离子与膜相互作用的分子动力学模拟研究

发布时间：2017-05-31 16:14

  本文关键词：离子与膜相互作用的分子动力学模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物膜环境中分布着大量的离子,这些离子可以直接与膜脂相互作用,进而调控生物膜的融合、膜蛋白与膜脂的结合以及膜表面的信号转导等。已有许多关于常见离子与单一组分的生物膜体系相互作用的研究。脂筏是内外层含有不同种类磷脂分子的不对称双层膜,是生物膜上重要的微结构域,参与许多生理过程。目前我们对离子与脂筏的相互作用知之甚少。本论文采用长时间的分子动力学模拟方法,主要研究了Na+、K+、Ca2+、Mg2+对脂筏结构的影响。论文第二章搭建了两个膜体系(PPC膜和SC膜),分别模拟脂筏的内层膜和外层膜,并用分子动力学模拟方法研究Na+、K+与脂筏内外层膜的作用。结果表明,脂筏内外层膜的结构性质有显著差异,但Na+、K+在脂筏内外层膜表面的结合能力都很弱。论文第三章进一步研究了Na+、K+、Ca2+、Mg2+对脂筏内外层膜结构以及动力学性质的影响。模拟发现,Ca2+在脂筏内外层膜表面的结合能力都很强,相反,所有的Mg2+都不结合。此外,Ca2+的结合对脂筏内外层膜结构的影响也是相反的。可见,离子可以通过影响脂筏内外层膜的结构性质调节脂筏及其蛋白质的功能。此外,Zn2+在神经传递中有重要的生理功能,但Zn2+与膜的相互作用还不清楚。论文第四章对Na+、Ca2+、Zn2+混合离子与POPC膜的体系,进行了微秒级的分子动力学模拟,发现三种阳离子与膜的结合能力大小为：Ca2+Zn2+Na+。
【关键词】：分子动力学模拟 生物膜 脂筏 离子
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R966
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 分子动力学模拟生物膜体系的研究进展9-26
• 1.1 引言9
• 1.2 生物膜的结构9-12
• 1.3 生物膜的性质12-15
• 1.3.1 生物膜流动性12
• 1.3.2 生物膜不对称性12-15
• 1.4 生物膜与膜微区15-18
• 1.5 分子动力学模拟18-19
• 1.6 MD方法研究离子与膜相互作用的进展19-22
• 1.6.1 离子与阴性膜脂作用的研究进展20
• 1.6.2 离子与中性膜脂作用的研究进展20-21
• 1.6.3 离子与混合膜脂作用的研究进展21-22
• 1.7 MD模拟脂筏体系的研究进展22-24
• 1.8 本章小结24-26
• 第2章 Na~+、K~+对脂筏双分子层结构的影响26-37
• 2.1 引言26-27
• 2.2 脂筏的组成成分27-28
• 2.3 MD模拟方法研究脂筏的结构模型28-29
• 2.4 分子动力学模拟与参数29-30
• 2.5 结果与分析30-34
• 2.5.1 膜面积与膜厚度30-31
• 2.5.2 离子的分布和结合31-34
• 2.6 讨论34-36
• 2.6.1 膜性质差异34
• 2.6.2 Na~+、K~+与膜结合34-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第3章 Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对脂筏双层膜结构性质的影响37-56
• 3.1 引言37-38
• 3.2 模型与方法38-40
• 3.3 结果40-52
• 3.3.1 离子与膜的作用40-45
• 3.3.2 离子对SC膜结构性质的影响45-48
• 3.3.3 离子对PPC膜结构性质的影响48-52
• 3.4 讨论52-55
• 3.4.1 钙离子结合能力最强52-53
• 3.4.2 钙离子对脂筏内外侧膜性质的影响53-54
• 3.4.3 钙离子对脂筏生理功能的调节54-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第4章 Zn~(2+)与POPC膜的作用56-62
• 4.1 引言56-57
• 4.2 体系参数57
• 4.3 结果57-60
• 4.3.1 离子在膜表面的分布与结合57-59
• 4.3.2. Ca~(2+)、Zn~(2+)结合方式的比较59-60
• 4.4 讨论60-61
• 4.4.1 离子结合能力的比较60
• 4.4.2 离子结合方式的异同60-61
• 4.4.3 Zn~(2+)的生理意义61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 全文总结62-64
• 参考文献64-73
• 致谢73

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