抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型

在分析抗冻蛋白溶液中冰晶生长的实验结果和抗冻蛋白分子结构的基础上,提出了一个抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型,并用计算机对模型进行了数值模拟, 了冰晶界面层厚度增量和系统中水分子吸附量与抗冻蛋白浓度的关系,模型对于指导实验上定量测定冰晶界面层的吸附情况和解释实验结果的机理有一定意义。     

抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型

在分析抗冻蛋白溶液中冰晶生长的实验结果和抗冻蛋白分子结构的基础上，提出了一个抗冻蛋白溶液中界面吸附的元胞自动机模型，并用计算机对模型进行了数值模拟，得出冰晶界面层厚度与系统中水分子吸附量以及抗冻蛋白浓度的关系，数值模拟的结果和实验结果附合较好。模型对于指导实验上定量测定冰晶界面层的吸附情况和解释实验结果的机理有一定意义。     

低过冷度下抗冻糖蛋白(AFGP8)溶液中冰晶生长速率的理论模型

抗冻糖蛋白是一种具有抗冻作用的特殊生物功能蛋白质分子，可以防止低温环境中生物细胞被冻伤。通过与冰晶的某些晶面相结合，抗冻糖蛋白分子能降低冰晶的生长点温度，而对冰晶的熔点温度无明显影响。冰晶在抗冻蛋白溶液中的生长行为与冰晶在纯水中生长有明显区别。根据晶体生长理论，分析了抗冻糖蛋白溶液中冰晶基面上水分子发生固-液相转变概率与纯水中冰晶棱面上水分子发生固-液相转变概率的差异。在此基础上，结合Jackson理论并将其推广应用于抗冻糖蛋白溶液中冰晶的生长，提出了在低过冷度下抗冻糖蛋白溶液中冰晶沿c轴生长速率的理论模型，应用该理论模型的计算结果与实验数据更加符合。     

第一类鱼抗冻蛋白分子对冰晶表面平衡结构的影响

根据冰晶生长理论,在一定的生长驱动力作用下,冰晶界面生长机制和动力学规律决定于冰晶界面的微观结构.从大分子溶液热力学性质出发,得到了结合抗冻蛋白后冰晶表面微观平衡结构的变化,并讨论了这种变化对冰晶生长形态的影响.结果显示抗冻蛋白造成冰晶表面微观平衡结构改变,是抗冻蛋白溶液中冰晶生长的形态与纯水中冰晶生长的形态有显著区别的原因之一.     

第一类抗冻蛋白与冰晶相互作用能的简单计算

第一类抗冻蛋白分子上的苏氨酸或缬氨酸对其在冰晶表面的吸附起主要作用,在此观点的基础上,认为抗冻蛋白分子在冰晶表面的吸附依赖于这些氨基酸上的甲基与冰晶的van der Waals相互作用,从理论上计算了第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能,给出了几种第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能.计算结果与实验结果符合较好.     

TmAFP抗冻蛋白与冰面结合的稳定因素的研究

抗冻蛋白能特异的结合到冰晶的表面,抑制冰晶的生长和聚合,从而保护有机体不受大冰晶的伤害。基于蛋白质与冰晶之间的结构匹配关系和识别行为的研究,抗冻蛋白与冰面结合的相对稳定,依靠抗冻蛋白的特定氨基酸序列组成的空间结构恰好与冰面的空间结构能良好的相互匹配,并且又通过氢键作用,使抗冻蛋白与冰面结合得更加稳定,从而使蛋白质与冰面结合不易脱落。     

抗冻蛋白的作用机制及基因工程研究进展抗冻蛋白的作用机制及基因工程研究进展汪少芸

分析了抗冻蛋白的作用机制及基因工程的研究进展.抗冻蛋白是一类具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质.近些年的工作主要集中在该类蛋白质抗冻机制及基因工程的研究上.抗冻蛋白具有广泛的应用前景,它不但可以应用于食物的冷鲜贮存及移植器官的低温保存,还可通过转基因提高经济作物的抗冻能力.     

抗冻蛋白的研究进展及其在食品工业中的应用

抗冻蛋白是一类具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质,因其特殊的结构和功能,抗冻蛋白引起了研究人员的极大兴趣.探讨了近年来抗冻蛋白的研究进展,介绍了目前已知的抗冻蛋白的来源、特性、测定方法、基因结构及在食品工业中的应用.抗冻蛋白对冷冻食品有显著的品质改良功能,是未来冷冻食品工业中极具潜力的抗冻添加剂.     

分子动力学模拟碳纳米管与蛋白质中功能基团的相互作用

采用分子动力学方法模拟了水溶液中单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWNTs)与由蛋白质中功能基团功能化的自组装单层膜(self-assem bled monolayers,SAMs)的相互作用.研究结果显示由于水分子的溶剂化效应,单壁碳纳米管(SWNTs)与带电荷的SAMs相互作用能量为零.SWNTs与不带电荷的SAMs可以相互吸附,而影响二者吸附的因素中范德华作用占主导地位.同时通过质心距离分析也证明了功能化基团的种类及电离状态对SAMs与SWNTs的相互作用存在影响,并验证了蛋白质原子和SWNTs的有效相互作用距离.     

鱼类Ⅱ型抗冻蛋白-冰-水复合体系的理论模拟研究

对鱼类Ⅱ型抗冻蛋白冰晶组成的复合体系在真空条件下进行理论模拟计算的基础上,构建出鱼类Ⅱ型抗冻蛋白冰溶剂(水)的三元复合体系.经过350 ps的动态模拟,研究了溶剂化效应对蛋白冰相互作用体系的影响.通过分子力学及半经验量子力学的计算,进一步研究蛋白与冰晶的相互作用性质,结果表明溶剂化效应具有不容被忽视的重要作用.     

锐钛矿型TiO2(001)和(100)面能带排列的理论研究

对于半导体光催化反应，表面水的吸附状态会影响半导体的能带位置，进而影响其光催化效率.本文基于密度泛函理论，通过构建单层水吸附的锐钛矿型TiO₂(001)和(100)表面模型，计算了不同水吸附状态下的吸附能，从而来初步预测两种表面最稳定的水分子吸附构象.计算结果表明，水分子在TiO₂(001)和(100)表面上混合吸附时对应的吸附能最低.因此，两种表面热力学上最稳定的单层水吸附构型是混合态吸附.另外，水分子的吸附会导致TiO₂(001)和(100)面的能带位置发生上移，从而靠近真空能级.相比于TiO₂(001)面，(100)面能带位置上移程度更大.     

离子水合对胞内冰成核与生长的影响

使用Karlsson于1994年建立的细胞内冰晶成核与生长的模型研究了细胞内Na 和Cl-离子的水合对细胞内冰晶成核的影响.对水合层中的水分子数h取3个典型值0.0,1.0,2.0,详细研究了细胞内冰晶的成核与生长过程.取细胞内溶液为H2O-NaCl-丙三醇(Glycerol)三元系统,研究发现随着h值的增加,细胞内最终冰晶体积分数减少,而胞内冰晶成核的起始温度不变.取玻璃化转变对应的冰晶体积分数临界值为10,结果表明h的取值对玻璃化转变条件的确定有本质影响.对H2O-NaCl-Glycerol研究表明,在描述胞内冰成核与成长的理论模型中,h应为一状态函数h([cw,cs,ca],T)(其中cw,cs,ca分别是细胞内H2O,NaCl和丙三醇的质量分数).为进一步完善胞内冰晶成核与生长的模型,必须建立低温下h值与溶液组分、温度之间的函数关系.     

植物冰结构蛋白的功能机制及其应用

冰结构蛋白是具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质.介绍了最近的抗冻蛋白的分类,植物冰结构蛋白作用机制,植物冰结构蛋白与其它病程相关性蛋白或酶的同源性,冰结构蛋白与冰晶间的相互作用,热滞效应和抑制重结晶作用,及其在生产中的应用.     

黄粉虫抗冻蛋白基因TmAFP84的克隆和序列分析

对黄粉虫抗冻蛋白(AFPs)基因进行RT-PCR扩增后,构建克隆重组质粒pUCm-T-TmAFP84,经双酶切、PCR和测序鉴定,克隆出了与GenBank中公布的编码84个氨基酸基因(注册号AF159114)基本相一致的抗冻蛋白基因TmAFP84,其同源性高达98.81%.与其他编码84个氨基酸的抗冻蛋白基因的同源性为95.92%.进而构建了表达重组质粒pMAL-p2X-TmAFP84.     

"表面互补"模型--抗冻蛋白通用的分子机理

抗冻蛋白(antifreeze protein,AFPs)是一类能控制冰晶生长和抑制冰晶之间发生重结晶的蛋白质,能在结冰或亚结冰条件下保护生物体不受伤害.AFPs具有两种明显不同的活性--热滞活性和重结晶抑制活性.AFPs虽然在氨基酸序列、物种来源和高级结构等方面具有很大的差异,但都能通过吸附作用与特定的冰晶表面相结合,从而表现出相应的抗冻活性.AFPs与冰晶结合的分子机理主要有"氢键结合"模型和"表面互补"模型,而后者具有更强的优势,已逐渐发展成AFPs通用性的分子机理.目前已测定或建模了三维结构的AFPs都能与冰晶的特定表面形成表面互补,但形成这种表面互补的各种作用力还有待于进一步的研究.     

冬鲽血清蛋白的抗冷冻机理

在南极和北极的一类鱼的血清中，有一种抗冷冻蛋白（ＡＦＰ）．它们能够保护这类鱼在低于一般鱼的冰点以下生存．这是一种非依数性效应．为了解释观测到的热滞（冰晶生长点和溶点的差），本文提出一个吸附的抗冷冻蛋白能够在冰晶生长方向引起冰晶表面弯曲的模型，在生长动力学的基础上并考虑抗冷冻蛋白在溶液和冰晶中的不同溶解度，计算了冬鲽抗冷冻蛋白溶液的热滞，得出与实验较符合的结论．     

温度对石墨平面吸附水环境中甲烷分子过程的影响

为研究温度对甲烷分子在水-石墨界面上吸附的影响,利用分子动力学模拟,分析了不同温度下多层石墨平面对水环境中甲烷分子的吸附情况.结果表明:石墨平面片层吸附甲烷分子时呈现出特定的吸附位点,甲烷分子沿这些吸附位点呈六边形状态聚集,且吸附在石墨平面上的甲烷分子有序分层,第1层吸附饱和后将在吸附位点附近继续第2层吸附.进一步分析发现,在等容体系中,石墨平面吸附甲烷量与温度呈近似线性关系,且温度越高吸附总量反而越大.这些研究结果对理解疏水固体表面吸附水环境中气体分子的微观机制有所帮助.     

Ag在Si(001)-(2×1)表面化学吸附的第一性原理研究

用紧束缚下的Muffin-tin轨道线性组合方法研究了0.5个单层Ag原子在Si(001)-(2×1)表面的化学吸附.计算了Ag原子在不同位置时吸附体系的能量.结果表明,Ag原子在cave位时吸附最稳定,在Ag/Si(001)界面不存在Ag-Si混合层,Ag/Si(001)界面为突变界面.同时对电子转移情况和层投影态密...     

羟基磷灰石涂层修饰钛表面的蛋白质吸附及其对成骨细胞黏附和分化的作用(英文)

通过等离子体喷涂的方法在纯钛表面修饰羟基磷灰石涂层,可有效促进成骨分化并加速骨再生.生物材料表面的蛋白质吸附对后续细胞行为起着至关重要的作用,然而材料表面性能-蛋白质黏附-细胞行为之间的内在关系仍有待研究和阐明.本文检测了羟基磷灰石涂层(HA-Ti)和纯钛表面(Ti)吸附蛋白质层的性质,研究了蛋白质层对两种材料表面细胞黏附状态、死活细胞数和成骨分化的影响.相比Ti表面,HA-Ti表面纤维黏连蛋白(Fn)和血清蛋白吸附量较少,成骨细胞和干细胞黏附数量少;但HA-Ti表面对人成骨细胞BMP-2的吸附量稍大,诱导成骨分化明显.这说明HA涂层表面对蛋白质吸附性能的差异会导致细胞响应的不同,进而影响其生物学功能.     

水-超临界二氧化碳界面的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究20 MPa, 318.15 K条件下水超临界二氧化碳界面的微观结构及其自扩散性质,模拟采用TIP3P (transferable intermolecular potentials 3P)水分子模型和EPM2 (elementary physical model 2)二氧化碳分子势能模型.研究结果表明:水相和二氧化碳相形成明显的界面,界面层的分子有特定的取向;自扩散表现出明显的各向异性特点,并且在界面层二氧化碳与水的扩散趋于一致.