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《環(huán)肽納米管作為跨膜水通道分子設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、環(huán)肽納米管作為跨膜水通道的分子設(shè)計(jì)中文摘要跨膜水通道在生物體內(nèi)和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可或缺的重要作用，探究水在這些微孔道中的動(dòng)力學(xué)特性有助于在理解生物活性、設(shè)計(jì)新型滲濾材料和納米器件等。受限在在納米尺度的管腔中的水分子在結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)性能上都同宏觀下有很大差別。本文設(shè)計(jì)了一系列由D。L．交替肽環(huán)平行堆疊形成的納米管，即環(huán)肽納米管(cyclicPeptideNanoTubes，PNTs)，并將其嵌入生物膜中以模擬跨膜水通道，探究水在此類(lèi)納米跨膜通道中的結(jié)構(gòu)、能量效應(yīng)和傳輸性能等。50rls的分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬發(fā)現(xiàn)水分子在跨膜環(huán)八肽8×(WD4／
2、POPE中的分布以一種新奇的1．2．1．2file存在，形成了一種奇特的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)完全不同于其他的水鏈形式。Thepotentialofmeanforce(PMF)分析表明形成這種奇特結(jié)構(gòu)的主要原因是管壁的幾何造型所囿。計(jì)算發(fā)現(xiàn)在兩側(cè)管口附近水分子呈現(xiàn)強(qiáng)的偶極定向作用，水鏈的偶極在兩側(cè)相對(duì)。在管中某個(gè)位置出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，氫鍵網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)D．缺陷。設(shè)計(jì)了三個(gè)長(zhǎng)度相等但管徑各異的跨膜聆汀體系，8×(WD悶．4,JPOPE，高精度的MD模擬分析得到了三種管徑中的水鏈結(jié)構(gòu)和微觀動(dòng)力學(xué)性能。分別呈現(xiàn)單鏈，1．2．1．2file和接近本體水的結(jié)構(gòu)，水分
3、子間的運(yùn)動(dòng)相關(guān)系數(shù)分別為O．4、O．2和0．03。水分子個(gè)體的和水鏈集合坐標(biāo)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)均為無(wú)偏的布朗過(guò)程，從均方位移VS時(shí)間間隔之間良好的線性關(guān)系計(jì)算得到了三種不同管徑的PNTs中的擴(kuò)散系數(shù)和傳輸系數(shù)。此外，對(duì)在給體系施加了一定強(qiáng)度的跨膜滲透壓，實(shí)施了非平衡MD模擬，獲得了凈的水流速(，)及與平衡MD模擬得到的相一致的滲透?jìng)鬏斚禂?shù)融。分析了三種管徑的PNTs中的滲透?jìng)鬏斚禂?shù)融和擴(kuò)散傳輸系數(shù)肌的比值慨／Pd)。分別設(shè)計(jì)了五個(gè)管徑相同管長(zhǎng)不同的跨膜PNTs鼢(WD?！疨OPE，k=6，7，8，9，10和不同膜厚度的8×(WD薩加crane體系
4、。MD模擬表明A隨管長(zhǎng)∞)的變化規(guī)律為(~r‘0)，而不是宏觀的反比或普遍認(rèn)可的無(wú)關(guān)。能量分析發(fā)現(xiàn)在PNT內(nèi)部存在若干水分子的能壘，其高度約為～3b丁，這合理解釋了肼與上的平方反比關(guān)系。肌同管長(zhǎng)的關(guān)系為～Z正8，這與由水在管中奇特的1．2．1．2結(jié)構(gòu)相吻合。在模擬所及的精度內(nèi)，這兩個(gè)參數(shù)對(duì)三皆為平方反比關(guān)系，且其比值大約為一常數(shù)。對(duì)三個(gè)不中文摘要環(huán)肽納米管作為跨膜水通道的分子設(shè)計(jì)同膜厚度的PNTs的另一系列模擬發(fā)現(xiàn)水傳輸同外界膜厚度無(wú)關(guān)，這是由于膜對(duì)管中水的作用力太弱所致。對(duì)水傳輸起決定作用的是膜的種類(lèi)而不是其厚度。兩組參數(shù)，傳輸速率和擴(kuò)散
5、系數(shù)，以及flow和netflux，都常用來(lái)描述水流的方法。本文從純數(shù)學(xué)上首次推導(dǎo)了一個(gè)聯(lián)系兩組參數(shù)的方程，并在碳納米管中進(jìn)行了驗(yàn)證。MD模擬的結(jié)果同公式預(yù)測(cè)結(jié)果高度吻合?？捎纱朔匠踢M(jìn)一步導(dǎo)出了flow和netflux同溫度壓強(qiáng)的關(guān)系。關(guān)鍵詞：跨膜通道；水傳輸；環(huán)肽納米管；分子動(dòng)力學(xué)模擬Il作者：劉健指導(dǎo)教師：樊建芬(教授)MolecularModellingofTransmembraneWaterChannelsBasedonCyclicPeptideNanotubesAbstractTransmembranewaterchannelsp
6、layfundamentalrolesinorganismsaswellasinindustrialapplications．，nledynamicsofwateracrossnanoehannelshassignificantimplicationsforboththeunderstandingofbiologicalactivitiesanddesigningofnewfiltrationmaterialsnovelnanofluidic、machines．Watermoleculesconfinedinsuchnanoscalecha
7、nnelsusuallyexhibitthebehaviorsdifferentfromthoseinbulksystems．Inthisthesis，aseriesofregularizedcyclicD,L—peptidesinaB-sheetfoldednanotubeembeddedinthePOPElipidbilayerwereemployed,toapproachthestructures，energicalprofiles，andtransportbehaviorsofwaterconfinedinnanochannels．
8、ThedistributionprofileofwatermoleculesalongthetransmembranePNTs8x(WL)n：-3As／POPEaxispropo
