球状蛋白质分子中氨基酸紧密接触对性质的研究

采用CSU软件 (Contactsofstructuralunits) ,对 61种球状蛋白质分子中氨基酸紧密接触对 (Residue residuecontact)进行了研究 .重点研究了不同氨基酸在形成远程紧密接触对 (Long rangecontact)和近程紧密接触对 (Short rangecontact)时的不同能力 .发现氨基酸Leu,Val,Ile,Met,Phe,Tyr,Cys,Trp(疏性氨基酸 ,H)比较容易形成远程紧密接触对 ,氨基酸Glu,Gln ,Asp ,Asn,Lys,Ser,Arg,Pro(亲水氨基酸 ,P)比较难形成远程紧密接触对 ,而氨基酸Ala,Gly,Thr,His(中性氨基酸 ,N)在形成远程紧密接触对时能力一般 .它们平均每个氨基酸可形成 6 0 3 ,3 64和 4 43个远程紧密接触对 .同时它们在形成近程紧密接触对时能力非常接近 ,平均每个氨基酸可形成的近程紧密接触对数目在 2 3 4～ 2 85变化 ,差别非常小 .亲水氨基酸 (P) ,中性氨基酸 (N)和疏水性氨基酸 (H)在蛋白质分子结构稳定性上起着不同的作用     

类蛋白质分子的二级结构对力学行为的影响

采用Kolinski等建立的类蛋白质分子的格点模型,研究了由典型的(HHPPHPP)x重复单元构成、含有α螺旋结构的类蛋白质分子链在拉伸过程中的构象性质和力学行为.发现不同强度的α螺旋相互作用会直接影响其拉伸过程.α螺旋相互作用强的类蛋白质分子链,具有更低的内能,更小的应力,在拉伸过程中更容易失去紧密接触对,同时也更容易被拉成“棒状”结构,但在整个拉伸过程中,α螺旋结构且能保持稳定;还发现类蛋白质分子的链长对拉伸也有影响,对较长的类蛋白质分子链,其内能更低,弹性力更小,自由能更大,紧密接触对的含量比例也更高,而“棒状化”程度较小.这些研究能够帮助我们加深对蛋白质分子的构象和弹性力学行为的理解.     

类蛋白质分子扩散系数的模拟计算

蛋白质分子是一类比较特殊的高分子，一方面它的性质与氨基酸序列密切相关，另一方面其二级结构（如α螺旋以及β折叠等）极大地影响着它的性质．另外它的内部结构又非常紧密，与一般的高分子链完全不同．同时随着计算机技术的发展，计算机模拟日益作为一种有效的手段广泛应用于高分子科学的研究．但是由于蛋白质分子比一般的高分子结构更加复杂，如氨基酸之间有复杂的互相作用等，因此对蛋白质性质的研究往往建立在简化模型的基础上，如基于格点的HP紧密高分子模型等．虽然建立在格点模型上的蛋白质分子和真实的蛋白质分子存在着一定的差异，但基本上能体现蛋白质分子的主要特征，因此把这一类分子称为类蛋白质分子．     

吸附类蛋白质分子二级结构变化的研究

采用蒙特卡罗方法和基于三维格点的ODI模型,研究了类蛋白质分子二级结构变化与表面吸附能的关系.分别计算了链长为29,39,49时、不同吸附能下类蛋白质分子二级结构的个数.包括α螺旋、β折叠、紧密接触对.吸附能参数aε<2εh时,这三类二级结构个数均没有明显的变化,而在2εh<εa<4εh,二级结构的个数迅速减小,εa>4hε时,二级结构的个数基本维持不变.同时发现吸附能增强对螺旋结构变化的影响最大,对折叠结构的影响其次,对紧密接触对影响最小.这体现在螺旋结构的减小幅度为90%,折叠结构减小的幅度为45%,而紧密接触对减小的幅度为35%.通过统计吸附单体个数,得到当吸附单体占总单体数的40%时,二级结构开始变化,直至吸附单体为总单体数的90%时,二级结构基本不变.另外还计算了二级结构个数的涨落δNh、δNc以及吸附单体个数的涨落δNa.在εa>2εh时,涨落突然增大,在aε=2εh时,δNh和δNb具有涨落极大值,这是二级结构相变的临界点.在εa=3.75εh处,δNc和δNa具有极大值.     

嫁接于平行板的受限紧密高分子链末端距分布函数的研究

采用剪除增加Rosenbluth方法(Pruned-enriched-Rosenbluth method,PERM)算法计算了嫁接于平行板的受限紧密高分子链的末端距分布函数.由于受限紧密高分子链具有各向异性,重点研究了平行板方向x轴上的分布函数P(x),发现P(x)可以表示为ln[P(x)/Pm(x)]/ND-5/3=a0+a1u+a2u2+a3u3(其中u=x/ND-2/3).这里N为链长,Pm(x)为分布函数P(x)的最大值,两平行板的间距为D+1.通过计算P(x)的Shannon熵发现末端距分布函数P(x)的Shannon熵可以用来描述高分子链受限的程度,Shannon熵对平行板间距的变化非常敏感,对于同一链长N,P(x)的Shannon熵会随着D的增大而迅速减小,超过临界值Dc会趋向一个定值,即当D≥Dc时Shannon熵将趋于稳定,也说明了此时受限条件对紧密高分子链影响非常小.同时临界值Dc与链长N有关,Dc~Nλ,其中λ=0.543,并进行了一定的理论分析.     

不同螺旋结构类蛋白质分子管道传输动力学研究

采用动态蒙特卡洛模拟(Dynamical Monte Carlo,DMC)对不同螺旋结构的类蛋白质分子穿越管道的动力学过程进行了研究.计算了不同螺旋能参数下类蛋白质链的传输时间,传输成功率,管道内单体数目,形状因子<δ>,均方位移g等.结果发现螺旋能较小的链传输时间较短,变化不明显,而螺旋能较大的链随着螺旋能的增强传输时间迅速增大.计算表明相同类型的分子链其传输成功率随着电场的增大而减小.而对于不同螺旋结构的链,螺旋能参数εh=0的链传输成功率最大,达到80%左右,略小于自避链;而εh=-0.5的类蛋白质链传输成功率突然减小.随着螺旋能的增强,传输成功率又开始增大.另外的计算表明自避链的传输过程比类蛋白质链平稳.<δ>在传输过程中的变化都存在了最大值,说明链在传输时有一个最松散的构象.对于均方位移的计算得到εh=0的链均方位移变化最快,说明传输过程中扩散最快.同时发现εh=-3.0的链比εh=-1.5的链均方位移扩散快.形状因子和均方位移的趋势均能很好的解释不同螺旋参数下的类蛋白质链不同的传输性质.这些研究对生物大分子的输运行为有一定的指导意义.     

(α/β)8桶状蛋白质中紧密接触对的统计性质研究

在计算蛋白质分子中的氨基酸紧密接触对时采用以氨基酸的重心代替C^α原子的新方法，通过计算（α/β）8桶状蛋白质中的中程和远程紧密接触对的数目，研究了不同氨基酸在形成紧密接触对时所具有的不同能力以及在蛋白质结构稳定性中所起的不同作用．发现在（α/β）8桶状蛋白质中氨基酸形成的远程紧密接触对数目与它的Fauchere—Pliska疏水性实验数值(FPH)存在着非常好的线性关系，而对于氨基酸所形成的中程紧密接触对数目不存在这种关系．同时还研究了（α/β）8桶状蛋白质分子大小，发现其回转半径大小与表示远程接触对数目的远程次序值LRO存在着关系．表明这一类（α/β）8桶状蛋白质具有相似的结构，分子的远程接触对数目越多，分子越紧密，分子尺寸就越小．同时还研究了不同氨基酸之间形成紧密接触对的能力．     

(α/β)_8桶状蛋白质中紧密接触对的统计性质研究

在计算蛋白质分子中的氨基酸紧密接触对时采用以氨基酸的重心代替Cα 原子的新方法 ,通过计算(α/β) 8桶状蛋白质中的中程和远程紧密接触对的数目 ,研究了不同氨基酸在形成紧密接触对时所具有的不同能力以及在蛋白质结构稳定性中所起的不同作用 .发现在 (α β) 8桶状蛋白质中氨基酸形成的远程紧密接触对数目与它的Fauchere Pliska疏水性实验数值 (FPH)存在着非常好的线性关系 ,而对于氨基酸所形成的中程紧密接触对数目不存在这种关系 .同时还研究了 (α β) 8桶状蛋白质分子大小 ,发现其回转半径大小与表示远程接触对数目的远程次序值LRO存在着关系 .表明这一类 (α β) 8桶状蛋白质具有相似的结构 ,分子的远程接触对数目越多 ,分子越紧密 ,分子尺寸就越小 .同时还研究了不同氨基酸之间形成紧密接触对的能力 .     

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.     

醇类在Si-H表面形成单分子膜的特性

以界面电容分析法为主并结合XPS、AFM技术研究了醇类分子在Si(111)-H表面上形成的有机单分子膜的特性。并探讨了嫁接反应中影响单分子膜特性的某些因素和单分子膜的稳定性及其对硅表面氧化的钝化作用。在所选择的反应条件下，不同链长醇分子修饰的硅表面上，嫁接分子所占体积分数约为80％，平带电位约为-1．00V(vs.SSE)。研究表明，这类膜稳定性和对硅表面氧化的钝化作用非常有限。     

RATE OF INTRAMOLECULAR CONTACT FORMATION IN PROTEINS

In this paper, we estimate the rate of contact formation between two residues in the interior of the proteins using the Szabo, Schulten, and Schulten formula with the probability distribution P(r) based on 375 proteins from PDB (Protein Data Bank). The probability distribution for residue pair in proteins is different from the Gaussian distribution, especially for short distance between two residues in proteins. The rate of contact formation in the interior of protein is discussed as a function of distance n (=|j-i|) between two residues, and it decreases monotonically with n and follows the scaling relationship of k∞n-γwithγ= 1.43 for the contact radius a= 0.40 nm andγ= 1.05 for a = 0.50 nm. The diffusion coefficient for the relative diffusion of two residues in the interior of proteins is estimated as D = 6.4×10-6 cm2/s, which is close to the result that is found for monomer diffusion.     

聚合物晶态结构研究的新进展

本文综述了近年来国际上对晶态聚合物结构研究的几个活跃问题,内容包括高分子折叠链,结晶-非晶中间层,晶态聚合物的形变机理,聚合物附生结晶。并简要介绍了各种实验技术及方法在这方面的研究结果。     

STUDY ON SIDE REACTION IN THE SYNTHESIS OF HYPERCROSSLINKED POLYMERS

The systematical study about side reactions have revealed the formation mechanism of oxygen-containing groups of hypercrosslinked polymers. Surface chemistry and functionality of the polymers are characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy （FT-IR）, solid state nuclear magnetic resonance （NMR） and contact angle. The results showed that the ether groups were from chloromethylated reaction, and the alcohol groups arose from partial hydrolysis of chloromethyl groups during the post-crosslinking reaction, and the carbonyl functionality was formed by further oxidation of the alcohol groups. Catalyst and solvent used in the postcrosslinking reaction would greatly influence the surface chemistry of the polymer.     

聚烯烃共混物分散相尺寸梯度分布形态形成速度影响因素的研究

研究了聚烯烃高分子共混物的初始相形态及相间界面张力的改变对退火热处理条件下共混物分散相尺寸分布梯度形态形成速度的影响．通过控制共混物共混过程中Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ转子的转速来控制共混物所受的剪切力大小，可达到控制共混物初始相形态的目的．通过ＳＥＭ电镜观察相形态，并利用计算机图象分析仪得到分散粒子的粒径及其分布数据．研究结果表明，转子转速越大，即共混物所受的剪切力越大，分散相初始粒径越小，且分散也越均匀．初始粒径较小的样品退火后形成梯度的速度相对较快．选用体系聚丙烯（ＰＰ）／乙烯 醋酸乙烯酯共聚物（ＥＶＡｃ）、聚乙烯（ＰＥ）／ＥＶＡｃ及改变ＥＶＡｃ中的醋酸乙烯酯（ＶＡｃ）含量与ＰＥ共混对比研究了不同相界面张力对梯度化速度的影响．结果表明，上述各体系退火热处理后均可形成梯度相形态，且相间界面张力越大．高分子共混物中梯度相形态形成速度也越快     

煤燃烧过程中加石灰石脱硫对NOx排放影响的研究

讨论了煤燃烧过程中NO_x的析出特性和各种因素的影响。实验表明,加石灰石脱硫将使NO_x排放量上升,但是通过选择适当的运行参数,如温度、氧浓度、Ca/S比等和吸收剂种类,可以大大缓解脱硫与降低NO_x排放之间的矛盾。实验温区为600—1150℃,包括了流化床燃烧的温度范围,部分结果在流化床燃烧器上作了验证。     

主链具有X-型液晶基元的液晶高分子系列的合成与研究

以低温溶液缩聚方法,合成了一系列主链上具有X-型液晶基元的液晶高分子。所有聚合物样品均具有明显的热致液晶性。不同柔性链段长度和取代基对聚合物的液晶性呈规律性的影响。并用IR、H-NMR、WAXD和热台偏光显微镜等方法对聚合物进行了表征。     

一种研究聚合物非等温结晶动力学的方法

作者基于多年对聚合物结晶动力学方面研究的工作积累,联合Avrami方程和Ozawa方程,提出了一种研究聚合物非等温结晶动力学的新方法.该方法既克服了使用Ozawa方程所获得的数据点过少,常常出现非线性,不能获得可靠的动力学参数的缺点,又克服了使用经Jeziorny修正的Avrami方程所获得的表观Avrami指数无法准确预测非等温过程成核生长机理的缺点.该方法已成功用于多种聚合物体系,被国内外学者引用数百次,已成为研究聚合物非等温结晶动力学一种有效方法.     

含X-型液晶基元的液晶高分子的研究

以4,4′-(烷撑二酰氧)二苯甲酰氯和2,5-二羟基-1,4-苯撑双-(对乙氧基苯甲酸酯)为单体,采用低温缩聚方法,合成了含X-型液晶基元和不同柔性链长度的主链型液晶聚合物。聚合物的液晶行为用DSC、偏光显微镜和X-光衍射进行了表征。对于样品升温消光后又重新出现双折射的异常现象,初步认为是加热过程中分子量提高的结果。     

STATISTICS OF A NOVEL CLASS OF LIQUID CRYSTAL POLYMERS

A novel class of the liquid crystal polymers with mesogens laterally attached to flexible main chain backbones has been synthesized recently by us. While the flexible backbones tend to take configuration of maximum entropy the mesogenic side groups tend to orientate because of the anisotropie soft dispersion forces. A mean field theory is presented to describe the competition between these two trends which makes it possible for this class of polymers to show anisotropic (liquid crystal) phase within certain temperature range where the polymer main chains and the side chain mesogens will take approximately parallel arrangement, which is different from the normal side chain liquid crystal polymers. The temperature range of the liquid crystal phase, its ordering and phase transition all depend on the flexibility of the backbone, the strengthof the anisotropic forces of the side groups and the hinge elasticity. The results show that the liquid crystalisotropic phase transition is of the first order. The phase diagram, i. e. the dependence of the transition temperature on the structure of the polymers is also given.