核苷酸形成和修复的化学机制

发布时间：2017-08-31 00:27

  本文关键词：核苷酸形成和修复的化学机制

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【摘要】：RNA分子组成的生命系统之所以能够不断进化,源于RNA分子具有自我催化和储存信息的功能;DNA分子的结构比RNA更稳定,所以储存遗传信息的功能逐渐被DNA分子替代,蛋白质代替了RNA的催化功能,由此可见核苷酸在生命起源过程中起到关键性作用。本论文采用计算化学方法系统的研究嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸前驱物多组分组装过程及嘌呤核苷酸碱基损伤修复的理论机制。主要研究结果如下:我们利用密度泛函理论研究了氨基恶唑和氨基噻唑分别与甘油醛反应的详细机理。依据我们的计算结果,在氨基恶唑与甘油醛的反应体系中,氨基恶唑啉的形成分成两步C-C键的形成和环化过程。其中C-C键的形成决定了反应的选择性,核糖式氨基恶唑啉是主产物。尽管,恶唑半缩胺在实验结果中未被检测到,但在理论上是可以得到的。在氨基噻唑和甘油醛的反应体系中,由于氨基噻唑的亲和能力较弱,所以氨基噻唑啉很难形成。在动力学方面,噻唑半缩胺比氨基噻唑啉更容易形成,但在热力学方面不太容易形成。然而,噻唑半缩胺向噻唑缩胺的转化在动力学和热力学方面都是有利的,所以为噻唑半缩胺的形成和转化提供了驱动力。此外,计算表明磷酸盐在辅助质子传递的过程起到非常重要的作用。在上述研究组装嘧啶核苷酸前驱物的基础上,我们又研究了嘌呤核苷酸前驱物的组装过程。我们主要研究嘌呤核苷酸的前驱物C5-恶唑啉的形成,根据磷酸参与的数量不同设计了两种反应路径。只有一个磷酸参与反应合成主要分两步,亲核加成和环化。两个磷酸参与时,合成xylo(木式)构型的C5-恶唑啉时,亲核加成和成环同时进行,最后经过一步氢转移。其他三种构型形成时需经过亲核加成、成环和氢转移。计算结果表明lyxo(来苏式)和ribo(核糖式)构型产物是主要产物,arabino(阿拉伯式)和xylo构型产物是副产物。此外,两个磷酸参与的反应更容易进行,亲核加成是整个反应的决速步。接下来我们对核苷酸修复做了一些相关研究,主要研究小分子催化剂脱除核苷酸上的甲醛加成物,进而实现核苷酸碱基的修复。计算结果表明,氨基苯磷酸盐的催化效果最好。去除过程主要包括脱水和转氨过程,其中转氨过程中C-N键的断裂是决速步。
【关键词】：密度泛函理论 核苷酸 多组分组装 碱基修复
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O629.74
【目录】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 论文选题的背景及意义10
• 1.2 研究现状及发展动态10-22
• 1.3 论文研究内容和创新22-24
• 1.3.1 研究内容22-23
• 1.3.2 特色与创新23-24
• 1.4 参考文献24-28
• 第二章 理论计算基础28-31
• 2.1 过渡态理论28-29
• 2.2 自洽反应场理论29
• 2.3 自然键轨道理论29-31
• 第三章 嘧啶核糖和脱氧核糖核苷酸前驱体合成的理论研究31-53
• 3.1 引言31-33
• 3.2 计算细节33
• 3.3 结果与讨论33-47
• 3.3.1 合成X3(氨基恶唑啉O3和氨基噻唑啉S3)33-41
• 3.3.2 合成半缩胺X641-45
• 3.3.3 合成缩胺X745-47
• 3.4 结论47-49
• 3.5 参考文献49-53
• 第四章 嘌呤核糖核苷酸的多组分组装理论研究53-66
• 4.1 引言53-54
• 4.2 计算方法54
• 4.3 结果与讨论54-62
• 4.3.1 一分子磷酸参与嘌呤核苷酸前驱体多组分组装的理论机制56-59
• 4.3.2 两分子磷酸参与嘌呤核苷酸前驱体多组分组装的理论机制59-62
• 4.4 结论62-63
• 4.5 参考文献63-66
• 第五章 有机小分子催化嘌呤核苷酸碱基修复理论研究66-79
• 5.1 引言66-67
• 5.2 计算细节67
• 5.3 结果与讨论67-75
• 5.4 结论75-76
• 5.5 参考文献76-79
• 硕士期间发表的论文和参与的科研项目79-81
• 致谢81

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1 解丽焕;核苷酸形成和修复的化学机制[D];山东师范大学;2016年

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本文编号：762393