恢复蛋白EF-hand与钙离子去耦合作用的拉伸分子动力学模拟

恢复蛋白Recoverin是一重要的神经钙传感蛋白. 为澄清EF-hand与Ca2＋耦合/去耦合作用机制, 采用拉伸分子动力学(SMD)方法对其进行了一系列等外力和等速度的非平衡分子动力学模拟. 研究结果表明EF-2和EF-3 loop区氨基酸螯合Ca2＋能力大小顺序分别为Asn-76＜Thr-80＜Glu-85＜Asp-74＜Asp-78和Thr-116＜Glu-121＜Asp-110＜Asn-114＜Asp-112. 结构域EF-3比EF-2耦合Ca2＋离子的能力强. EF-hand loop环中的Asp-78和Asp-112残基在该信号传导过程中起至关重要的作用. 基于理论模拟和试验结果我们推测Ca2＋离子诱导恢复蛋白的构象转变是一个两步过程. 在该细胞信号Ca2＋离子与恢复蛋白耦合过程中, EF-3和Ca2＋耦合作用触发恢复蛋白构象转变, 而EF-2和Ca2＋的耦合作用起续航作用, 促使变构过程完成.     

低频外信号选择性优化的钙信号与IP3信号

用数值模拟的方法研究了钙信号系统中钙振荡与IP3振荡共存时,噪音和低频外信号对它们的选择性优化和调控.研究结果显示,低频外信号能够协同噪音作用,在一定强度范围内优化钙信号和IP3信号,但能够协同优化钙信号的条件范围明显较宽,说明协同作用对钙信号具有优先选择性.此外,在两种化学信号均可以被优化的外信号参数作用下,信号被优化的噪音强度范围也具有选择性.     

微正则变分过渡态理论直接动力学计算反应速率常数的一种新方法

在微正则过渡态理论(mTST)和微正则变分过渡态理论(mVT)的基础上, 构造了一种量子变分RRKM速率常数的新算法, 用于计算化学反应的k(E, J), k(E)和k(T). 该算法包括了Beyer-Swinehart的隧道校准方法的微正则速率常数的计算. 在该方法中发展了一种截断式内插法, 可有效的计算热速率常数中的Boltzmann积分. 通过对H(D)2CO→H(D)₂ + CO, CH₂CO→CH₂ + CO和CH₄ + H→CH₃ + H₂反应的检验可看出, 其计算结果与采用更精确计算方法的结果相当符合, 但本方法可节省大量机时.     

细胞无机化学中值得研究的问题

在探索生命奥秘的过程中,生物无机化学研究由分子层次上升到细胞层次是一个必然的趋势,也是解决实际问题的需要.细胞无机化学研究在细胞生命体系中的无机化学反应和探索无机物对生命过程调节或干预的作用和机理,是探索生命体系复杂性研究的重要部分.细胞是保留完整生命活动特征的最小单位,存在周期、分化和受激等状态的不同.从化学的观点,细胞是一个严密设计的分子有序组装体,为一个多靶分子系统,细胞应答表现为由相关反应组合成的复杂过程.细胞无机化学研究包括无机物种在细胞膜上的结合和随后发生的膜结构和功能改变、跨细胞膜和跨生物组织屏障的转运和细胞代谢、细胞中无机化学反应同细胞信号系统的偶联、无机离子与自由基的相互代谢关系以及细胞-无机物固相的相互作用等方面.本文对当前细胞无机化学研究的重点问题进行了讨论.     

单分子正则速率常数理论计算的研究

对单分子反应在不对称Eckart位垒隧道校正的基础上,通过计算累积反应几率N(E),而获得微正则速率常数K(E)和正则速率常数K(T).并设计了完整的计算程序,以HCN→CNH(Ⅰ)及FNC→NCF(Ⅱ)反应为例进行了计算.对于反应(Ⅰ)理论计算结果与实验数据一致,反应(Ⅱ)的计算结果与采用国际通用POLYRATE程序计算的k~(CVT/MEPSAG)(T)值相符合.     

在低频振动场中注塑成型iPP试样的结构与性能研究

利用自行研制的低频振动注塑成型装置进行等规聚丙烯(iPP)试样的结构与性能研究.实验中对常规注射和振动注射成型的试样力学性能和微观形态进行了对比实验.采用低频振动注塑成型工艺实现了IPP试样的自增强,在190℃下进行注射,强度由常规试样的41.3 MPa最大提高到振动试样的48.4 MPa(振幅PA=59.4 MPa,振频FR=0.7 Hz),强度提高了17.2%;SEM显示常规试样芯层结构主要由球晶构成,振动注射使球晶在流动方向上变形、取向,晶粒尺寸得到细化;DSC表明振动注射促进熔融峰向高温漂移,晶体结晶更加完善,结晶度最大提高了12.1%;WAXD显示低频大振幅振动注塑有利于γ晶型的生成,γ晶型有利于试样实现自增强.     

谷胱甘肽的宽频太赫兹光谱研究

谷胱甘肽(Glutathione)的构型构象对其发挥生物学功能具有重要意义。本研究利用空气等离子体太赫兹时域光谱(THz-TDS)获得了还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)在0.5～12.0 THz波段的吸收光谱,结果表明,GSH在太赫兹波段有丰富的特征吸收峰,而GSSG呈现单调无特征的吸收曲线。粉末X射线衍射(PXRD)结果表明,GSH具有一定的晶型结构而GSSG为无定形态,提示太赫兹光谱对物质晶体结构有敏感响应。利用密度泛函理论(DFT)对GSH晶胞结构进行计算和太赫兹振动光谱分析,结果表明,GSH分子能形成丰富的氢键,这些氢键网络有助于约束柔性肽分子并使分子有序地堆叠形成晶体。晶格和氢键与太赫兹波作用产生共振吸收,GSH的太赫兹光谱中不同吸收峰对应分子不同集体振动或局域振动,并且与氢键的振动密切相关。本研究结果有助于加深GSH分子构型构象和分子弱相互作用的认识。     

气态碘在COF-103上吸附的理论研究

采用第一性原理和巨正则蒙特卡罗方法,模拟研究了气态碘分子(I₂)在共价有机框架材料(COF-103)中的吸附行为,并讨论了气态氧化物、氯化物和挥发性有机化合物(VOCs)等杂质气体的竞争吸附影响.结果表明,I₂偏向以垂直方式吸附于COF-103苯环的碳原子位,其中,长程色散相互作用具有重要的贡献,色散能在吸附能中的占比最多可达46%.I₂与COF-103之间存在少量电荷转移,且可能形成具有弱共价相互作用的次级键.杂质气体中苯分子(C₆H₆)的吸附能和等量吸附热最大,与COF-103的亲和性最强,并且可以占据I₂的吸附位点,从而引起I₂吸附量的显著降低.     

CIC（O）NCS分子筛振动光谱的理论研究

采用密度泛函理论DFT（B3LYP）方法,以6－31G为基组对CIC（O）NCS的反式和顺式两种构型的几何结构、振动谐性力场和红外光谱进行了研究 。B3LYP／6－31G的理论力场由适用于B3LYP／6－31G计算水平和大多数有机分子的一套固定标度因子进行标度,根据标度后的理论力场进行简正坐标分析得到的势能分布（PED）和红外光谱强度值对CIC（O）NCS分子物顺式和反式两种构型的振动基频进行了理论归属。     

金属-有机骨架材料MOF-5的改进与吸附甲烷的巨正则蒙特卡罗模拟

根据金属-有机骨架材料(MOFs)的设计思想, 在MOF-5(对苯二甲酸为桥联配体, Zn4O金属簇为中心的配位化合物)的基础上设计了10 种以Zn4O 金属簇为中心(Corner), 以不同基团单取代的对苯二甲酸(BDC)衍生物为桥联配体(Linker)的多孔材料. 用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法, 计算了这些材料在298 K、1-10 MPa条件下对甲烷的吸附量, 讨论了不同取代基与甲烷吸附量的关系.结果发现, 在298 K、3.5 MPa 时甲烷的吸附量主要取决于吸附热, 并且以硝基取代的配体构成的MOF分子吸附甲烷效果最好. 在此基础上, 进一步设计了以四硝基取代对苯二甲酸为桥联配体的MOF-4NO2, 该结构在相同条件下对甲烷的超额吸附量为209 cm3·cm-3, 总吸附量达到228 cm3·cm-3, 比美国能源部(DOE)提出的甲烷吸附材料应用要求标准高26%.     

硒化合物诱导细胞凋亡的信号转导机制

从硒化合物诱导细胞凋亡及其机理阐明硒防治肿瘤的生物功能,是当今硒的生物无机化学与相关学科交叉的前沿。本文通过作者的研究工作及国内外有关工作介绍了活性氧（ROS）介导的硒化合物诱导细胞凋亡的信号转导机制,阐述了ROS作为信号分子的特性及硒化合物与ROS作用的化学基础。     

氯化癸铵的低频拉曼光谱研究

在290—340 K的温度范围内考察了氯化癸铵的低频拉曼光谱, 指认了210 cm~(-1)附近的谱带为分子烷基链的纵向声子振动带, 低于100 cm~(-1)的谱带为晶格振动带, 结果表明DeAC晶体存在313 K和321 K两个结构相变。在313 K以下的低温相, DeAC分子以完全有序的全反式链构象存在, 在313—321 K的中间相, 分子烷基链出现了旁式构象, 高温相与中间相相比主要是分子链横向堆积有序度明显降低, 而分子链构象特征无明显差异。     

飞秒光学外差光学克尔效应和低频拉曼光谱技术研究离子液体[bmim][PF6]的低频光谱

利用飞秒光学外差光学克尔效应技术获得了咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])体系中反映分子间相互作用的低频光谱. 结果分析中, 利用Brownian振子时间相关函数的精确表达式对光学克尔效应动力学数据中的核振动部分进行模拟, 在时域上获得各个振动组分的时间演化行为, 并进而通过快速Fourier变换获得各个振动组分的频域光谱和总加和光谱. 此外还利用低频拉曼光谱技术测量了离子液体[bmim][PF6]的低频光谱, 并和飞秒光学外差光学克尔效应实验的结果进行对比, 发现两种方法获得的低频光谱相近. 实验结果表明Brownian振子时间相关函数的精确表达式可用来解析离子液体体系中低频振动的时间演化行为.     

N@C60的结构和振动光谱的理论研究

用abinitio分子轨道UnrestrictedHartree-Fock(UHF)方法,对N@C₆₀的几何构型进行了全优化.计算结果表明,N基本上以原子的形式存在于笼中,但N原子与碳笼之间存在一定的相互作用,这与实验结果相符.进一步计算了N@C₆₀的振动光谱,并与C₆₀进行了比较分析.     

丙酮酸分子结构与振动光谱的密度泛函理论研究

用密度泛函方法BLYP、B3LYP和从头算Hartree-Fock(HF)方法在6-31G*基组水平上对丙酮酸分子的几何结构（甲基的重叠式和交错式两种构象）和振动光谱分别进行了优化和计算,并给出了各种频率所对应的红外强度及拉曼活性,对光谱进行了指认。结果表明：在丙酮酸分子的两种构象中,重叠式比较稳定*B3LYP计算得到的构型参数与实验结果比较一致;在振动频率的计算中,BLYP未标度力场所计算的非CH3伸缩振动基频预测值和实验值的平均绝对偏差为10.4cm-1;而HF标度力场的平均绝对偏差为17.9cm-1。说明两者的结果与实验观测频率比较吻合,但B3LYP的频率计算值偏差（38.3cm-1）较大。根据振动频率的势能分布和红外光谱强度对此分子的振动基频进行了理论归属。     

HXeBr分子的振动频率和离解途径的理论研究

采用MP2和CCSD(T)方法对HXeBr分子的振动光谱进行了理论研究. 计算结果表明, 经非谐性和基质效应修正后的H—Xe伸缩振动、弯曲振动以及Xe—Br伸缩振动频率分别为1492, 509和174 cm-1, 与实验结果吻合得较好. 此外分别采用单参考组态的CCSD(T)方法和多参考组态耦合簇(MR-AQCC)方法研究了HXeBr分子的稳定性和离解途径. 研究结果表明, 离解途径HXeBr→Xe＋HBr和HXeBr→H＋Xe＋Br的能垒分别为1.39和0.89 eV, 三体离解途径是HXeBr分子的主要离解途径.     

在低频振动场中注射成型HDPE试样的力学性能及其形态控制

利用自行研制的低频振动注射实验装置探讨HDPE振动注射试样力学性能和微观形态之间的关系 .实验中对常规注射和振动注射成型的试样力学性能和微观形态进行了对比实验 .SEM实验结果显示 ,振动注射制件芯层的形态由常规注射的球晶转变为垂直于振动波传递方向排列的片晶结构 ,在剪切层中同时存在串晶或柱状堆砌的片晶结构 .频率的改变 (0 相似文献   

ClC(O)NCS分子振动光谱的理论研究

采用密度泛函理论DFT(B3LYP)方法,以6-31G^*为基组对ClC(O)NCS的反式和顺式两种构型的几何结构、振动谐性力场和红外光谱进行了研究.B3LYP/6-31G^*的理论力场由适用于B3LYP/6-31G^*计算水平和大多数有机分子的一套固定标度因子进行标度.根据标度后的理论力场进行简正坐标分析得到的势能分布(PED)和红外光谱强度值对ClC(O)NCS分子的顺式和反式两种构型的振动基频进行了理论归属.     

凝聚相中振动能量弛豫的理论研究

凝聚相中的振动能量弛豫是化学、物理学和生物学中一个非常重要的动力学过程.近年来, 许多实验和理论方法业已建立并用来探索它的微观机理.本文简要介绍一些常用理论方法及其应用,并对将来的发展方向作一展望.