收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

蛋白质中电荷转移中继站的理论研究

张孟  
【摘要】:电荷转移是生命科学的基本问题,包括电子转移、质子转移和空穴转移。荷质传递问题广泛存在于许多生命过程中,例如呼吸作用、新陈代谢、光合作用、生物固氮、基因复制与突变、酶促反应、生物体内的信号传递等等。有关生物体内电荷转移的研究也是目前生物、物理、化学和医学等领域所共同关心的热点问题之一,它的解决对于推动化学、生命科学、医学等相关领域的发展具有重大的意义。其中在蛋白质的长程电荷转移过程中,有许多基团以中继站的形式来充当电子转移的跳板,促使电荷转移过程的顺利完成。氨基酸和蛋白质结构广泛存在于生命体系中,它们可以作为电荷转移中继站的有利元素。在本文中,我们选取苯丙氨酸作为芳香性氨基酸的代表,选取310-螺旋作为蛋白质二级螺旋结构的代表,针对它们释放电子形成空穴或结合电子作为电荷转移跳板的能力,开展了一系列有意义的工作,并取得了一些有价值的研究成果,主要成果简述如下: 1.芳香性氨基酸作为电荷转移的中继站 在此项工作中,我们采用M06方法理论计算与从头算分子动力学模拟相结合的方法,研究了苯丙氨酸残基在水环境下结合过剩电子的情况。为简化计算,取苯丙氨酸侧链基团,以苯-水二元团簇为研究对象,对过剩电子在微水合芳香性复合体的结合模式进行了理论研究。计算结果表明在Bz(H2O)n (n=1-8)中性体系中,苯和水簇之间确实存在π···HO弱相互作用。对于水分子比较少的情况,Bz和(H20)n之间通过一到两个π···HO键相连,水簇的大小对其与π相互作用的性质没有较大的影响。另外,我们对过剩电子在苯-水二元体系的存在状态及动力学演化过程进行了详细研究。在苯水簇中电子的结合模式大体可以分为两类:(i)以苯为中心的价阴离子结合模式,即电子定域在芳香环的π*反键轨道上。过剩电子的存在增大了芳香环的电子云密度,同时增强的苯水之间的π···HO弱相互作用。在这种结合模式下,苯环的碳骨架发生明显的形变和扭曲,芳香性减弱。(ii)溶剂化电子结合模式,在这种结合模式下,电子或者以表面态存在于水分子的悬挂氢上,或者定域在由苯水共同形成的溶剂化笼中。此时苯环仅通过其侧面的C-H键参与对电子的束缚过程。一般来说,水分子较少时,电子一般容易以价阴离子态形式存在,当水分子数目较多时,一般以溶剂化电子的状态存在。另外,水分子的扰动和重排也能够影响过剩电子存在状态的相关能量,使其能够顺利实现从苯环到水簇的转移。这充分证明芳香性的苯,作为苯丙氨酸侧链,在极性溶剂环境下,可以作为电子转移的跳板,而π···HO相互作用在电子转移过程中提供了强大的驱动力。 2.310-螺旋作为蛋白质长程电荷转移的新型中继站 此项工作中,我们通过密度泛函理论计算证实了310-螺旋可以通过其C-端和N-端调节蛋白质长程电荷转移,扮演双重中继站的角色。对于310-螺旋,肽单元的有序排列使螺旋C-端呈明显的电负性,而N-端则成明显的电正性。310-螺旋C-端的电离势与螺旋长度、HOMO能级以及偶极矩成反比。随着氨基酸数目的增加,电离势迅速下降,甚至低于易氧化的色氨酸残基,这充分说明螺旋C-端容易失去电子,形成空穴。另一方面,310-螺旋N-端的电子亲和势与螺旋长度和偶极矩成正相关,而与LUMO能级成反比。显然,随着氨基酸数目的增加,螺旋的电子亲和势逐渐增大,螺旋N-端容易结合自由电子扮演电子转移中继站的角色。310-螺旋C-端和N-端作为蛋白质长程电荷转移的双重中继站,不仅受螺旋长度的影响,而且还受帽化作用、邻近基团的协作和竞争、溶剂化环境的影响。与已知的空穴中继站(色氨酸、酪氨酸残基等)和电子中继站(质子化的赖氨酸、精氨酸等)相比,310-螺旋两端作为跳板或中继站的能力是可调节的,能够协助和调节不同蛋白质中的长程电荷转移。 通过对苯丙氨酸水簇体系和310-螺旋的理论研究,初步证实以苯丙氨酸为代表的芳香性氨基酸和以310-螺旋为代表的蛋白质二级螺旋结构均可以作为蛋白质长程电荷转移的中继站,为生物体电荷转移机制的研究提供了新思路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 汪鹏飞,岳志军,吴世康;交叉共轭型烯酮化合物分子内的电荷转移[J];物理化学学报;1994年11期
2 王恩波,周云山,张立娟,王作屏;杂多蓝型电荷转移配合物(C_8H_12N_2)_5H_7PMO_12O_40的[J];东北师大学报(自然科学版);1996年03期
3 王瑞英,刘浪,贾殿赠,骆建敏,范兆田;一步室温固相化学反应合成纳米氨基酸杂多电荷转移配合物(HPhe)_3PMo_(12)O_(40)·2H_2O[J];高等学校化学学报;2004年12期
4 吴莹;闻荻江;徐玲;王振平;;3,3′,5,5′-四甲基联苯胺与钼磷酸纳米晶分子杂化材料的合成与表征(英文)[J];材料科学与工程学报;2006年01期
5 闫月荣;王保安;郑军伟;;银溶胶中电荷转移诱导的表面增强拉曼光谱研究[J];光谱实验室;2008年03期
6 闫月荣;王保安;郑军伟;;浓度对电荷转移诱导的表面增强拉曼光谱的影响[J];化学研究与应用;2008年11期
7 魏子章;王贵昌;卜显和;;联吡啶Ir(Ⅲ)配合物电子结构及光谱性质的理论研究[J];高等学校化学学报;2008年12期
8 王殿勋,余珣,谢光华;九种含氮配位体的苯氧基氯化钛络合物电荷转移量的X-射线光电子能谱(XPS)确定[J];科学通报;1983年20期
9 侯伟星,王雅如,白玉白,朱自强,李铁津,赵永年;化学环境和激发条件对Eu(Ⅲ)络合物~5D_0—~7F_1及~5D_0—~7F_2发光的影响[J];光谱学与光谱分析;1986年03期
10 白凤莲,贾秀娟,李玉良,莫亦明,朱道本;3,4,9,10-四甲基苝荧光性质的研究[J];感光科学与光化学;1994年02期
11 狄俊伟,朱庆珍,刘全德,李文遐;磷酸盐的电荷转移反应分光光度法测定[J];光谱实验室;2000年06期
12 全红梅,朱玉兰,谢玉忠,李柱石,胡永才;巴比妥酸衍生物电子能谱的研究[J];延边大学学报(自然科学版);2000年02期
13 李明霞;周欣;潘清江;张红星;付宏刚;孙家锺;;联吡啶钌配合物[Ru(Htcterpy)X_3]~(3-)[X=NCS,CN,Cl]的电子结构和光谱性质的理论研究[J];高等学校化学学报;2007年12期
14 庄严;周全法;;纳米粒子与吸附分子之间电荷转移的影响因素研究[J];稀有金属材料与工程;2008年04期
15 吴广新;张捷宇;吴永全;李谦;周国治;;MgO(111)弛豫表面氢的吸附问题研究[J];内蒙古科技大学学报;2008年01期
16 祝敏;;电容传感器微电容测量电路的分析与研究[J];煤炭技术;2010年03期
17 沈淑引,刘恺,周庆复,许慧君;2,9,16,23-四-[4-二甲氨基苯氧基]锌酞菁的合成和分子内光致电荷转移反应的研究[J];感光科学与光化学;1994年02期
18 汪长春,明伟华,府寿宽;C_(60)掺杂型导电高分子的研究[J];高分子通报;1995年04期
19 刘秀,王文军,蔡志岗,姜永强,王恭明;富勒烯C_(60)掺杂的共轭高聚物混合薄膜的光谱性质[J];光谱学与光谱分析;2002年04期
20 高丽华,王科志,辛秀兰,李倩;Dawson结构钼钒磷电荷转移配合物的合成及光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2004年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘涛;佐藤治;段春迎;;热和光诱导的线性三核{Fe_2Co}化合物中的可逆电荷转移[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
2 王筱梅;周广勇;周玉芳;刘志强;王东;方奇;蒋民华;;“对称”、“不对称”电荷转移与分子的双光子吸收性能关系的研究[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
3 朱志;房晨婕;孙伟;徐春虎;周灿;严纯华;;四硫富瓦烯衍生物的分子内电荷转移过程研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
4 李经建;冀中华;蔡生民;;小沟结合方式中的DNA媒介电荷转移[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
5 刘玲;王建国;;原子轨道方法研究等离子体中O~(8+)-H碰撞的电荷转移过程[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
6 刘春华;屈一至;王建国;;质子与钾原子碰撞的辐射衰变、辐射电荷转移和辐射缔合过程[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
7 顾民;王素芹;吴坚;冯端;;掺杂O_2和NO的C_(60)固体中主客体分子间存在电荷转移的一个实验证据[A];第十三届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2004年
8 刘玲;王建国;JANEV R K;;原子轨道方法研究等离子体中He~(2+)-H碰撞的电荷转移过程[A];第十四届全国原子与分子物理学术会议论文专辑[C];2007年
9 李莹;吴迪;李志儒;;理论研究碱金属化物M~+(N_3H_3)M′-(M=Li,Na,and K)的非线性光学性质[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
10 杨立滨;孙志华;吕志成;阮伟东;赵冰;;Au/ZnO/PATP组装体中ZnO对电荷转移诱导表面增强拉曼散射的贡献[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李源作;有机光电材料光诱导电荷转移的理论研究[D];大连理工大学;2011年
2 于伟;紫精与芘衍生物电荷转移晶体的制备与光电导性能的研究[D];南开大学;2012年
3 孙磊;理论研究给—受体型有机分子激发态性质及其在材料中的应用[D];吉林大学;2011年
4 李宗军;碱金属掺杂分子的结构和大的非线性光学响应[D];吉林大学;2009年
5 李博;基于金属卟啉化合物的环碳酸酯合成及染料敏化太阳能电池研究[D];兰州大学;2012年
6 张煊;苯甲酰苯胺衍生物分子内电荷转移与质子转移[D];厦门大学;2003年
7 吴莹;有机—钼磷酸功能分子杂化材料的合成表征及性质研究[D];苏州大学;2006年
8 邹斌;分子器件非弹性电子隧穿谱的理论研究[D];山东师范大学;2008年
9 邹雷;多臂TTF类电子给体的合成及物性研究[D];复旦大学;2003年
10 孙向英;荧光传感受体分子的设计、组装与分子识别[D];厦门大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张孟;蛋白质中电荷转移中继站的理论研究[D];山东大学;2013年
2 孙冠楠;有机太阳能电池体系电荷分离与复合速率的理论预测[D];吉林大学;2012年
3 刘春华;苯甲酰苯胺衍生物的分子内电荷转移[D];厦门大学;2002年
4 骆芳芳;囚禁离子在离子阱中的碰撞实验研究和压缩相干态的制备[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2005年
5 徐伟;金属纳米复合材料的表面光谱特征研究[D];苏州大学;2009年
6 闫文艳;星型分子结构与电荷转移特征的密度泛函理论研究[D];东北师范大学;2011年
7 张雯;吡嗪衍生物的合成及其光学性质的研究[D];山东轻工业学院;2009年
8 李喜文;铂参与的金属氢键中电荷转移效应的理论研究[D];山东师范大学;2013年
9 孙巧;含N化合物的相互作用及电荷转移动力学的理论研究[D];曲阜师范大学;2002年
10 董瑞风;含吡啶、咔唑基的ICT化合物的合成及光谱研究[D];山西大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赛普拉斯半导体公司高级产品经理 Ryan Seguine;电容式感应技术及设计要点[N];电子资讯时报;2008年
2 记者 王秀兰;我科学家发现新菁类荧光染料[N];中国化工报;2005年
3 通讯员 邹菲;汉阴建成首座数字无线电视中继站[N];安康日报;2007年
4 李勇(叶滔);2000点是个中继站[N];山西日报;2000年
5 记者 宋跃通讯员 庞文龙;责任高于一切[N];中国电子报;2008年
6 杨振中 北京;Quantum最小尺寸低成本触摸传感器面市[N];电子资讯时报;2006年
7 杨永猛;我地区移动实现县县通光缆[N];日喀则报;2008年
8 王征 木哥;数码相机的视网膜[N];计算机世界;2004年
9 记者  付武兵 通讯员  张权 刘念媚;连续48小时守护“一级干线”[N];人民邮电;2006年
10 ;口袋中的“四合一”[N];网络世界;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978