分子间的相互作用广泛存在于自然界中，蛋白质与配体或金属离子的结合、超分子体系中主客体间的分子识别、分子印迹技术中模板分子与功能单体的作用都属于这一领域的研究范畴。虽然该领域受到越来越多的关注，但是许多分子间的作用机理还不清楚。而分子模拟方法可以从微观状态阐释实验机理，提出理论模型并加以预测，并最终指导实验。本论文使用分子模拟方法对p53-金属离子识别、环糊精分子识别和组装、吡嘧磺隆分子印迹聚合物识别进行了研究。主要内容包括以下四个方面：　　 (1)使用密度泛函理论(density functional theory，DFT)计算和分子动力学(molecular dynamics，MD)模拟研究了Mg2+在p53DBD中的配位构型以及Mg2+影响蛋白DNA结合活性的机制。采用B3LYP/6-311+g**对各种可能的Mg2+与组氨酸、半胱氨酸和水分子的配位构型进行了研究，还考虑了半胱氨酸的质子化状态和相环境以探索影响配位构型的因素。计算了形成Mg2+复合物反应的自由能，发现随着质子化半胱氨酸数目的增加，有利的结合模式从四配位构型向六配位构型转变。使用MD模拟进一步探索了Mg2+在p53DBD活性位点的结合模式，发现Mg2+与p53DBD的结合能力要弱于Zn2+，与DFT计算和实验结果一致。另外，这两种金属离子对保持Arg248的有利取向以和DNA相互作用有重要贡献，对p53DBD的特异性DNA结合活性有重要影响，而Mg2+的作用要比Zn2+弱。此外，使用自然键轨道(natural bond orbital，NBO)分析了电荷转移，发现Mg2+比Zn2+有更高的净正电荷，导致Mg2+与DNA之间的静电吸引更强。这部分地解释了实验中观察到的Mg2+存在下p53DBD的非特异性DNA结合能力比Zn2+存在下强的原因。本项研究为了解p53DBD的结构和性质提供了重要信息。　　 (2)使用分子动力学模拟在水溶液中对由3到24个两亲性胆固醇-2，6-二-O-甲基-β-CD(chol-DIMEB)单体组成的胶束进行了研究。发现chol-DIMEB有明显的组装成核-壳结构的趋势，胆固醇核之间的范德华相互作用是形成胶束的主要驱动力。随着单体数目的增加，胶束尺寸及相互作用能分别呈现出上升和下降趋势。而且，对于小尺寸的胶束（单体数量≤8），其总的半径、相互作用能和离心率有振荡现象。计算的24个单体形成的胶束疏水核及亲水壳半径都与实验一致。环糊精部分暴露在溶剂中，并且拥有恰当的柔性以有效地捕捉药物。通过对溶剂可及表面和水化数的分析表明，这种胶束是高度水溶性的，因此可以很大地提高亲脂性药物在水中的溶解度。另外，这种胶束还具有多重药物结合位点，有望成为药物运输载体。本项研究在原子水平上探索了chol-DIMEB胶束的结构特性，为其作为药物载体的应用提供了有价值的信息。　　 (3)使用分子动力学模拟研究了水溶液中胆固醇修饰环糊精胶束与度硫平、黄体酮和对叔丁基苯甲酸的相互作用，探索了这种胶束的药物运载机制。发现药物分子对胶束的尺寸和形状没有影响，与实验结果一致。药物与胶束的结合模式主要有腔内包结和内核吸附两种，范德华作用是二者结合的驱动力。骨架结构和电荷上的差异决定了度硫平和对叔丁基苯甲酸倾向于腔内包结，而黄体酮则更倾向于内核吸附。本项研究为设计基于环糊精胶束的药物载体提供了理论基础。　　 (4)使用量子化学计算方法得到了模板分子吡嘧磺隆(PS)与功能单体2-（三氟甲基）丙烯酸(TFMAA)、α甲基丙烯酸（MMA）、4-乙烯基吡啶(4-VP)和丙烯酰胺(AA)以1:1结合的复合物结构，计算得到的单体与模板分子之间的结合能力与实验结果基本一致。对于MAA还考虑了1:2、1:3和1:4结合的情况，并计算了相应的结合能和自由能变。发现PS与MAA通过氢键很容易形成摩尔比为1:1和1:2的复合物，而它们按1:3和1:4进行结合的可能性已经很小。本项研究提出了吡嘧磺隆与功能单体的识别机理，为寻找新型功能单体指明了方向。