碱基腺嘌呤与多肽酰胺间氢键作用的最佳位点

正确理解核酸碱基和蛋白质多肽间的作用机制有助于人们利用这些生物分子有效地进行分子设计,进而制备具有特殊纳米结构和功能的生物分子材料.本文优化得到了碱基腺嘌呤与N-甲基乙酰胺、甘氨酸二肽、丙氨酸二肽形成的20个氢键复合物的结构并计算了结合能,探讨了腺嘌呤与多肽酰胺间氢键作用的最佳位点.研究发现:腺嘌呤可以使用两个不同位点(A1位点和A2位点)与N-甲基乙酰胺形成N―H…N型或者N―H…O=C型氢键复合物,腺嘌呤使用A1位点与N-甲基乙酰胺形成的N―H…N型氢键复合物更稳定;二肽分子可以使用主链上两个不同位点(丙氨酸的Ala7位点和Ala5位点或者甘氨酸的Gly7位点和Gly5位点)与腺嘌呤形成含有N―H…N和N―H…O=C两条氢键的复合物,二肽分子使用Ala7或Gly7位点与腺嘌呤形成的氢键复合物更稳定;腺嘌呤与多肽间的氢键作用强于其与N-甲基乙酰胺的作用.基于分子中的原子理论与自然键轨道计算结果分析了氢键作用的本质.     

第一性原理方法预测水相核酸碱基及其代谢物的氧化还原电动势

氧化还原电动势是了解核酸中电荷/电子转移过程以及设计具有新型氧化还原活性的碱基类化合物的重要参数. 本文对82个芳香化合物的氧化还原电动势进行理论预测, 通过计算值和实验值的比较发现: 气相采用B3LYP/6-311++G(2df,2p)//B3LYP/6-31+G(d)方法, 液相采用HF-COSMORS/UAHF方法, 对运用HF- CPCM/UAHF方法在水相重新优化的构型计算溶剂化能, 能有效预测芳香化合物水相氧化还原电动势, 该理论方法计算的绝对均方根误差(RMSD)为0.124 V. 运用该理论方法成功预测了属于芳香化合物的核酸碱基及其代谢物的水相氧化还原电动势. 根据预测结果, 讨论了核酸中电荷/电子转移过程以及结构改变对设计具有新型氧化还原活性的核酸碱基类化合物的影响. 本文为设计具有氧化还原活性的新型核酸碱基类化合物提供了一种理论方法.     

尿嘧啶在银电极表面吸附状态的研究

综合分析了尿嘧啶在银电极表面不同条件的表面增强激光Ｒａｍａｎ光谱（ＳＥＲＳ）,利用扩展的Ｈüｃｋｅｌ分子轨道法（ＥＨＭＯ）对尿嘧啶分子在银电极表面的吸附状态进行了计算．结果表明：最稳定的吸附构型能较成功地阐明尿嘧啶吸附在银表面的ＳＥＲＳ谱;尿嘧啶在银表面主要是以Ｎ（３）去质子化的形式吸附;尿嘧啶在银表面的吸附取向是由其浓度和银表面电位共同决定;在较低浓度和较高电位时,Ｎ（３）去质子化的尿嘧啶离子在银表面主要是通过Ｃ（２）及整个嘧啶环上的π电子体系与银表面的相互作用平躺地吸附;在较高浓度和较低电位时,吸附取向发生改变,即主要是通过Ｎ（３）与Ｏ（１０）以及Ｎ（３）与Ｏ（８）垂直地共同吸附在银表面上     

DNA碱基的电子相关效应

分别在Hartree-Fock和二级Moller-Plesset微扰理论MP2的电子相关校正水平, 用6-31G^*^*基函数对四种DNA碱基胞嘧啶、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和腺嘌呤的能量、偶极矩、电荷分布和分子静电势等性质进行了系统的从头计算研究。其中, 采用Z矢量方法在波函数中加入MP2级别的电子相关校正; 分别用Mulliken布居分析、静电势导出电荷CHELPG以及自然布居分析NPA方法计算分子中原子电荷。在上述计算结果的基础上, 系统地分析了DNA碱基的电子相关效应。     

毛细管电泳紫外检测条件下单碱基分离DNA片段

合成了一种水溶性聚合物,聚N,N-二甲基丙烯酰胺(PDMA)和聚乙烯吡咯烷酮体系(PVP),并用于DNA分离.优选该体系溶液含量为2.0% PDMA+2.0% PVP,在紫外检测的条件下,对标准DNA酶切片段pBR322/Hae Ⅲ样品进行分离,其中123/124碱基对的分离度(R_s)为0.72.加入甲酰胺(φ≥0.10)对DNA样品进行去活处理后,该体系亦能对单链DNA片段中的123/124进行分离,分离度(R_s)为0.75.实验还显示进样时存在浓缩效应.本体系粘度较小,筛分能力强,具备芯片毛细管DNA分离介质的潜力.     

功能化纳米金增强的DNA电化学检测和序列分析

用冠以大量二茂铁的纳米金微粒 /抗生蛋白链菌素结合物为标记物 ,将其标记于生物素修饰的寡聚核苷酸片段上 ,制成了具有电化学活性和纳米金放大作用的DNA电化学生物传感器 .首先采用巯基DNA和巯基烷烃混合自组装膜制备了金修饰电极 ,将探针DNA分子固定在了电极表面 ,运用杂交原则结合靶点分子在电极表面形成了双螺旋的DNA链 ,然后借助抗生蛋白链菌素和生物素之间的强亲和作用 ,引入了功能化的纳米金 .通过伏安法测定了修饰在纳米金上的二茂铁的氧化还原电流 ,可以识别和测定溶液中互补的靶点DNA ,17 mer靶点DNA的浓度在 0 .0 0 1～ 10nmol/L范围内有线性关系 ,检测限可达 0 .75× 10 -12 mol/L .     

生物遗传信息的传输模型及分析

本文利用信息理论，通过对生物蛋白质的合成及其氨基酸分布的分析，建立了一种遗传信息传输信道的数学模型，计算出信道容量最大时碱基的分布及所合成的氨基酸的分布情况，并且给出了一个生物进化的指标。