化学化学 物理化学专业毕业论文物理化学专业毕业论文 精品论文精品论文 DNADNA 碱基与肽链之间的碱基与肽链之间的电离势和电子亲和势及氢键作用的理论研究电离势和电子亲和势及氢键作用的理论研究关键词：关键词：DNADNA 碱基碱基 肽链肽链 电离势电离势 电子亲和势电子亲和势 氢键作用氢键作用摘要：DNA 作为遗传信息储存和转移的载体在生物进化以及生物功能实现上具 有至关重要的作用。然而，值得注意的是 DNA 所有生物功能的实现，例如 DNA 的复制、修复与重组，必须依赖与蛋白质的相互作用(DNA-蛋白质相互作用)。 而蛋白质与核苷酸之间的氢键在 DNA 修复氧化及断裂过程中起着决定性的作用； 氨基酸侧链与 DNA 碱基之间形成的多重氢键可以通过多个途径改变核苷酸中碱 基的电性，这对研究 DNA 和 RNA 突变很有价值。碱基的电性在 DNA 和 RNA 的突 变过程中起着重要的作用。例如：高能辐射引起的 DNA 和 RNA 突变的第一步就 是在核苷链上某些部位形成正负离子；DNA 碱基电离势的强弱是 DNA 双链被各 种辐射和氧化因子氧化的重要因素。电离势和电子亲和势作为衡量原子和分子 得失电子能力强弱的物理量，对其实验测量和理论计算具有十分重要的现实意 义。很多研究原子和分子的电离势和电子亲和势的理论和实验应运而生。本文 的重点就是从量子化学的角度研究 DNA-蛋白质相互作用中的电离势和电子亲和 势及氢键作用。 全文包括六章。第一章为前言，介绍了量子化学的发展简史 并且阐述了文章所要研究的问题以及研究价值。第二章就文章的研究内容对电 离势和电子亲和势及氢键相关知识做了简单介绍。第三章就本文主要的研究依 据-各种相关计算方法进行了简明扼要的介绍。前三章主要概括了本文工作的 理论背景、理论依据，为我们的研究提供了可靠的理论基础。 在前三章的理 论基础上，第四章是在对碱基结合了蛋白质之后其电性如何变化和这种变化又 会对基因的突变产生什么样的影响的疑问的基础上展开的。本文采用 B3LYP 密 度泛涵理论对胞嘧啶单体以及胞嘧啶和甲酰胺单体组成的氢键络合物体系在得 失电子过程中结构和能量的变化进行了分析，并计算了体系的电离势和电子亲 和势。络合物的结构在得失电子的过程中都会发生变化。不同的是失去电子对 分子间结构的影响比较大，而得到电子会使分子间和分子内的结构都发生变化。 另外，胞嘧啶和甲酰胺之间的氢键作用增强了体系的绝热电离和绝热亲和电子 的能力，而对垂直电离和垂直亲和电子的能力则对不同的络合物有不同的影响。第五章是在第四章工作的基础上将甲酰胺分子的数量增加到四个，由于 DNA 所处的周围环境以及分子体系中参与的大量原子等的复杂性以及氨基酸侧链与 DNA 碱基之间形成的多重氢键可以通过多个途径改变核苷酸中碱基的电性，所 以本文采用 B3LYP 密度泛涵理论对胞嘧啶和多个甲酰胺组成的氢键络合物体系 的电离势和电子亲和势进行了计算。同样分析了结构、能量以及电离势和电子 亲和势的变化。从能量的角度来看。络合物得到或者失去一个电子都会使体系 变得不稳定，并且正离子不稳定的程度要大于阴离子的。 第六章是在第五章 工作的基础上将甲酰胺分子的数量继续增加，直到甲酰胺分子可以在胞嘧啶周 围形成一个封闭侧链。然后在 B3LYP/6-31G(d)基组水平上对胞嘧啶和多个甲酰 胺氢键络合物 C-Fn(n=2-7)进行优化。胞嘧啶结构最引入注意的是由氢键作用 导致的胞嘧啶环上 键和氨基氮原子的孤电子对之间相互作用加强引起了 C4- N7 键的缩短。最显著的延长的键是 Cl-08，是典型的 C-O-键，可以看成单键而 非双键。胞嘧啶上的电荷分布表明了除了氧原子以外，其他原子电荷变化相对较小，在烯醇式结构中存在着羰基，导致了在氧原子上负电荷的相对增加。 通过对以上体系的研究，我们发现 DNA 碱基与肽链之间的电离势和电子亲和势 及氢键作用对碱基的结构和电性有不可忽视的影响，这种影响势必又会影响到 DNA 在生物体内的活动。希望我们的研究对相同领域的研究者能够提供有价值 的参考。正文内容正文内容DNA 作为遗传信息储存和转移的载体在生物进化以及生物功能实现上具有 至关重要的作用。然而，值得注意的是 DNA 所有生物功能的实现，例如 DNA 的 复制、修复与重组，必须依赖与蛋白质的相互作用(DNA-蛋白质相互作用)。而 蛋白质与核苷酸之间的氢键在 DNA 修复氧化及断裂过程中起着决定性的作用； 氨基酸侧链与 DNA 碱基之间形成的多重氢键可以通过多个途径改变核苷酸中碱 基的电性，这对研究 DNA 和 RNA 突变很有价值。碱基的电性在 DNA 和 RNA 的突 变过程中起着重要的作用。例如：高能辐射引起的 DNA 和 RNA 突变的第一步就 是在核苷链上某些部位形成正负离子；DNA 碱基电离势的强弱是 DNA 双链被各 种辐射和氧化因子氧化的重要因素。电离势和电子亲和势作为衡量原子和分子 得失电子能力强弱的物理量，对其实验测量和理论计算具有十分重要的现实意 义。很多研究原子和分子的电离势和电子亲和势的理论和实验应运而生。本文 的重点就是从量子化学的角度研究 DNA-蛋白质相互作用中的电离势和电子亲和 势及氢键作用。 全文包括六章。第一章为前言，介绍了量子化学的发展简史 并且阐述了文章所要研究的问题以及研究价值。第二章就文章的研究内容对电 离势和电子亲和势及氢键相关知识做了简单介绍。第三章就本文主要的研究依 据-各种相关计算方法进行了简明扼要的介绍。前三章主要概括了本文工作的 理论背景、理论依据，为我们的研究提供了可靠的理论基础。 在前三章的理 论基础上，第四章是在对碱基结合了蛋白质之后其电性如何变化和这种变化又 会对基因的突变产生什么样的影响的疑问的基础上展开的。本文采用 B3LYP 密 度泛涵理论对胞嘧啶单体以及胞嘧啶和甲酰胺单体组成的氢键络合物体系在得 失电子过程中结构和能量的变化进行了分析，并计算了体系的电离势和电子亲 和势。络合物的结构在得失电子的过程中都会发生变化。不同的是失去电子对 分子间结构的影响比较大，而得到电子会使分子间和分子内的结构都发生变化。 另外，胞嘧啶和甲酰胺之间的氢键作用增强了体系的绝热电离和绝热亲和电子 的能力，而对垂直电离和垂直亲和电子的能力则对不同的络合物有不同的影响。第五章是在第四章工作的基础上将甲酰胺分子的数量增加到四个，由于 DNA 所处的周围环境以及分子体系中参与的大量原子等的复杂性以及氨基酸侧链与 DNA 碱基之间形成的多重氢键可以通过多个途径改变核苷酸中碱基的电性，所 以本文采用 B3LYP 密度泛涵理论对胞嘧啶和多个甲酰胺组成的氢键络合物体系 的电离势和电子亲和势进行了计算。同样分析了结构、能量以及电离势和电子 亲和势的变化。从能量的角度来看。络合物得到或者失去一个电子都会使体系 变得不稳定，并且正离子不稳定的程度要大于阴离子的。 第六章是在第五章 工作的基础上将甲酰胺分子的数量继续增加，直到甲酰胺分子可以在胞嘧啶周 围形成一个封闭侧链。然后在 B3LYP/6-31G(d)基组水平上对胞嘧啶和多个甲酰 胺氢键络合物 C-Fn(n=2-7)进行优化。胞嘧啶结构最引入注意的是由氢键作用 导致的胞嘧啶环上 键和氨基氮原子的孤电子对之间相互作用加强引起了 C4- N7 键的缩短。最显著的延长的键是 Cl-08，是典型的 C-O-键，可以看成单键而 非双键。胞嘧啶上的电荷分布表明了除了氧原子以外，其他原子电荷变化相对 较小，在烯醇式结构中存在着羰基，导致了在氧原子上负电荷的相对增加。 通过对以上体系的研究，我们发现 DNA 碱基与肽链之间的电离势和电子亲和势 及氢键作用对碱基的结构和电性有不可忽视的影响，这种影响势必又会影响到 DNA 在生物体内的活动。希望我们的研究对相同领域的研究者能够提供有价值的参考。 DNA 作为遗传信息储存和转移的载体在生物进化以及生物功能实现上具有至关 重要的作用。然而，值得注意的是 DNA 所有生物功能的实现，例如 DNA 的复制、 修复与重组，必须依赖与蛋白质的相互作用(DNA-蛋白质相互作用)。而蛋白质 与核苷酸之间的氢键在 DNA 修复氧化及断裂过程中起着决定性的作用；氨基酸 侧链与 DNA 碱基之间形成的多重氢键可以通过多个途径改变核苷酸中碱基的电 性，这对研究 DNA 和 RNA 突变很有价值。碱基的电性在 DNA 和 RNA 的突变过程 中起着重要的作用。例如：高能辐射引起的 DNA 和 RNA 突变的第一步就是在核 苷链上某些部位形成正负离子；DNA 碱基电离势的强弱是 DNA 双链被各种辐射 和氧化因子氧化的重要因素。电离势和电子亲和势作为衡量原子和分子得失电 子能力强弱的物理量，对其实验测量和理论计算具有十分重要的现实意义。很 多研究原子和分子的电离势和电子亲和势的理论和实验应运而生。本文的重点 就是从量子化学的角度研究 DNA-蛋白质相互作用中的电离势和电子亲和势及氢 键作用。 全文包括六章。第一章为前言，介绍了量子化学的发展简史并且阐 述了文章所要研究的问题以及研究价值。第二章就文章的研究内容对电离势和 电子亲和势及氢键相关知识做了简单介绍。第三章就本文主要的研究依据-各 种相关计算方法进行了简明扼要的介绍。前三章主要概括了本文工作的理论背 景、理论依据，为我们的研究提供了可靠的理论基础。 在前三章的理论基础 上，第四章是在对碱基结合了蛋白质之后其电性如何变化和这种变化又会对基 因的突变产生什么样的影响的疑问的基础上展开的。本文采用 B3LYP 密度泛涵 理论对胞嘧啶单体以及胞嘧啶和甲酰胺单体组成的氢键络合物体系在得失电子 过程中结构和能量的变化进行了分析，并计算了体系的电离势和电子亲和势。 络合物的结构在得失电子的过程中都会发生变化。不同的是失去电子对分子间 结构的影响比较大，而得到电子会使分子间和分子内的结构都发生变化。另外， 胞嘧啶和甲酰胺之间的氢键作用增强了体系的绝热电离和绝热亲和电子的能力， 而对垂直电离和垂直亲和电子的能力则对不同的络合物有不同的影响。 第五 章是在第四章工作的基础上将甲酰胺分子的数量增加到四个，由于 DNA 所处的 周围环境以及分子体系中参与的大量原子等的复杂性以及氨基酸侧链与 DNA 碱 基之间形成的多重氢键可以通过多个途径改变核苷酸中碱基的电性，所以本文 采用 B3LYP 密度泛涵理论对胞嘧啶和多个甲酰胺组成的氢键络合物体系的电离 势和电子亲和势进行了计算。同样分析了结构、能量以及电离势和电子亲和势 的变化。从能量的角度来看。络合物得到或者失去一个电子都会使体系变得不 稳定，并且正离子不稳定的程度要大于阴离子的。 第六章是在第五章工作的 基础上将甲酰胺分子的数量继续增加，直到甲酰胺分子可以在胞嘧啶周围形成 一个封闭侧链。然后在 B3LYP/6-31G(d)基组水平上对胞嘧啶和多个甲酰胺氢键 络合物 C-Fn(n=2-7)进行优化。胞嘧啶结构最引入注意的是由氢键作用导致的 胞嘧啶环上 键和氨基氮原子的孤电子对之间相互作用加强引起了 C4-N7 键的 缩短。最显著的延长的键是 Cl-08，是典型的 C-O-键，可以看成单键而非双键。 胞嘧啶上的电荷分布表明了除了氧原子以外，其他原子电荷变化相对较小，在 烯醇式结构中存在着羰基，导致了在氧原子上负电荷的相对增加。 通过对以 上体系的研究，我们发现 DNA 碱基与肽链之间的电离势和电子亲和势及氢键作 用对碱基的结构和电性有不可忽视的影响，这种影响势必又会影响到 DNA 在生 物体内的活动。希望我们的研究对相同领域的研究者能够提供有价值的参考。 DNA 作为遗传信息储存和转移的载体在生物进化以及生物功能实现上具有至关重要的作用。然而，值得注意的是 DNA 所有生物功能的实现，例如 DNA 的复制、 修复与重组，必须依赖与蛋白质的相互作用(DNA-蛋白质相互作用)。而蛋白质 与核苷