氧化還原類蛋白質(zhì)在納米材料表面的固定化在生物傳感器和生物燃料電池領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。研究氧化還原類蛋白質(zhì)在不同納米材料表面的吸附機理,揭示材料表面功能化對蛋白吸附影響的一般規(guī)律,對于提高蛋白質(zhì)在不同納米材料表面的固定化效率、酶活性具有十分重要的意義,可為設(shè)計、開發(fā)高效率、低成本的酶生物燃料電池和高靈敏度的酶生物傳感器提供實用的理論指導(dǎo)。本論文采用并行回火蒙特卡洛(parallel tempering Monte Carlo,PTMC)與全原子分子動力學(xué)(all-atom molecular dynamics,AAMD)相結(jié)合的多尺度模擬方法研究了疣孢漆斑菌膽紅素氧化酶(Myrothecium verrucaria Bilirubin oxidase,Mv BOx)、太平洋電鰩乙酰膽堿酯酶(Torpedo californica acetylcholinesterase,Tc ACh E)在氨基和羧基封端自組裝膜(self-assembled monolayers,SAMs)、石墨烯(graphene,GRA)、氧化石墨烯(graphene oxide,GO)、還原氧化石墨烯(reduc...

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要簡稱對照表
第一章 緒論
    1.1 蛋白質(zhì)吸附與納米材料
        1.1.1 蛋白質(zhì)界面吸附簡介
        1.1.2 納米材料簡介
            1.1.2.1 石墨烯、石墨烯氧化物及其功能化
            1.1.2.2 碳納米管及其功能化
            1.1.2.3 自組裝單層膜
    1.2 酶生物傳感器和生物燃料電池
        1.2.1 酶促生物傳感器和生物燃料電池簡介
        1.2.2 酶促生物傳感器和生物燃料電池的運行與開發(fā)
    1.3 氧化還原蛋白/酶及其在生物傳感和生物燃料電池中的應(yīng)用
        1.3.1 氧化還原酶性質(zhì)
        1.3.2 氧化還原酶在生物傳感器和生物燃料電池中的應(yīng)用
    1.4 蛋白質(zhì)界面吸附的模擬方法與模型
        1.4.1 模擬方法
            1.4.1.1 溫度副本交換蒙特卡洛
            1.4.1.2 哈密頓副本交換蒙特卡洛
            1.4.1.3 準(zhǔn)動力學(xué)
            1.4.1.4 副本交換分子動力學(xué)
            1.4.1.5 TIGER2A
            1.4.1.6 PSOVina
        1.4.2 蛋白質(zhì)模型
            1.4.2.1 膠體模型
            1.4.2.2 粗�；Ｐ�
            1.4.2.3 全原子模型
        1.4.3 表面模型
            1.4.3.1 帶電表面
            1.4.3.2 疏水表面
            1.4.3.3 親水表面
            1.4.3.4 響應(yīng)性表面
    1.5 選題意義及研究內(nèi)容
第二章 膽紅素氧化酶在帶電自組裝膜表面吸附的多尺度模擬研究
    2.1 引言
    2.2 模型與模擬方法
        2.2.1 膽紅素氧化酶
        2.2.2 并行回火蒙特卡洛
        2.2.3 全原子分子動力學(xué)
    2.3 模擬結(jié)果分析與討論
        2.3.1 Mv BOx的吸附取向和T1 銅位點與自組裝膜表面的距離
        2.3.2 MvBOx在帶電自組裝表面上的吸附取向分布
        2.3.3 MvBOx與自組裝膜表面的相互作用能和吸附位點
        2.3.4 MvBOx在帶電自組裝膜表面的吸附構(gòu)象
            2.3.4.1 RMSD、RMSF、疊合結(jié)構(gòu)和DSSP
            2.3.4.2 回轉(zhuǎn)半徑、偏心率和偶極
    2.4 本章小結(jié)
第三章 分子模擬研究膽紅素氧化酶在石墨烯及其氧化物表面的吸附行為
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 蛋白質(zhì)和表面
        3.2.2 并行回火蒙特卡洛
        3.2.3 全原子分子動力學(xué)
        3.2.4 蛋白質(zhì)取向定義
    3.3 模擬結(jié)果與分析討論
        3.3.1 Mv BOx在 GO/RGO/GRA的吸附取向
        3.3.2 Mv BOx在 GO/RGO/GRA表面上的吸附取向分布和相互作用能
        3.3.3 Mv BOx與 GO/RGO/GRA表面的吸附位點及其相互作用作用能
        3.3.4 Mv BOx在 GO/RGO/GRA表面的吸附構(gòu)象
            3.3.4.1 RMSD、RMSF、靜電偶極和疏水偶極
            3.3.4.2 回轉(zhuǎn)半徑、偏心率和疊合結(jié)構(gòu)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 分子模擬研究乙酰膽堿酯酶在帶電自組裝膜表面的吸附行為
    4.1 引言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 蛋白/酶
        4.2.2 表面模型
        4.2.3 并行回火蒙特卡洛
        4.2.4 全原子分子動力學(xué)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 相互作用能和吸附取向
        4.3.2 Tc ACh E活性位點通道
        4.3.3 關(guān)鍵吸附位點
        4.3.4 蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定性
            4.3.4.1 RMSD,RMSF和靜電偶極
            4.3.4.2 回轉(zhuǎn)半徑、離心率和疊合結(jié)構(gòu)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 乙酰膽堿酯酶在功能化碳納米管表面吸附的多尺度計算機模擬研究
    5.1 引言
    5.2 模型和模擬方法
        5.2.1 蛋白質(zhì)和表面模型
        5.2.2 并行回火蒙特卡洛
        5.2.3 全原子分子動力學(xué)
        5.2.4 蛋白質(zhì)取向表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 相互作用能和吸附取向
        5.3.2 Tc ACh E活性位點通道
        5.3.3 關(guān)鍵吸附位點
        5.3.4 蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定性
            5.3.4.1 RMSD、RMSF、靜電偶極和疏水偶極
            5.3.4.2 回轉(zhuǎn)半徑、離心率和疊合結(jié)構(gòu)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士/碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3757250