辐照后肌红蛋白驰豫过程的研究

• 作 者: 张博洋
• 机 构: 北京师范大学
• 出 处: 北京师范大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 生物分子辐照效应 分子动力学 肌红蛋白 电荷转移 低能离子注入 诱变育种

低能离子注入技术已成功应用于植物诱变育种和微生物的改性研究中,并逐渐发展成为一门新的交叉学科一离子束生物工程学。然而,人们对低能离子与生物之间的相互作用机理了解不深。目前对该技术的研究表明,在低能离子注入过程中,相互作用过程经历了物理、化学、生物三个阶段,包含了能量沉积、动量传递、质量沉积和电荷交换四个效应,在每一个方面的作用机理都需要进一步证实和完善。　　
分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟是在分子力学模拟基础上发展起来的一种计算机模拟方法,近年来被广泛应用于计算系统的结构、能量、动力学、热力学等性质。利用它可以方便地研究材料的许多性能,特别是可以对材料在受到扰动后的驰豫过程进行动态研究。本论文介绍了分子动力学模拟的基本原理、分子力场、积分方法。　　
接下来,我们利用分子动力学模拟对myoglobin(肌红蛋白)在辐照下的驰豫过程进行了初步探讨。辐射和生物相互作用有许多效应,其辐照效应可导致生物分子和水分子之间的电荷转移。在辐照引起肌红蛋白中的铁离子和周围的水阴离子发生电荷转移之后,我们用分子动力学模拟研究了该体系的动力学过程。研究发现在电荷转移后和电荷转移前的弛豫过程相似。本论文中将进一步讨论弛豫的微观机制——讨论短程势、长程库仑势和水效应对弛豫过程的影响。研究发现强库仑相互作用引起势能波动起伏减少,较高的水分子活动性则引起库仑能量起伏增加；铁原子中额外的电荷影响范围在铁原子周围0.86纳米以内。