金属离子酸碱基及水作用模式的理论探讨.doc

Liaoning Normal University (2014届) 本科生毕业论文(设计) 题 目: 金属离子与核酸碱基及水作用模式的理论探讨 学 院: 化学化工学院 专 业: 化学 班级序号: 2班23号 学 号: 20101128020047 学生姓名: 张丹 指导教师: 宫利东 2014年5月  目 录 摘要(Abstract) 1 关键词(Keywords) 1 前言 2 1 理论和计算方法 2 1.1 量子化学方法简介 2 1.2 Gaussian 09简介 3 2 计算方法 4 3. 结果与讨论 4 3.1 碱基单体的结构和电荷分布 4 3.2 金属离子与核酸碱基的复合物 5 3.2.1 结合能 7 3.2.2 电荷分布 8 3.3 金属离子与核酸碱基及水形成复合物Mn+-Base-(H2O)n的结构和结合能 11 3.3.1 Mn+-Base-(H2O)1体系构型 11 3.3.2 Mn+-Base-(H2O)2体系构型 12 3.3.3 Mn+-Base-(H2O)n体系结合能 14 3.3.4 Mn+-Base-(H2O)n体系的电荷分析 16 参考文献: 17 致谢 18  摘要:Li+?Na+?K+?Be2+?Mg2+?Ca2+与核酸碱基(A?C?G?T?U)及水的相互作用,包括复合物的结合位点?体系能量?电荷分布等?采用了B3LYP/6-311+G(d,p)?B3PW91/6-311+G(d,p)和M062X/6-311+G(d,p)三种方法对复合物进行了几何构型的优化和能量的计算,并且在HF/STO-3G水平上对几何构型进行了Mulliken电荷布局分析,并将得到的结果进行比较得出结论? 关键词: Abstract: The interaction of metal ions with nucleic acid bases impacts on many physiological processes.The interaction between different metal ions and nucleic acid?bases depends on the metal ion charges, the structure of the nucleic acid bases and different regions.In this work,the interaction among Li+/Na+/K+/Be2+/Mg2+/Ca2+ , nucleic acid bases and water has been studied by quantum chemical calculation methods,including regions, binding energy and charge distributions.We optimized the complexes and calculated the energy of the complexes with the methods of B3LYP/6-311+G(d,p)?B3PW91/6-311+G(d,p) and M062X/6-311+G(d,p), and analyzed the distribution of Mulliken charges at the HF/STO-3G level, and compared the obtained results to reach a conclusion. Keywords: metal ions;nucleic acid bases;quantum chemical calculation 前言 核酸是一种生物大分子化合物,由许多核苷酸聚合而成,存在范围广泛,所有微生物?植物细胞?动物?生物体体内都含有核酸,是生命所必需的基本物质之一?由于核苷酸的排列顺序及其化学成分的不同,又组成不同的核酸?根据其化学成分的不同,将核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),它们都是由碱基?戊糖和磷酸组成? 核酸是生物承载和传递信息的载体,在生物体的结构?功能?甚至生物催化上都有重要的作用,而这些重要作用的发挥往往离不开金属离子?金属离子与核酸碱基相互作用能够维持核酸碱基的结构和功能,这是由于磷酸骨架带有负电荷,金属离子能中和其负电,而起到稳定结构的作用,虽然碱金属离子通常与磷酸基团相互作用,但与碱基的结合会比与磷酸基团相互作用产生更为显著的影响[1]?金属离子-核酸碱基的相互作用参与了许多生理过程:如维持三倍体?四倍体DNA螺旋的稳