作为蛋白质的重要组成片段，氨基酸与多肽包含了蛋白质中所存在的全部氢键类型。同时因为尺度相对较小，使我们可以应用第一性原理的方法对其结构与性质进行较高精度的计算。因此对这一类体系进行理论计算一方面可以对相关实验的结果进行解释，另一方面使人们对蛋白质这类生物大分子的结构与性质的理解更加深入。　　本文运用电子结构的第一性原理计算作为分子体系的能量描述方法，结合生物分子结构的系统搜寻法和基因算法，获得了一种对生物分子的构象空间进行高效搜索的方法，构象搜索结果也为理解蛋白质二级结构的形成提供了新的视角。　　第一章中我们简要的介绍了运用物理学方法研究生物分子的概况与进展。　　第二章，简要介绍了适用于分子体系电子结构计算的常用方法，包括从头计算法，密度泛函方法，以及基函数的相关概念;最后对本文研究工作中使用的计算软件进行了简要介绍。　　第三章，介绍了遗传算法的理论基础与数学表达。　　第四章，基于大量可靠计算获得的氨基酸与寡肽低能构型的结构特点进行了系统深入的分析研究，总结出了相应的结构特点并进行简化分类。将这些分子结构的特点与遗传算法的思想相结合，设计了一套新的基因算法编码方法，即发展出了一种基于分子结构信息的生物分子结构遗传算法。将这一算法应用于氨基酸与寡肽分子的结构搜寻，并将结果与系统搜索法结果比较，证明所发展的算法具有高效可靠的特点。　　第五章，我们对氨基酸以及多肽低能稳定构型主链上重要二面角的取向分布进行了研究，发现氨基酸中氨基与羧基的取向分布与多肽分子游离端残基的主链的二面角的分布具有一定的相似性，同时找出了多肽稳定结构中重要二面角取向的关联与限制关系。　　第六章中，通过分析总结所得到的短肽分子稳定结构中的重要二面角取向的关联与限制性关系，进一步改进了结构编码方法。将该新方法应用于寡肽分子的构象搜索并与系统搜寻结果相比较，表明该方法在保证结果可靠性的同时，大大提高了构型空间的搜寻效率，同时也为发展高精度的蛋白质结构预测方法指出了一条道路。