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现代量子化学的电子密度泛函理论和从头算法已经成为研究化学问题的重要工具，被广泛用于计算和预测化学反应的途径、机理和过渡态等。理论计算化学和试验科学一样，已成为化学家们日常工作的重要组成部分。我在三年的研究生学习中，跟随导师认真学习了量子化学基础理论和基本知识，并利用量子化学常用计算软件如Gaussian03，chemoffice，hyperchem，moe（molecular operating environment）进行了一系列量子化学计算，熟练掌握了常用软件的使用方法和基本原理，获得了很多实际应用经验。 全文共分两部分，第一部分包括1-4章内容。第一，二章主要介绍了量子化学基础知识及常用的量子化学计算方法，分子间相互作用及气体水合物的基础知识。第三章主要是可燃冰（甲烷水合物）结构-1分子势能的量子化学计算。我们用Hartree-Fork，DFT（BLYP，B3LYP，MPW1PW91，SVWN）和MP2方法研究了甲烷水合物结构-Ⅰ的氢键和范德华势能函数。甲烷分子取从头算HF／6-31G（d，p）优化构型，水分子采用ST2模型。水分子间的氢键势能Ehb（l）和甲烷-水分子间的范德华势能Evdw（l）作为正十二面体边长l的函数，用HF／6-31G（d，p）和四种DFT方法作计算，同时保持水分子和甲烷分子的构型不变。在几个关键点上用MP2方法作了计算，计算中采用6-31G（d，p）基组，分别用完全平衡校正和不完全校正法，给出了基组重叠误差（BSSE）的上限和下限。第四章内容我们选取了Ph3PCl2分子势能曲面上四个稳定构型，采用密度泛函理论B3LYP／6-31G**，计算了对应构型气相时的能量，电荷，键长键角，化学位移和耦合常数等，得到了有用的参数。 第二部分包括5，6两章，主要内容是基于生物信息学的氨基酸主成分分析法及其在蛋白质结构预测中的应用。首先简要介绍了生物信息学的概念，研究内容，发展特点及展望。第六章用化学计量学的主成分分析（PCA）法计算和分析了4种类型（α型、β型、α／β型、和α+β型）的204个蛋白质的20种氨基酸在主成分中的贡献。我们把氨基酸的主成分分析法应用于蛋白质结构类型的预测，对4种类型的蛋白质都取得了满意的结果。使用LOO（leave one out）检验法，4种类型的预测正确率分别为：76.9％（α型）、96.7％（β型）、82.2％（α／β型）、和78.3％（α+β型），204个蛋白质的整体正确率为84.3％，高于以氨基酸组成为基础的简单距离法和欧几里德距离法。