生物大分子电子密度的计算

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1、分类号UDC密级：编号：学位论文生物大分子电子密度的计算高德指导教师姓名：纪青教授河北工业大学申请学位级别：硕士论文提交日期：!QQ§生i旦学位授予单位：塑I垦三些盘生学科、专业名称：理论物理论文答辩日期：2QQ§生§月答辩委员会主席评阅人2005年6月⋯IrlLlXK人予1叭I于阻吣^生物大分子电子密度的计算摘要生物大分子在生命过程中起关键作用。对其性质的研究对于解释其在生命过程中的作用有重要意义。分子的电子密度分钷是描述分子体系性质的重要物理量，根据分子的电子密度可以分析和计算分子的各种物理性

2、质和化学性质，进而可以分析分子内或分子问的作用力等其他的分子性质。但是对生物大分子的计算比较困难，因为传统的量子化学的计算量与体系大小是四次方的关系。以目前的条件无法完成对类似于蛋白质这样的生物大分子的整体计算。但是，近视原理表明，分子中电子密度对其他区域的影响有一个有限的范围，忽略这个范围之外的电子对该点的影响，在一定条件下可以得到正确的能量和波函数。根据这个原理，本文讨论了体系结构的变化对其他区域电子密度影响的大小，并以烃链为例进行了计算，得出在烃链中结构变化影响的范围大概为4A左右。考虑到蛋

3、白质中有大量的极性基团，将蛋白质中的缓冲半径选为8A进行计算得到了连续的电子密度图，并且电子密度的导数也是连续的。实际计算也表明，在缓冲半径为6A时，得不到连续的电子密度分布。本文还提出了如何进一步的发展该方法。关键词：生物大分子，量子化学，电子密度，Gaussian03THECALCULATIONOFBIo—MOLECULES’ELECTRONDENSITYABSTRACTBio—moleculesplayimportantroleinlifeprocess．StudiesOllthemhave

4、animportantmeaningtounderstanditsfunctioninbiochemicalreactions．Theelectron-densitydistributionofthemoleculesisakeyphysicalparametertodescribethemolecules’property．Manyphysicalorchemicalpropertiescanbeanalyzedandcalculatedfrommolecule’Selectrondensity

5、．Thenwecananalyzetheforceinmoleculesorbetweenmoleculesorotherpropertiesofthemolecule．Butthismethodhavesomedifficulttocalculatebio．molecules，becausetimecostoftraditionalquantumchemistrycalculationsisproportionaltothe4mpowerofthesystem’ssize．weCan’tfini

6、shbio-molecule’Scalculation，suchasprotein，basedoncurrentcondition．Butthenearsightnessprinciplesaidtheelectrondensityinmoleculehasafiniteinfluencetootherregions．Ifweneglecttheinfluenceoutsidethisrange，wecangetCOlTectenergyandwavefunctionslimitedbysomec

7、onditions．Basedonthisprinciple，thisthesisdiscussedtheinfluenceoftransformationofthesystemtotheelectrondensityofotherregion．WealsocalculatedthehydrocarbonchainsasexamplesTheresultsshowthattheinfluenceoftransformationwasabout4A．Byusingthismethodwecalcul

8、atedtheprotein，andgotcontinuouselectrondensitscontouranditsderivatives，whichthebuft．erradiuswasspecifiedas8Aconsideringtherearemanypolargroupsintheprotein．Whilewhenthebufferradiuswasspecifiedas6A，wecan’tgetacontinuousdistributionofelectrondens