行配位,所以,聚赖氨酸是一种潜在的Pb2+、Hg2+、Cd2+去除剂。第四章同样利用密度泛函理论（DFT）计算研究了在真空条件下三种重金属离子（Pb2+、Hg2+、Cd2+）与聚赖氨酸的相互作用方式。探讨了二价重金属离子与聚赖氨酸的相互作用能、变形能、电荷转移。研究结果表明:相互作用能与在水溶液条件下的结论,变形能与相互作用能不成正相关,且电荷转移量也与在水溶液条件下的结论一致,通过对比,发现聚赖氨酸可以作为水溶液条件下一种潜在的重金属解毒剂。