本文關(guān)鍵詞：礦物粉塵與微生物壁膜結(jié)構(gòu)分子相互作用模擬研究

  更多相關(guān)文章： 礦物粉塵 壁膜結(jié)構(gòu)分子 界膜作用 分子模擬 電子傳遞

【摘要】：分子模擬以其在分子尺度上的可視性已成為界面作用研究中的一項重要的研究手段。本文通過蒙特卡洛、分子動力學(xué)、量子化學(xué)等三種計算模擬手段,模擬了微生物細(xì)胞壁膜生物分子(甘氨酸、絲氨酸、谷氨酸、精氨酸、肽聚糖、類脂A、磷脂)在常見大氣污染物礦物(方解石、石英、蒙脫石)表面的吸附及電子傳遞過程,以期為微生物在礦物表面的粘附及生長提供理論依據(jù)。蒙特卡洛的計算結(jié)果表明,生物分子在蒙脫石、石英、方解石表面均能穩(wěn)定的吸附。且方解石與生物分子的相互作用要強于蒙脫石,蒙脫石強于石英。生物分子在蒙脫石和石英表面的吸附強弱表現(xiàn)一致。Lipid A最強,磷脂作用最弱,氨基酸團簇和PDG的作用大致相當(dāng)。方解石組各生物分子的作用強弱順序為GlyPDGLipid AArgPhospholipidSerGlu。分子動力學(xué)的計算結(jié)果表明,石英和蒙脫石主要通過硅氧四面體和鋁氧八面體端面上的氧原子發(fā)生作用。方解石主要是鈣離子和碳酸根離子的氧原子發(fā)生作用。氨基酸團簇參與作用的基團主要是氨基、羧基及亞甲基;磷脂分子主要是磷酸根基團和磷酸甘油酯的酯鍵;Lipid A的主要作用基團為氨基葡萄糖上的磷酸根基團及脂肪酸鏈上的亞甲基;PDG的作用基團為四肽尾上的肽鍵及N-乙酰葡萄糖胺。通過相互作用前后作用體系的非價鍵能變化,確定了在相互作用過程中主要的作用力。計算結(jié)果表明,在與蒙脫石和石英作用過程中,中性的氨基酸團簇(甘氨酸和絲氨酸)以范德華力為主,酸性和堿性氨基酸團簇以靜電作用力為主。類脂A和磷脂分子以范德華力為主。在與方解石作用過程中,7種生物分子都是靜電作用力起絕對主導(dǎo)作用。量子化學(xué)計算結(jié)果表明,礦物結(jié)構(gòu)和生物分子的部分基團上均存在較離域的容易失去的電子。在相互作用過程中,礦物和生物分子之間存在電子傳遞。電子傳遞的多少和相互作用的強弱存在一定的相關(guān)性�？傮w來講,相互作用越強烈,電子傳遞量越多。電子傳遞也主要集中在生物分子活性基團和礦物結(jié)構(gòu)的作用原子之間。
【關(guān)鍵詞】：礦物粉塵 壁膜結(jié)構(gòu)分子 界膜作用 分子模擬 電子傳遞
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD714.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 大氣顆粒物污染現(xiàn)狀及其危害10-14
• 1.1.1 大氣顆粒物組成及其地域特征11-13
• 1.1.2 可吸入礦物細(xì)顆粒與人體健康13-14
• 1.2 礦物細(xì)顆粒與微生物相互作用研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 礦物與生物分子相互作用研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 礦物與生物分子相互作用實驗研究16-17
• 1.3.2 礦物與生物分子相互作用的分子模擬研究17-18
• 1.4 課題來源、選題依據(jù)及意義18-19
• 1.5 主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點19-21
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.5.2 本課題的創(chuàng)新之處20-21
• 2 分子模擬方法、模型構(gòu)建及模擬計算過程21-33
• 2.1 分子模擬方法21-23
• 2.2 計算模型的構(gòu)建及優(yōu)化23-31
• 2.2.1 微生物壁膜結(jié)構(gòu)分子的選取及建模23-27
• 2.2.2 礦物結(jié)構(gòu)的選擇和模型構(gòu)建27-28
• 2.2.3 計算模型的優(yōu)化28-31
• 2.3 模擬計算過程及參數(shù)設(shè)置31-33
• 3 壁膜結(jié)構(gòu)分子在礦物表面的吸附33-49
• 3.1 生物分子在蒙脫石表面的吸附33-38
• 3.1.1 吸附作用強弱及相互作用位點33-36
• 3.1.2 相互作用前后的能量變化36-38
• 3.2 生物分子在石英表面的吸附38-42
• 3.2.1 吸附作用強弱及相互作用位點38-41
• 3.2.2 相互作用前后的能量變化41-42
• 3.3 生物分子在方解石表面的吸附42-47
• 3.3.1 吸附作用強弱及相互作用位點42-45
• 3.3.2 相互作用前后的能量變化45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 礦物與壁膜結(jié)構(gòu)分子之間的電子傳遞49-66
• 4.1 礦物結(jié)構(gòu)和生物分子的電子局域函數(shù)49-52
• 4.2 三種礦物結(jié)構(gòu)和生物分子活性基團的態(tài)密度分析52-58
• 4.3 礦物與生物分子在相互作用前后Mulliken布居分析58-65
• 4.3.1 蒙脫石與生物分子作用前后Mulliken布居分析58-62
• 4.3.2 石英與生物分子作用前后Mulliken布居分析62
• 4.3.3 方解石與生物分子作用前后Mulliken布居分析62-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果83

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本文編號：638978