芳香族氨基酸的结构和振动性质研究

论文摘要

对分子振动光谱的研究是研究分子性质的一个重要的工具。用谱学方法研究孤立或周围环境稳定的生物大分子如氨基酸和核酸碱基等,对澄清这些生物大分子在生物体中的功能有重要意义。目前实验中普遍采用红外光谱和拉曼光谱两种方法,由于实验研究中标记多原子分子特别是生物大分子的实验谱十分困难,通过理论计算给出其振动谱,对理解实验测量谱和预言新的谱有重要意义。在理论计算方面主要包括较为精确的量子化学计算和经典分子动力学方法,其中量化计算包括半经验方法和从头计算方法,比如HF和DFT方法。论文主要内容如下:（1）.运用Gaussian 03,给出了三种孤立的芳香族氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸）其及在水溶液中的分子结构,并计算了孤立的苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸分子及其在水溶液中的苯丙氨酸分子、色氨酸分子、酪氨酸分子的振动谱并详细分析了其所有的振动模式。其中苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸的振动模式分别为63、75、66种。同时比较了孤立的苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸分子及在水溶液中的苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸分子的振动模式和频率差异。计算结果能够很好再现实验测量谱,对目前实验还未能给出的振动模式和频率做了补充。（2）.氨基酸是蛋白质的基本结构单位或构件分子,生物体内构成蛋白质的氨基酸,除脯氨酸是一种α-亚氨基酸外,其余的都是α-氨基酸,除没手性碳原子的甘氨酸外其它蛋白质氨基酸在天然蛋白质中均为L-型氨基酸。氨基酸同时含有氨基和羧基,是两性电解质,在水溶液或结晶内基本上均以两性离子或偶极离子的形式存在。运用Gaussian 03,给出了L-酪氨酸及其对应异构体D-酪氨酸的基态最稳定的结构,计算了L-酪氨酸、D-酪氨酸分子的振动谱并分析了其66种振动模式。结果表明L-酪氨酸、D-酪氨酸的振动模式和频率非常的相似。红外光谱和拉曼光谱也非常接近。计算结果能够很好地再现实验测量谱,对目前实验还未能给出的振动模式和频率做了补充。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 理论基础
• 1.2.1 密度泛函理论基础
• 1.2.2 密度泛函理论方法
• 1.2.3 从头算方法
• 1.2.4 半经验量子化学方法
• 第二章孤立和水溶液中的芳香族氨基酸分子结构和振动性质研究
• 2.1 苯丙氨酸
• 2.1.1 苯丙氨酸的理论模型和计算方法
• 2.1.2 苯丙氨酸的计算结果与讨论
• 2.2 色氨酸
• 2.2.1 色氨酸的理论模型和计算方法
• 2.2.2 色氨酸的计算结果与讨论
• 2.3 酪氨酸
• 2.3.1 酪氨酸的理论模型和计算方法
• 2.3.2. 酪氨酸的计算结果与讨论
• 2.4 小结
• 第三章 L-酪氨酸,D-酪氨酸的结构确定和振动性质研究
• 3.1 L-酪氨酸,D-酪氨酸的理论模型和计算方法
• 3.2 L-酪氨，酸D-酪氨酸的计算结果与讨论
• 3.3 小结
• 第四章 论文总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文