系列小分子与碱基尿嘧啶间氢键相互作用的理论研究

核酸碱基尿嘧啶分子可以使用3个不同位点与其他分子形成多种类型的分子间氢键.笔者使用密度泛函理论B3LYP/6-31＋G（d,p）方法优化得到了系列小分子与尿嘧啶分子形成的31个氢键复合物的稳定结构,进而使用MP2/aug-cc-pVTZ方法计算了这些氢键复合物的结合能.研究结果表明,尿嘧啶分子更倾向作为氢键给体与小分子形成氢键.尿嘧啶分子最易使用1号位点与小分子形成氢键复合物,最不易使用2号位点形成氢键复合物.甲基取代小分子氢键受体上的氢原子会使氢键强度变强.为了深入理解这些氢键复合物体系中氢键作用的本质,还使用B3LYP/6-31G（d,p）方法进行了自然键轨道（NBO）分析计算.自然键轨道（NBO）分析表明,大部分氢键复合物满足二阶相互作用稳定化能之和越大,结合能绝对值越大,结合得越稳定的原则,说明共价作用在这些氢键作用中起重要作用.     

C6H5O─H…X分子间氢键的理论研究

在B3LYP/6-311++G(3df,2p)理论水平上,对C6H5O─H…X(X=H2O、HCOH、CH3COCH3、NH3、CH2NH、HCN)氢键体系进行几何结构优化与振动频率计算,利用计算所得的稳定构型,在相同基组水平上进行自然键轨道(NBO)分析,同时应用AIM 2000程序计算6个复合物中氢键临界点的拓扑参数.结果表明,C6H5O─H…X体系存在较强的O─H…O与O─H…N氢键,氢键的形成使H─O伸缩振动频率明显红移.氢键相互作用的稳定化能主要来源于O、N原子的孤对电子和电子受体C6H5OH中参与形成氢键的O─H反键轨道相互作用.AIM分析得到C6H5O─H…X复合物中氢键相互作用以静电作用占主导地位.     

DNA甲基化异常与人类肿瘤

DNA甲基化是表遗传学上研究最深入的一种机制,是一种酶介导的化学修饰过程,在DNA的某些碱基上增加一个甲基.在人类的肿瘤中都可以发现不同程度的DNA异常甲基化现象.介绍DNA甲基化在基因表达中的作用及其抑制基因转录、表达的机理,尤其发生在抑癌基因CpG岛和其他相关基因的甲基化异常与肿瘤发生、演进的关系,甲基化的检测方法以及去甲基化在肿瘤治疗方面的应用前景.     

HCHO与HNO二聚体、三聚体蓝移氢键的研究

运用量子化学从头算(MP2)的方法,在6-311 G(d,p),6-311 G(2df,2p),6-311 G(3df,3pd), aug-cc-pVDZ,aug-cc-pVTZ5种基组下对HCHO 与HNO 二聚体、三聚体中蓝移氢键进行研究.研究表明:这4种 复合物中,都有C(N)—H…O 蓝移氢键形成,并且C(N)—H 键收缩且相关震动频率蓝移超过87cm-1.电子密度 拓扑分析表明:所有复合物存在环键点,是正常氢键.自然键轨道(NBO)分析表明:3个主要原因导致这些蓝移氢 键的形成:① 分子间超共轭作用比较小,可以忽略;② 分子内超共轭作用的减小导致σ*(C—H)和σ*(N—H)占 据的减小;③ 存在一定程度的重杂化.     

精氨酸侧链与生物小分子间离子氢键强度的快速计算

提出了1种快速模拟生物分子间离子氢键作用的新方法,并将该方法用于计算模拟带有1个正电荷的精氨酸侧链与甘氨酸二肽分子、碱基尿嘧啶分子、碱基胸腺嘧啶分子等中性分子间的N—H…O=C离子氢键相互作用.计算结果表明:新方法可以快速计算带电精氨酸侧链分子和甘氨酸二肽分子、碱基尿嘧啶分子、碱基胸腺嘧啶分子间形成的N—H…O=C离子氢键的平衡氢键键长和分子间相互作用能;得到的平衡氢键键长与从头计算MP2/6-31+G(d,p)方法得到的平衡氢键键长的绝对偏差均小于0.005nm;分子间相互作用能与从头计算MP2.5/CBS方法得到的分子间相互作用能的绝对误差均小于8.2kJ/mol,相对偏差均小于5.5%;在同等计算条件下,新方法的计算效率比从头计算方法快数千倍以上.这些结果表明新方法准确快捷,在生物大分子体系的分子模拟领域有潜在应用价值.     

甘氨酸与6-硫嘌呤氢键作用的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31+G*水平上对6-硫嘌呤与甘氨酸氢键作用的几何结构、电子结构、红外光谱等性质进行了研究,并在B3LYP/6-311++G**水平上做单点能计算.得到6-硫嘌呤与甘氨酸氢键作用的选择性为:4123,稳定性顺序与氢键作用顺序一致.二聚物在298.15 K时分布分数为:35%(1)、2%(2)、1%(3)、62%(4),与稳定性顺序一致.自然键轨道(NBO)分析表明氢键质子给体X-H键长变化与轨道间作用的"伸长效应"和轨道杂化重优的"收缩效应"有关,同时,利用H-index对氢键类型进行归属.AIM电子密度拓扑分析表明,Y…H间存在键鞍点,且电子密度和Laplacian量都落在氢键范围之内.     

碱基与氨基酸二肽间的氢键相互作用

对于碱基-蛋白质之间的相互作用,氢键的形成及断裂起着重要的作用.选取7种氨基酸二肽和3种碱基,以它们之间形成单根氢键的体系为研究对象,在ab initioB3LYP/6-311++G(d,p)水平下进行结构优化,MP2/6-311++G(d,p)水平下进行能量的计算.同时应用ABEEMσπ/MM方法优化结构和计算能量.通过改变氢键相互作用区域的静电相互作用参数kH-bond和形成氢键的氢原子与其受体原子的孤对电子之间距离Rlp,H来拟合函数kH-bond(Rlp,H).用所得函数对选取的复合物进行结合能计算,其结果与ab initio方法所得的结果符合的很好.     

三-(五氟苯基)咔咯锰配合物与DNA碱基的相互作用理论研究

采用DFT/B3LYP方法对三-(五氟苯基)咔咯锰配合物(TPFC)Mn(Ⅲ)与DNA的4种碱基以及碱基对的轴向配位性质进行了理论研究. 计算结果表明:以相同碱基的不同原子作为配位原子时,与(TPFC)Mn(Ⅲ)的配位能力不同,其中氧原子的配位能力强;(TPFC)Mn(Ⅲ)主要以插入的方式与A=T和C≡G碱基对结合;无论是插入结合,还是外部结合,A=T碱基对中A的配位能力强于T,C≡G碱基对中G的配位能力强于C.     

2,6-双(N-(3'-吡啶甲基)酰胺基)吡啶与钴(Ⅱ)的配位聚合物的合成、结构与性质

以3-氨甲基吡啶和2,6-二吡啶甲酸为原料合成了多功能桥联配体2,6-双(N-(3'-吡啶甲基)酰胺基)吡啶(L),配体L和硫酸钴反应得到了一个新的配位聚合物[Co2(L)2(CH3OH)4(SO4)2]n·4n CH3OH(配合物1),通过单晶X射线衍射测试、红外光谱和元素分析对该配合物进行结构表征.结果表明,配合物1具有20-元大环的双核结构亚单元,通过配体L和SO2-4双桥联成一维双链结构,再通过链间弱的C—H…O氢键作用组装成三维的超分子.此外,对配合物1的磁性和热稳定性进行了研究.     

对乙酰氨基酚-水复合物中氢键作用的理论研究

为了解对乙酰氨基酚(AP)在水溶液中的构象,在MP2/6-311++G(d,p)水平上研究了AP与水分子通过不同种氢键作用形成的6种AP-H2O复合物.首先分析这些复合物的几何结构、能量和振动频率,然后运用分子中原子的量子理论(QTAIM)、自然键轨道理论(NBO)和定域分子轨道-能量分解分析(LMO-EDA)等理论和方法对AP-H_2O复合物中的氢键相互作用进行定性和定量分析.研究结果表明:(1)AP分子中的—CH基团与羰基氧原子之间形成的C8H8A···O2A分子内氢键在多数AP-H_2O复合物中被保留下来;(2)AW1和AW6中的分子间氢键强于其他氢键;(3)AP的羰基氧原子是最有可能与H_2O分子形成氢键的位点,第2个最有可能与H_2O分子形成氢键的位点是AP的酚羟基,前者中H_2O是质子供体,而后者中H_2O则是质子受体;(4)AP-H_2O的形成过程中,氢键作用与结构畸变都会在一定程度上决定AP-H_2O复合物的相对稳定性,但前者的作用更大.     

DNA计算及DNA计算机的研究进展

概述了DNA计算的基本原理、DNA计算的应用和DNA计算机的研究进展及存在问题，基于DNA生化反应的计算机称为DNA计算机，由于其采用一种完全不同于传统计算机的运算逻辑与存贮方式，DNA计算机在解决某些复杂问题时具有传统计算机无法比拟的优势，目前国际上关于DNA计算和DNA分子生物计算机的研究方兴未艾，极大地推进了DNA计算机的研究过程。     

DNA计算机

脱氧核糖核酸（简称DNA）是生物体内的一种具有双螺旋结构的遗传物质,用DNA可以进行运算,即构成的DNA计算机能很快地求解复杂的问题;以DNA编码为信息的载体,DNA计算机中的输入和输出设备都是DNA的,链用一系列二进制的数代表所求问题中的变量,用DNA中特有的寡核苷酸序列表示这些二进制的数,再将DNA利用分子生物和化学组装技术组装到芯片上,利用DNA杂交化学方法,排除各种代表不正确解的寡核苷酸序列,最后通过聚合酶链式反应（PCR）和各种检测技术读出保留在芯片上的DNA序列,读出的DNA序列所代表的二进制数即为所求问题的解,本文将从DNA运算过程入手,介绍DNA计算机的原理和DNA计算机的若干最新研究进展。     

DNA电脑

科学家研究发现，脱氧核糖核酸（DNA）有一种特性，能够携带生物体各种细胞拥有的大量基因物质。数学家、生物学家、化学主U万计包机专家从中得到启迪，正在合作研制未来的的液体DNA电脑。这种DNA电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，通过和酶的相互作用，将反应过程进行分子编码，对问题以新的DNA编码形式加以解答。和普通的电脑相比，DNA电脑的优点首先是体积小，但存储的信息量却超过现代世界上所有的电脑。它用于存储信息的空间仅为普通计算机的几兆分之一。其信息可存储在数以兆计的DNA链中。一升的DNA电脑只需几天…     

DNA details

Handy helpers in this week's issue include a dual-purpose device for vertical electrophoresis and electroblotting, a triple-tray gel box and news of a new patent sequence data bank.