基于量子化学运用树步法对糖类结构的研究

论文摘要

生物分子的功能由其结构所决定,即生物分子在实现其生理功能过程中,必须具备特定的空间立体结构。分析它的稳定结构和影响其结构稳定的因素,对于理解生物体中的合成和分解等过程有重要的指导意义。核心五糖作为N-糖链连接的糖蛋白的重要组成部分,是理想的理论模拟模型。N-聚糖对糖蛋白的潜在应用前景至关重要,但其结构的多样性和不稳定性严重限制了其进一步的研究。本文通过树步法对N-聚糖中二糖和三糖分子进行了结构搭建,并用密度泛函理论结合适合的量子化学基组对分子初始结构做优化和能量、频率计算,得到它们低能量的稳定构型,对得到的构型进行光谱分析,得到它们的结构特点,在此基础上通过三种方式的构建,最终搭建了核心五糖构型,并对搭建的五糖构型进行优化计算得到合理的低能量的稳定构型。具体来说,主要做了下内容,首先应用树步法研究了N-聚糖中核心五糖的重要组成部分聚乙酰氨葡糖二糖和甘露β（1,4）乙酰氨葡糖二糖的结构,根据它们的结构特点,首先确定它们的糖苷键类型,然后分析氢键可能的类型并把它们以上部和下部氢键进行区分,根据上下部氢键来组合搭建分子的初始构型。在建立初始构型后,进行了结构优化、能量和频率计算,能量和红外振动特征均与文献中实验和理论数值相符。此外,还发现了五种新的低能量结构,它们都没有被传统的构象搜索所发现;其次运用树步法分析了甘露二乙酰氨葡糖三糖和甘露三糖的结构,搭建了它们的分子构型,能量和红外振动特征均与文献中实验和理论数值相符。并在最后成功搭建了核心五糖的分子构型,在后续的能量与光谱计算发现,相较于传统的分子构型优化计算的结果,我们得到了能量更低结构更全面的分子构型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究内容
•   1.3 研究意义
•   参考文献
• 第二章 计算方法简介
•   2.1 分子模拟
•     2.1.1 第一性原理方法
•     2.1.2 密度泛函理论
•   2.2 量子化学计算
•     2.2.1 基组
•     2.2.2 结构优化单点能零点能光谱频率分析
•   2.3 树步法介绍
•   参考文献
• 第三章 运用树步法研究糖蛋白中二糖的结构
•   3.1 前言
•   3.2 计算方法
•   3.3 结果和讨论
•     3.3.1 聚乙酰氨葡糖二糖结构
•     3.3.2 甘露β（1,4）乙酰氨葡糖二糖结构
•     3.3.3 优化结构的能量和光谱分析
•   3.4 本章小结
•   参考文献
• 第四章 树步法预测三糖和核心五糖结构的应用研究
•   4.1 前言
•   4.2 计算方法
•   4.3 结果和讨论
•     4.3.1 搭建甘露二乙酰氨葡糖三糖
•     4.3.2 甘露三糖的结构与搭建
•     4.3.3 光谱特性与文献报道的理论预测和实验值的比较
•   4.4 五糖的搭建和分析
•   4.5 本章小结
•   参考文献
• 第五章 总结与展望
• 附录 A 二糖的详细数据
• 附录 B 三糖和五糖的结构与数据
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高建明

导师: 陈冬

关键词: 糖类结构,树步法,光谱分析

来源: 河南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 河南大学

分类号: Q50

总页数: 80

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