發(fā)布時間：2018-02-27 05:11

  本文關(guān)鍵詞： 蛋白質(zhì) 防污材料 生物污損 分子動力學(xué)模擬 吸附　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在海洋系統(tǒng)中,占據(jù)著地球上大部分的資源,當(dāng)陸地上的各種資源接近枯竭的時候,海洋自然而然地為人類提供所需。而在人類開發(fā)海洋的同時,許多的問題也逐漸呈現(xiàn)在人們的視野中。例如,海洋中某些生物的在固體表面的粘附造成設(shè)備的腐蝕與損壞,造成了不可估量的經(jīng)濟損失。海洋生物的黏附使船舶航行時的阻力增加,同時也會加快船體的腐蝕,造成巨大的經(jīng)濟損失。研究表明,當(dāng)海洋生物分泌的蛋白質(zhì)在固體表面黏附時是防止污損的最佳時期。防污涂料的應(yīng)用雖然暫時解決了生物污損所帶來的困擾,然而,某些物質(zhì)的使用卻對環(huán)境造成了一定的影響。目前,許多科研團(tuán)隊都在進(jìn)行防污材料的研究,然而,對于材料的防污機理卻沒有統(tǒng)一的認(rèn)識,因為實驗中無法觀察到微觀水平上蛋白質(zhì)與材料的作用過程。本文中,我們所應(yīng)用的是分子動力學(xué),探索微觀水平上固體表面的蛋白質(zhì)吸附行為,期望可以找到相應(yīng)的防污機理。運用分子模擬,不但可以幫助我們預(yù)測新型的防污物質(zhì),還可以大大縮減宏觀實驗中的一系列不合理過程,優(yōu)化實驗方案。本文的研究內(nèi)容如下:1.通過分子動力學(xué)模擬的方法研究貽貝蛋白在聚二甲基硅氧烷(PDMS)和全氟庚烷單層自組裝膜(C7F16-SAM)表面的吸附行為。在20ns的模擬后,貽貝蛋白最終穩(wěn)定的吸附在兩個膜表面。后期,我們對吸附過程中的貽貝蛋白的構(gòu)型、主鏈原子的波動、界面殘基、非鍵相互作用以及水分子與膜之間的均力勢進(jìn)行分析,模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過對比貽貝蛋白與膜間的相互作用能,發(fā)現(xiàn)貽貝蛋白與疏水的C7F16-SAM膜之間的結(jié)合作用比較強;而對于親水性的PDMS膜來說,由于其表面存在兩層致密的水化層,導(dǎo)致貽貝蛋白在其表面的吸附較弱。2.在聚合物表面接枝不同的物質(zhì),改變其表面的物化性質(zhì)也成為探索新型防污劑的手段。本章中,我們將含有甲基(-CH3)和羧基(-COOH)末端的有機物接枝在PDMS表面,研究表面親疏水性對貽貝蛋白吸附的影響。研究中,我們分析了貽貝蛋白的構(gòu)型、界面殘基、非鍵相互作用、膜表面與水分子間的均力勢以及水化層中水分子的動力學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明:貽貝蛋白與疏水性的CH3-SAM膜結(jié)合得更為穩(wěn)定;而對于親水性強的COOH-SAM膜來說,由于其表面存在比較穩(wěn)定的水化層,使得蛋白質(zhì)在靠近膜的過程中需要克服的能壘較大,因此,在其表面上的吸附比較松散。通過本次研究,我們還發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在膜表面吸附的強弱與膜周圍的水分子存在密切的關(guān)系,即蛋白質(zhì)的殘基與水分子在界面處爭奪作用位點。3.對于防污領(lǐng)域來說,蛋白質(zhì)的吸附方向是隨機的,我們無法通過外力因素來改變,為了消除不同的放置方向?qū)τ诘鞍踪|(zhì)吸附的影響,我們采取另外一種方法研究蛋白質(zhì)的吸附行為。本次,我們是在非平衡條件下模擬疏水蛋白吸附的過程。而本次所選擇的基質(zhì)是在二氧化硅晶體上接枝庚烷鏈(C7H14)和己醇鏈(C6H13OH)。我們對疏水蛋白施加沿Y軸負(fù)方向的力,使蛋白質(zhì)可以在膜表面運動。結(jié)果顯示:在對蛋白質(zhì)施加拉力的條件下,疏水蛋白在膜表面出現(xiàn)了"滾動"現(xiàn)象,通過對疏水蛋白的構(gòu)型、非鍵相互作用以及拉力的分析,對蛋白質(zhì)作用較強的仍然是疏水表面。
[Abstract]:In this paper , we use molecular dynamics to study the adsorption behavior of mussel protein on the surface of membrane ( C7F16 - SAM ) . In order to eliminate the influence of protein adsorption on the surface of membrane , we also found that the adsorption direction of protein on the surface of membrane is random , and we can not alter the adsorption behavior of protein by external force . In order to eliminate the influence of different placement direction on protein adsorption , we also studied the adsorption behavior of protein on the surface of membrane .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O647.3

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本文編號：1541288