钙调素离子选择性的理论研究

通过分子动力学模拟计算研究了Ca2+, Mg2+, K+, Na+与钙调素形成复合物的结构和能量特征. 计算得到了结合不同离子后的钙调素结构差异, 阐明了钙调素对这几种离子具有不同结合性质的结构和动力学原因. 其中, Ca2+与钙调素EF-hand基序中侧链残基上的氧原子形成配位键, 从而使其复合物的结构有较大的改变, 而和Ca2+同一主族, 性质相似的Mg2+及不同主族的Na+和K+, 它们与钙调素的结合能力比Ca2+与钙调素的弱许多, 对钙调素结构的影响也较小, 由此推测钙调素与Ca2+的结合机制和钙调素对Ca2+具有选择性的原因是由离子与钙调素中EF-hand基序的结合强度和构型共同决定的.     

铂类抗肿瘤药物ZD0473和顺铂识别碱基的能量基础

用分子力学与量子化学相结合的方法HF/lanl2dz//MM/uff及密度泛函方法B3LYP/lanl2dz//6-31g*探讨了ZD0473和顺铂分别与四个DNA片段识别所形成的GG,3′AG5′,3′GA5′及AA复合物的差异.结果表明,两种药物与GG碱基对的结合能力明显强于其他碱基对,从而显示出对GG碱基对更强的识别能力,而且由ZD0473构成的每种复合物的药物部分与DNA的相互作用能都比顺铂所形成的相应复合物的作用能大,说明ZD0473与DNA的结合能力强,抗肿瘤活性高.形成3′GA5′复合物而难以形成3′AG5′复合物的原因主要在于药物分子首先识别碱基G形成单配物,其次与单配物的结构变迁相关.     

几种环状多肽的几何构型特征及其自组装的理论研究

运用半经验分子轨道AM₁方法优化了6种环状多肽的结构,并进行了振动分析的确认.通过对它们的能量、结构特征和正则振动模式的分析研究,揭示了这类分子具有能够进行自组装过程的结构特征,详细讨论了取代基对结构和自组装过程的影响.     

2017年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题分析

2017年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题取材于生活应用、生产实际、实验室研究和化学前沿等多方面,立足于中学基础知识,注重化学知识和能力,重点考查学生解决实际问题的能力。分析了试题立意、背景和试题解答,帮助师生更好地运用本套试题。     

2015年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题分析

研究2015年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题,发现既有基础知识的运用考查,也有综合分析学科能力的考查,进一步分析了试题立意和试题解答。     

侧链间氢键的协同效应对环状多肽自组装的影响

运用密度泛函(DFT)B3LYP方法和半经验分子轨道方法AM1对四种环状多肽[-(L-Asn-Ala)4-], [-(L-Asp-Ala)4-], [-(L-Gln-Ala)4-] 和[-(L-Glu-Ala)4-]的单体、平行和反平行二聚体到十聚体进行了理论研究. 结果表明, 四种环状多肽无论以平行还是以反平行的方式聚集, 聚集体中相邻两个环状多肽的侧链之间都能形成氢键. 侧链间氢键的相互作用使得这些环状多肽在组装过程中的结构和能量变化均表现出一定的协同效应, 这种协同效应加强了多肽纳米管的稳定性, 同时对聚集模式的选取起到了决定性作用.     

双铂核药物与DNA作用的理论研究

利用分子力学和量子化学方法研究了双铂核药物［{trans-PtCl(NH₃)₂}₂(μ-NH₂(CH₂)_nNH₂)］²⁺与寡聚DNA片段d(ATATG*TACATAT)·d(ATGTG*TACATAT)复合物的几何构型和电子结构. 计算结果表明,Pt配合物与DNA中碱基G的N7原子形成了较强的配位键,并与O6原子之间存在较强的静电作用,使药物与DNA产生稳定作用,药物中的烃链的伸缩性使得DNA在键合药物后其构型并未发生大的变化. 同时,铂配合物中配体NH₃上的H与其邻近的鸟嘌呤的O6,DNA中磷酸根上的O以及与其邻近的碱基T上的O或N等电负性较大的原子间形成的氢键及弱氢键也是影响Pt配合物与DNA键合及其几何结构变化的重要因素. 这些化学键和氢键是药物分子能够对DNA进行识别的重要基础. 因此,可以认为药物结合后所引起DNA的变形较小可能是药物与顺铂产生不同的抗癌机理的主要原因.     

苏氨酸在昆虫抗冻蛋白抗冻活性中的作用

设计系列昆虫抗冻蛋白CfAFP突变体, 通过分子动力学模拟确定各突变体与冰晶的最佳作用模式, 并用半经验分子轨道方法AM1和PM3研究了其与冰晶的相互作用. 结果表明, TXT面上的苏氨酸在蛋白与冰晶相互识别和结合过程中十分关键, 对CfAFP与冰晶间相互作用的贡献大, 用其它疏水或亲水氨基酸残基替换都将削弱抗冻蛋白与冰晶的相互作用强度, 从而降低蛋白的抗冻活性. 但是, 在维系蛋白和冰晶结构匹配的基础上, 疏水基团的增加加强了抗冻蛋白与冰晶的结合, 从而增加蛋白的抗冻活性.     

非经典三铂核药物与DNA作用的理论研究

利用分子力学、分子动力学和量子化学等计算方法研究了新型临床二期抗癌药物BBR3464([{trans-PtCl(NH3)2}2-μ-{trans-Pt(NH3)2(NH2(CH2)6NH2)2}]4+)与寡聚DNA片段复合物的几何构型及其电子结构. 结果表明, 利用分子力学和分子动力学确定的复合物结构与实验的基本吻合. BBR3464为+4价高电荷铂药, 与两端的铂相连的两个Cl配体间的距离是2.74 nm, 这使得药物与DNA交联速度快, 形成远程的1,4-链间交联. 计算结果表明, BBR3464与DNA识别能力强, 结合稳定. 所形成的复合物中既有Pt-N7间较强的配位键, 也存在许多氢键、弱氢键及静电作用. 复合物中结合位点及结合位点外的嘌呤碱基的构象发生了不同程度的改变. 复合物结构特征说明, DNA在键合药物后其构型并未发生定域的链弯曲, 而是离域的嘌呤碱基的构象转化, 其对DNA所造成离域性损伤与经典的药物不同. DNA是铂抗肿瘤药物的靶点, 多点键合和离域性损伤的结构特征与BBR3464的独特生物活性和临床表现相关.     

咪唑桥连双核铜SOD模拟物的电子结构及催化活性的理论研究

利用半经验PM3和密度泛函B3LYP方法研究了β环糊精咪唑桥连双核铜SOD模拟物({[Cu(L)·(H2O)(β-CD)]2(im)}3+)、模拟物的衍生物及模拟物与底物分子结合的复合物分子的电子结构, 运用自然键轨道(NBO)方法对该体系的电荷分布及成键特征进行了分析. 计算结果表明, 该模拟物中核心Cu离子与配体H2O分子的结合较弱, 在进行超氧阴离子自由基催化反应中可被其它配体所取代. 胍基的存在使得超氧化物歧化酶中Cu所带的正电荷增多, 而有利于催化反应的进行. 与其它配位原子相比, 与两个五元环连接的N原子与Cu配位能力相对下降, 这也将有利于提高Cu离子与底物的结合能力. 由于自由基分子形式, 使得超氧化物歧化酶模拟物与反应底物(O2·-)在酸性条件下结合后的络合物中五重态构型比相应的单重态构型更加稳定. 同时双核之间的咪唑桥环也对稳定该模拟物的构型起到了一定的作用.