Li+/Be2+与DNA碱基和水相互作用的量子化学研究

采用量子化学方法 B3LYP/6-311+G(d,p)对气相中的Li+/Be2+与4种DNA碱基和水的相互作用进行研究,优化Li+/Be2+与碱基及水形成的复合物的几何结构,计算其结合能和电荷分布等.结果表明,Be2+与配体碱基及水的距离要比与Li+的距离小0.3左右;Be2+与其配体的结合能要远比与Li+的配合能大.随着水数目的增加,Li+/Be2+到配位原子的平均距离越来越大,但变化幅度较小.在复合物中,金属离子的正电荷主要转移到水中.     

Mg2+/Ca2+与DNA碱基和水相互作用的量子化学研究

采用高水平量子化学方法,MP2/6-311G(d,p),对气相中的Mg2+/Ca2+与DNA碱基和水的相互作用进行了研究,优化base-M-(H2O)n(M=Mg2+/Ca2+,n=1~2)的几何结构,计算其结合能和电荷分布等性质.结果表明,Mg2+与配体碱基及水的距离要比Ca2+与其配体距离更近,Mg2+与其配体的平均距离要比Ca2+小0.03nm左右.Mg2+与其配体的结合能要比Ca2+的大60~70kcal/mol左右,随着水数目的增加,离子与配体的结合能力逐渐减弱,Mg2+/Ca2+到水和碱基的平均距离越来越大,但变化幅度较小.金属离子的电荷主要转移到水中.     

水合锌（Ⅱ）离子团簇的量子化学研究

应用高水平的量子化学方法MP2/6-311＋＋G（2d,2p）//B3LYP/6-31＋＋G（d,p）,对气相中的[Zn（H2O）n]2＋（n=1-9）团簇进行研究,优化几何构型,计算了其最稳定构象的结合能及振动频率.结果表明,当n=1-6时,离子与第一水合层中氧原子的平均距离RZn-O逐渐变长;而当n=6-9时,RZn-O却逐渐变小.同时,随着配位水分子数的增加,连续结合能逐渐减小,Zn2＋及第一水合层中氢原子上的正电荷逐渐减小,而第一水合层氧原子上的负电荷变化不大,表明水合分子的电荷极化主要表现为从Zn2＋到H原子的电荷转移.     

水合锌（Ⅱ）团簇Zn2+（H2O）n（n=10~12）的理论化学研究

应用高水平量子化学方法 MP2/6-311++G(2d,2p)//M062X/6-311+G(d,p)对气相中的Zn2+(H2O)n(n=10~12)团簇进行优化,获得其多种稳定结构,计算并比较不同Zn2+的配位数下的结合能及电荷分布.结果表明:当n=10~12时,Zn2+的配位数可以为4、5或6,其中最稳定结构的Zn2+配位数为5或6.随着水分子数的增加,体系最稳定结构的氢键数和离子与内层水分子中氧的距离RZn-O都在不断增加.     

碱土金属类无机碱金属化合物的静态第一超极化率的理论研究（英文）

为设计品优的非线性光学材料,我们把两个碱土金属原子掺杂于(NH2CH3)4形成了碱土金属类无机碱金属化合物--Be(NH_2CH_3)_4M(M=Be,Mg和Ca),和已被合成的Li(NH_2CH_3)_4Na类似,Be(NH_2CH_3)_4M(M=Be,Mg和Ca)的外侧碱土金属的NBO电荷是负值,这说明它们展现出了良好的碱土金属类无机碱金属化合物特征。Be(NH_2CH_3)_4M(M=Be,Mg和Ca)同时还具有相当大的静态第一超极化率(β0),其中最大值为657794(6.58×10~5)au(Be(NH_2CH_3)_4Be)。所有的具有碱土金属类无机碱金属化合物特征的Be(NH_2CH_3)_4M(M=Be,Mg,和Ca)比具有无机碱金属化合物特征的Li(NH_2CH_3)_4M'(M'=Li,Na和K)有更大的β_0值。这些说明对于增加非线性光学响应来说,碱土金属原子掺杂是一种品优的方式。     

镁(Ⅱ)-甘氨酸-水三元配合物结构和性质的理论研究

为认识金属离子的生物功能,采用CCSD/6-31++G**∥M06/6-31++G**理论方法系统研究了三元配合物[Mg(Gly)(H2O)n]2+的结构和性质.气相模型下得到的结果为:1)O,O双啮型两性甘氨酸的配位能力最强,比N,O双啮型中性甘氨酸的配位能力强37.6kJ/mol,比2个水分子强约60kJ/mol;2)与Mg2+配位时,O,O双啮型两性甘氨酸优先,结合能达到-669.1kJ/mol;随后4个水分子依次配位,结合能变化值递减,平均为159.1kJ/mol,此时配位键达到饱和数6,体系的结合能达到-1 305.4kJ/mol;3)第5个水分子可通过强氢键(键能为85.5kJ/mol)作用于体系得到次稳定构型,结合能为-1 390.9kJ/mol;也能插入到甘氨酸的O原子与Mg2+之间,取代甘氨酸的1个O原子与Mg2+形成配位键,导致甘氨酸变为单啮配体,这样得到的构型最稳定,结合能达到-1 393.1kJ/mol.液相模型下的构型结构与气相模型相比变化微小,能量次序与气相结果相同.     

3D超分子配合物[Mn(L)2(CH3OH)2(H2O)2]·2H2O和[Co(L)2(H2O)4]·2H2O的合成、晶体结构及氢键作用

合成了两个以含氮杂环芳基羧酸为配体的过渡金属配合物:[Mn(L)2(CH3OH)2(H2O)2](1)和[Co(L)2(H2O)4]·2H2O(2)(HL=4-(1-四氮唑基)苯甲酸),并采用.X-射线单晶衍射法测定了它们的晶体结构.分析结果表明,配合物1和2中的金属离子均采取八面体配位几何构型,但对相同配体的不同配位原子具有配位选择性:在1中,与Mn(Ⅰ)配位的是羧基上的氧原子,而在2中,与Co(Ⅱ)配位的是四氮唑基上的氮原子.另外,配合物1和2均通过分子间氢键作用将单核结构单元连接成三维超分子网络.     

镁锌铝三元水滑石的合成与结构分析

用成核-晶化隔离法制备了镁锌铝三元水滑石.通过X射线粉末衍射、原子吸收光谱和差热分析等手段表征了镁铝二元水滑石、锌铝二元水滑石、镁锌铝三元水滑石的结构,给出3种水滑石的化学通式分别为Mg0.71Al0.29(CO3)0.15(OH)2*mH2O、Zn0.50Al0.50(CO3)0.25(OH)2*mH2O、Mg0.37 Zn0.24Al0.39(CO3)0.20(OH)2*mH2O.在M2+/M3+摩尔比相同的情况下,Mg2+比Zn2+更易进入层板.     

Co（II）和Ni（II）2-乙酰吡啶乙醇胺配合物合成与结构

目的以Co（II）,Ni（II）的氯化物和2-乙酰吡啶、乙醇胺为原料合成新型Schiff碱配合物,并对其结构进行测定。方法采用＂一锅煮＂法合成得到了两个新的配合物[C23H22N4OCoCl2].（CH3CH2OH）（1）和[C23H22N4ONiCl2].（CH3CH2OH）（2）。结果根据结构分析推测,2-乙酰吡啶、乙醇胺在金属离子模板作用下,发生复杂的反应,形成了新的Schiff碱配体。结论配合物的结构测定表明,新的N4配体与中心金属离子形成1：1的配合物,其中有3个N原子与金属配位,另有2个抗衡阴离子Cl^-参与配位,配位单元呈畸变的三角双锥构型[MN3Cl2]。     

（CH3O）3P03·（H2O）n（n=1，2）分子间氢键作用的理论研究

用密度泛函(DFT)B3LYP/6-31+G(d)方法研究(CH3O)3PO3·(H2O)n (n=1,2)的分子间氢键作用,对水分子可能与该化合物形成氢键的复合物及水分子作用下该化合物分解时所达到的过渡态,进行全优化,在B3LYP/6-311++G(d,p)的方法下进行单点能计算,并进行零点能校正,进一步探讨由于水分子作用所形成的分子间氢键对(CH3O)3PO3分解所需活化能的影响,比较不同情况下分解所需活化能的大小、几何参数和电荷分布的变化.     

金属离子与核酸相互作用的量子化学研究—势函数法

用离子-分子相互作用势函数,以Li~+,Na~+,Be~(2+),Mg~(2+)和(OH)_2PO_2~-形成的金属阳离子-磷酸阴离子络合物为模型,研究金属离子与核酸的相互作用。计算的相互作用能表明,由于金属离子对磷酸阴离子电荷分布的极化,使核酸构象发生改变。其阳离子作用顺序为Na~+相似文献   

Si4M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,B,Al)原子簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上,对Si5原子簇各稳定构型中的一个Si原子,经M(M=Li,Na,K,Mg,Mg,Ca,B,Al)取代后所得到的各种Si4M原子簇的几何构型,进行优化和频率计算,获得它们的稳定结构.在所有的Si4M原子簇中,具有C2v对称的三角双锥结构是最稳定的构型,且同一主族金属原子,按照从上到下的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次减少,键强度依次减弱,键长依次变长;同一周期金属原子,按照从左到右的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次增大,键强度依次增强,键长依次变短.与同一主族和同一周期的原子共价半径的变化规律是一致的.     

不同金属对硼球烯的修饰作用

系统研究了3类金属,包括碱金属(M=Li、Na、K)、碱土金属(M=Be、Mg、Ca)及部分过渡金属(M=Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au)修饰的B40的结构与稳定性,发现除Na和Ca是内嵌结构稳定以外,其余金属原子都倾向于形成外挂结构.随着金属原子数目的增多,Li,Na,K,Ag的平均结合能变化不大;而Be、Mg、Ca、Ni、Pd、Cu则与B40腰上的4个七元环作用能量上更有利,故当原子数目大于4时,平均结合能有所升高.Pt的原子数目升高到6时,B40笼子的主体已经严重变形.此外,随着金属原子数目增多,Ag原子有可能会团聚成金属团簇,Au不仅会形成小的Au团簇,还会改变B40的主体结构,从而形成更复杂的相结构.Bader电荷分析表明,碱金属和碱土金属与B40笼子的离子作用更强,而过渡金属原子则主要以共价作用或配位作用与B40相结合.该研究结果表明Ni有可能是稳定B40笼子的较好选择,其次是Pd.Ni、Pd的掺杂有可能帮助实验实现这一特殊硼球烯结构的制备.     

Site-directed mutagenesis of the regulatory light-chain Ca2+/Mg2+ binding site and its role in hybrid myosins

The regulatory light chains, small polypeptides located on the myosin head, regulate the interaction of myosin with actin in response to either Ca2+ or phosphorylation. The demonstration that the regulatory light chains on scallop myosin can be replaced by light chains from other myosins has allowed us to compare the functional capabilities of different light chains, but has not enabled us to probe the role of features, such as the Ca2+/Mg2+ binding site, that are common to all of them. Here, we describe the use of site-directed mutagenesis to study the function of that site. We synthesized the chicken skeletal myosin light chain in Escherichia coli and constructed mutants with substitutions within the Ca2+/Mg2+ binding site. When the aspartate residues at the first and sixth Ca2+ coordination positions are replaced by uncharged alanines, the light chains have a reduced Ca2+ binding capacity but still bind to scallop myosin with high affinity. Unlike the wild-type skeletal light chain which inhibits myosin interaction with actin, the mutants activate it. Thus, an intact Ca2+/Mg2+ binding site in the N-terminal region of the light chain is essential for regulating the interaction of myosin with actin.     

双氮桥联菲咯啉大环化合物的均相配位反应

通过难溶双氮桥联菲咯啉大环化合物H2HAPP的三氟醋酸盐在混合溶剂中的去质子化反应制备了该大环化合物的均相溶液,并且获得了该大环化合物的高分辨率紫外-可见光谱．利用pH滴定法研究了H2HAPP在二氯甲烷／甲醇(体积比为1：1)混合溶剂中的质子化反应．结果表明,该大环化合物环外的两个氮原子可以在不同pH值下分别被质子化．光谱滴定实验结果显示,在二氯甲烷／甲醇溶液体系中,Co^2 、Cu^2 和Zn^2 均容易与双氮桥联菲咯啉大环化合物进行均相配位反应．     

金属富勒烯包合物M@C_(50)结构和稳定性的理论研究

在密度泛函B3LYP理论下,用LANL2DZ基组对具有D5h,D3对称性的两种C50富勒烯异构体及以它们为基形成的第二主族金属富勒烯包合物M@C50[M=Be,Mg,Ca,Sr,Ba]进行了几何构型优化和振动频率分析.得到了相应的优化几何参数、总能量、前线轨道能级差,同时还计算了分子中原子电荷和结合能.计算结果表明,对于内包金属原子类型M(除Be外)相同时,D5hM@C50包合物比相对应的D3M@C50包合物稳定;对于具有相同对称性而内包金属原子类型M不同的D5hM@C50,其稳定性随原子序数的增大而增大;从热力学或动力学角度分析,形成D5h对称性的Sr@C50,Ba@C50包合物都是可能的.     

X@C36Cl6(X=Be,Be2+,Mg,Mg2+,Ca,Ca2+)的结构和性质的理论研究

在MP2/6-31G*和B3LYP/6-31G*水平上研究了X@C36Cl6(X=Be,Be2 ,Mg,Mg2 ,Ca,Ca2 )包合体系.结果发现:只有Be@C36Cl6和Mg@C36Cl6保持D3h对称性,其余体系均为C2v对称性.所有的内嵌富勒烯体系的C—C键的平均键长均较原来空笼的平均键长长,说明C36Cl6包合金属会使碳笼增大.Ca@C36Cl6,Be2 @C36Cl6,Mg2 @C36Cl6和Ca2 @C36Cl6的包合能为负,明显是放热反应.从热力学的角度分析是稳定的,而且包合Be2 明显比包合Mg2 ,Ca2 和Ca稳定,但是Be2 @C36Cl6由于能隙较小而不可能稳定存在,所以不能简单地由包合能数值来分析其稳定性.Be@C36Cl6与C36Cl6相比,既容易被氧化也容易被还原;Mg@C36Cl6和Ca@C36Cl6既不容易被氧化也不容易被还原;电荷复合体系则难被氧化而易被还原.     

Multiple transport modes of the cardiac Na+/Ca2+ exchanger

The cardiac Na+/Ca2+ exchanger (NCX1; ref. 2) is a bi-directional Ca2+ transporter that contributes to the electrical activity of the heart. When, and if, Ca2+ is exported or imported depends on the Na+/Ca2+ exchange ratio. Whereas a ratio of 3:1 (Na+:Ca2+) has been indicated by Ca2+ flux equilibrium studies, a ratio closer to 4:1 has been indicated by exchange current reversal potentials. Here we show, using an ion-selective electrode technique to quantify ion fluxes in giant patches, that ion flux ratios are approximately 3.2 for maximal transport in either direction. With Na+ and Ca2+ on both sides of the membrane, net current and Ca2+ flux can reverse at different membrane potentials, and inward current can be generated in the absence of cytoplasmic Ca2+, but not Na+. We propose that NCX1 can transport not only 1 Ca2+ or 3 Na+ ions, but also 1 Ca2+ with 1 Na+ ion at a low rate. Therefore, in addition to the major 3:1 transport mode, import of 1 Na+ with 1 Ca2+ defines a Na+-conducting mode that exports 1 Ca2+, and an electroneutral Ca2+ influx mode that exports 3 Na+. The two minor transport modes can potentially determine resting free Ca2+ and background inward current in heart.     

Charge movement during Na+ translocation by native and cloned cardiac Na+/Ca2+ exchanger

Na+/Ca2+ exchange is electrogenic and moves one net positive charge per cycle. Although the cardiac exchanger has a three-to-one Na+/Ca2+ stoichiometry, details of the reaction cycle are not well defined. Here we associate Na+ translocation by the cardiac exchanger with positive charge movement in giant membrane patches from cardiac myocytes and oocytes expressing the cloned cardiac Na+/Ca2+ exchanger. The charge movements are initiated by step increments of the cytoplasmic Na+ concentration in the absence of Ca2+. Giant patches from control oocytes lack both steady-state Na+/Ca2+ exchange current (INaCa) and Na(+)-induced charge movements. Charge movements indicate about 400 exchangers per micron 2 in guinea-pig sarcolemma. Fully activated INaCa densities (20-30 microA cm-2) indicate maximum turnover rates of 5,000 s-1. As has been predicted for consecutive exchange models, the apparent ion affinities of steady state INaCa increase as the counterion concentrations are decreased. Consistent with an electroneutral Ca2+ translocation, we find that voltage dependence of INaCa in both directions is lost as Ca2+ concentration is decreased. The principal electrogenic step seems to be at the extracellular end of the Na+ translocation pathway.