本文關(guān)鍵詞：磷烯與蛋白質(zhì)相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究

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【摘要】：磷烯作為一種新興的二維納米材料,擁有獨(dú)特的褶皺蜂窩狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的電子學(xué)性質(zhì),被科學(xué)界認(rèn)為是繼石墨烯之后,一個(gè)功能更強(qiáng)大的納米材料,將有希望被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。因此,極高的應(yīng)用價(jià)值對(duì)磷烯材料本身的生物安全性提出了很高的要求,需要我們對(duì)磷烯在器官和組織層面、細(xì)胞層面和分子層面的生物兼容性作出全面性的評(píng)價(jià)。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法,從分子尺度研究磷烯與生物蛋白WW domain以及HP35之間的相互作用。1、磷烯具有一定的納米毒性,根據(jù)WW domain與磷烯接觸方式的不同,能產(chǎn)生兩種不同形式的破壞。Ⅰ、競(jìng)爭(zhēng)吸附：磷烯能夠促使原本與WW domain結(jié)合的配體PRM脫附,造成結(jié)合狀態(tài)的破壞,但是不影響WW domain本身結(jié)構(gòu)；Ⅱ、結(jié)構(gòu)破壞：磷烯能通過(guò)吸附WW domain中的第三條p單鏈,對(duì)p結(jié)構(gòu)造成破壞。此外,在沒(méi)有PRM的體系中也同樣發(fā)現(xiàn)了這種破壞。這種混合的破壞模式,說(shuō)明磷烯作為一種高性能的納米材料,在蛋白質(zhì)與材料的相互作用過(guò)程中扮演著一個(gè)靈活多變的角色,既體現(xiàn)了零維材料的競(jìng)爭(zhēng)吸附性質(zhì),又體現(xiàn)了一維材料的破壞性質(zhì)。2、磷烯除了能夠破壞β結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)以外,同樣能夠破壞含有α螺旋結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)HP35。通過(guò)比較磷烯和石墨烯對(duì)HP35結(jié)構(gòu)的破壞程度,發(fā)現(xiàn)磷烯由于不能與芳香族殘基形成π-π相互作用,其納米毒性要弱于石墨烯。這表明,磷烯很有希望作為石墨烯的一種低毒代替材料,應(yīng)用于其它領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：磷烯 納米毒性 分子動(dòng)力學(xué)模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O561
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 引言11-13
• 1.2 生物大分子與物理學(xué)13-17
• 1.2.1 生物分子結(jié)合類(lèi)型13-14
• 1.2.2 自由能與吉布斯函數(shù)14-16
• 1.2.3 水與氫鍵16-17
• 1.3 新興納米材料——磷烯17-20
• 1.4 研究方法和內(nèi)容20-22
• 2 分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)22-41
• 2.1 分子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介22-23
• 2.2 量子力學(xué)模擬方法23-27
• 2.2.1 H-F方程24-26
• 2.2.2 密度泛函理論(DFT)26-27
• 2.3 經(jīng)典力學(xué)模擬方法27-29
• 2.3.1 蒙特卡洛方法(MC)28
• 2.3.2 分子力學(xué)方法(MM)28
• 2.3.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法(MD)28-29
• 2.3.4 布朗動(dòng)力學(xué)方法(BD)29
• 2.4 分子動(dòng)力學(xué)基本原理29-30
• 2.5 運(yùn)動(dòng)方程與算法30-31
• 2.6 周期性邊界條件31-32
• 2.7 勢(shì)函數(shù)與力場(chǎng)32-37
• 2.7.1 非成鍵勢(shì)能(UVDW)33
• 2.7.2 鍵長(zhǎng)勢(shì)能(Ubond)33-34
• 2.7.3 鍵角勢(shì)能(Uangle)34-35
• 2.7.4 二面角勢(shì)能(Udihedral)35-36
• 2.7.5 庫(kù)侖能(U_(ele))36-37
• 2.7.6 其它勢(shì)能(U_(res))37
• 2.8 初始條件37
• 2.9 統(tǒng)計(jì)力學(xué)與系綜理論37-39
• 2.9.1 溫度耦合38-39
• 2.9.2 壓力耦合39
• 2.10 GROMACS簡(jiǎn)介39-41
• 3 磷烯與WW domain蛋白質(zhì)相互作用研究41-57
• 3.1 模型與方法41-43
• 3.2 磷烯對(duì)WW domain納米毒性研究43-56
• 3.2.1 競(jìng)爭(zhēng)吸附45-51
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)破壞51-56
• 3.3 小結(jié)56-57
• 4 磷烯與HP35蛋白質(zhì)相互作用研究57-64
• 4.1 模型與方法57-58
• 4.2 磷烯對(duì)HP35納米毒性研究58-60
• 4.3 磷烯與石墨烯比較研究60-63
• 4.4 小結(jié)63-64
• 總結(jié)和展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69

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