生物类分子作为生命活动的基石,研究这类复杂体系在凝聚相下的结构和动力学变化是目前生物科学领域的重点和挑战。生物分子被光照射后会产生电子与光波直接的相互作用,通过研究物质与光波之间的相互作用机理,探讨激发态下生物分子的光谱性质对研究生物分子的结构和性质有重要意义。对于生物类分子体系激发态下光谱性能的理论研究尚局限于小分子体系,对于大分子生物体系,激发态下的光谱理论计算还存在一定的空白。因此针对不同体系的生物分子的激发态光谱性质,还需要开展进一步的理论研究。本论文通过密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）、分子动力学方法（Molecular dynamics,MD）、含时密度泛函理论（Time-Dependent Density Functional Theory,TD-DFT）以及引入相关近似方法进行理论研究。系统的研究了在光波作用下生物类小分子和大分子（多肽）的激发态光谱性质,建立了生物分子体系的光谱理论计算模型。并提出了针对多肽激发态光谱的计算模型,通过采用该模型计算了多肽的激发态光谱。本论文的主要研究内容和结论如下:（1）采用TD-DFT方法计算了组氨酸的激发态光谱,建立生物类小分子激发态光谱的理论计算模型。采用分子动力学方法,模拟华法林单体（生物类小分子）与人血清蛋白的结合过程,获得其不同阶段的稳定结构。利用组氨酸的激发态光谱理论模型计算了华法林不同状态的激发态光谱,研究各状态在激发过程中的跃迁方式和电荷转移过程,探究整个动力学过程下激发态光谱性质。通过对比组氨酸和华法林的激发态光谱计算数据与实验结果,验证了该理论计算模型的可行性和准确性,适用于生物类小分子。华法林与人血清蛋白结合后发生的结构变化改变了其激发态光谱性质,结合后华法林分子的紫外-可见吸收和荧光发射均产生了增益现象,通过分子前线轨道理论和电子-空穴转移分析研究华法林分子结合前后的激发态跃迁方式和电荷转移过程,得出了产生增益的原因为电荷转移形成的更多的空穴分布。（2）在传统TD-DFT方法的基础上,引入了Tamm-Dancoff Approximation（TDA）模型来简化激发态计算过程,建立了多肽类物质（十肽以下）的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱的理论计算模型,并采用该模型计算了两种多肽的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱。结果表明,通过该模型计算得到的激发态光谱与实验结果吻合较好,误差小于10nm,误差百分比均小于3%。（3）采用扩展紧密结合方法（Extended tight-binding quantum chemistry methods,x TB）和简化含时密度泛函理论（simplified time-dependent density functional theory approach,s TD-DFT）,提出一种用于计算大体系生物多肽（十肽以上）的激发态光谱的理论模型。多肽由于结构复杂且分子量较大,在光波作用下,电子跃迁能级过多,会造成多肽的紫外-可见吸收光谱过于复杂,吸收峰较多且不易进行分析指认。多肽中含有内源荧光物质,可通过理论模型计算多肽的荧光光谱对其精细结构进行表征,描述多肽的相关性质。其计算结果与实验吻合度较高,验证了该模型的准确性和可行性（误差为2 nm,误差百分比小于1.5%）,为生物大分子激发态光谱的研究提供了一种有效可靠的方法。综上,本文利用DFT和TD-DFT以及相关近似方法,针对从小到大的三种生物分子体系,开展了激发过程和光谱性质的理论研究。为进一步完善针对生物体系光谱性质的理论研究提供了一些实用的计算模型方法和解析思路。