過氧化氫酶在電場(chǎng)下的分子動(dòng)力學(xué)研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-08 21:06
過氧化氫酶（CAT）是自然界中一類具有極其重要意義的末端氧化還原酶。典型過氧化氫酶通常由四個(gè)相同的亞基構(gòu)成,每個(gè)亞基氨基酸殘基序列長(zhǎng)度大約在460個(gè)左右。CAT能夠?qū)Ｒ磺腋咝Т呋^氧化氫分解為氧氣和水。基于此原理,CAT廣泛應(yīng)用于電化學(xué)過氧化氫生物傳感器領(lǐng)域來檢測(cè)過氧化氫含量。但是CAT在檢測(cè)過程中處于電場(chǎng)狀態(tài)下的相關(guān)性質(zhì)尚未完全了解,因此該研究借助于分子動(dòng)力學(xué)模擬來探討CAT在一定電場(chǎng)下的相關(guān)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,為了更好的保持生物傳感器CAT酶電極的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)其使用壽命,同時(shí)保證基本不影響CAT酶蛋白結(jié)構(gòu)其氨基酸的折疊組裝及功能的前提下,通過進(jìn)一步改造CAT每個(gè)亞基外側(cè)表面的7個(gè)氨基酸殘基即構(gòu)建突變CAT體系,降低其帶電荷量,進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬,從微觀尺度深入研究突變CAT體系相關(guān)性質(zhì)變化。此外,本文對(duì)石墨烯也進(jìn)行了初步建模和分子動(dòng)力學(xué)模擬,為后續(xù)深入了解生物傳感器中基于過氧化氫酶-石墨烯電極之間的吸附作用機(jī)理和提升其吸附性能提供了理論參考。本課題從PDB蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取來自糞腸球菌生物體且在枯草芽孢桿菌中表達(dá)的過氧化氫酶的晶體結(jié)構(gòu),進(jìn)行預(yù)處理后,分別構(gòu)建初始CAT體系和改造后的突變...
【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：113 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
典型過氧化氫酶（PDBID：1SI8）三維結(jié)構(gòu)圖
氫酶制品的機(jī)理，進(jìn)而開拓自己的市場(chǎng)，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆墨中分離出石墨烯后，引發(fā)了世界對(duì)其研hene）是由一層 C 原子以 sp2雜化軌道類型米材料，具有非常大的比面積和自由能。碳鍵長(zhǎng)僅為 1.42 ，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。例如撞時(shí)，通過自身內(nèi)部 C 原子間具有的高度電子和晶格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。室溫下，其電過 15000 cm2V-1·s-1，而且其電阻率比銅能力非常強(qiáng)。在納米功能性復(fù)合材料、傳米電子器件、儲(chǔ)能裝置等方面被廣泛開發(fā)
2 分子動(dòng)力學(xué)模擬些問題。采用 PBC 時(shí)，相當(dāng)于在待模擬體系中強(qiáng)加入了實(shí)際情況周期性，從而使模擬體系處于長(zhǎng)程有序的狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，為使模擬實(shí)際體系的運(yùn)動(dòng)，須在中心單元晶胞的各個(gè)方向上，使其最小邊時(shí)，對(duì)于添加 PBC 后的體系模擬結(jié)果影響非常小。其次，當(dāng)添加 波的漲落有一定的抑制作用，例如：氣液平衡模擬過程中沒有波元晶胞邊長(zhǎng)的密度漲落的現(xiàn)象發(fā)生。除上述兩點(diǎn)外，添加 PBC 后擬體系存在虛假時(shí)間周期性問題，從而在時(shí)間相關(guān)函數(shù)的計(jì)算中收尾現(xiàn)象，影響模擬體系性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果分析[74]。子動(dòng)力學(xué)模擬的基本步驟課題體系分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本流程如下圖 2.1 所示：
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Deformation and failure processes of kaolinite under tension:Insights from molecular dynamics simulations[J]. Hua Yang,ManChao He,ChunSheng Lu,WeiLi Gong. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2019(06)
[2]分子動(dòng)力學(xué)模擬基本原理及其應(yīng)用[J]. 李煌,魯紅權(quán),陳欽煌,張宏偉,周葉琪,童小寶. 科技視界. 2018(05)
[3]分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)在生物分子研究中的進(jìn)展（英文）[J]. 曹了然,張春煜,張鼎林,楚慧郢,張躍斌,李國輝. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(07)
[4]石墨烯導(dǎo)熱率分子動(dòng)力學(xué)模擬研究進(jìn)展[J]. 戴思暢,宋凌志. 廣州化工. 2017(09)
[5]GROMACS軟件并行計(jì)算性能分析[J]. 張寶花,徐順. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(12)
[6]動(dòng)物過氧化氫酶(CAT)的研究進(jìn)展[J]. 楊佳棟,魏鳳菊,潘新新,呂轉(zhuǎn)萍,唐思靜,張英杰. 黑龍江畜牧獸醫(yī). 2016(13)
[7]過氧化氫酶的研究進(jìn)展[J]. 于德玲,王昌留. 中國組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志. 2016(02)
[8]錳過氧化氫模擬酶合成及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 張鋒. 應(yīng)用化工. 2015(09)
[9]過氧化氫生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 王昱琳,史光明. 明膠科學(xué)與技術(shù). 2015(02)
[10]枯草芽孢桿菌產(chǎn)過氧化氫酶的優(yōu)化與工業(yè)化[J]. 曹汶龍,郭婭瓊,康振,堵國成. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(05)
博士論文
[1]SiO2表面上醇類分子的浸潤(rùn)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 聶雪川.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所) 2018
[2]石墨烯、硅烯和鍺烯薄膜力學(xué)性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 趙曉西.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]涉及結(jié)合的生物分子構(gòu)象轉(zhuǎn)變的理論研究[D]. 劉飛.吉林大學(xué) 2017
[4]若干金屬和合金EAM經(jīng)驗(yàn)勢(shì)的發(fā)展與應(yīng)用[D]. 付潔.大連理工大學(xué) 2017
[5]微納電化學(xué)葡萄糖生物傳感器的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 楊光.浙江大學(xué) 2017
[6]Bacillus altitudinis SYBC hb4的分離鑒定及其過氧化氫酶性質(zhì)與應(yīng)用研究[D]. 張言周.江南大學(xué) 2016
碩士論文
[1]葡萄糖氧化酶在電場(chǎng)下的分子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 王志勇.鄭州大學(xué) 2018
[2]基于石墨烯及其復(fù)合物構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器用于腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)[D]. 孔冬青.青島大學(xué) 2017
[3]嘌呤核糖開關(guān)識(shí)別配體小分子的計(jì)算研究[D]. 馬愛靜.山東師范大學(xué) 2017
[4]神威·太湖之光上分子動(dòng)力學(xué)軟件的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化[D]. 姚文軍.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[5]葡萄糖氧化酶和β-D-葡萄糖作用機(jī)制的分子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 郭周航.鄭州大學(xué) 2017
[6]天河2號(hào)上CPU/MIC協(xié)同的分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件GROMACS并行加速技術(shù)研究[D]. 王海強(qiáng).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[7]石墨烯熱學(xué)特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D]. 唐愷.華中科技大學(xué) 2015
[8]石墨烯熱特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D]. 鄭凱.大連理工大學(xué) 2014
[9]枯草芽孢桿菌過氧化氫酶分子改造及發(fā)酵優(yōu)化[D]. 曹汶龍.江南大學(xué) 2014
[10]茶樹中過氧化氫酶的初步研究[D]. 楊節(jié).浙江大學(xué) 2014
本文編號(hào)：2905685
【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：113 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
典型過氧化氫酶（PDBID：1SI8）三維結(jié)構(gòu)圖
氫酶制品的機(jī)理，進(jìn)而開拓自己的市場(chǎng)，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆墨中分離出石墨烯后，引發(fā)了世界對(duì)其研hene）是由一層 C 原子以 sp2雜化軌道類型米材料，具有非常大的比面積和自由能。碳鍵長(zhǎng)僅為 1.42 ，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。例如撞時(shí)，通過自身內(nèi)部 C 原子間具有的高度電子和晶格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。室溫下，其電過 15000 cm2V-1·s-1，而且其電阻率比銅能力非常強(qiáng)。在納米功能性復(fù)合材料、傳米電子器件、儲(chǔ)能裝置等方面被廣泛開發(fā)
2 分子動(dòng)力學(xué)模擬些問題。采用 PBC 時(shí)，相當(dāng)于在待模擬體系中強(qiáng)加入了實(shí)際情況周期性，從而使模擬體系處于長(zhǎng)程有序的狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，為使模擬實(shí)際體系的運(yùn)動(dòng)，須在中心單元晶胞的各個(gè)方向上，使其最小邊時(shí)，對(duì)于添加 PBC 后的體系模擬結(jié)果影響非常小。其次，當(dāng)添加 波的漲落有一定的抑制作用，例如：氣液平衡模擬過程中沒有波元晶胞邊長(zhǎng)的密度漲落的現(xiàn)象發(fā)生。除上述兩點(diǎn)外，添加 PBC 后擬體系存在虛假時(shí)間周期性問題，從而在時(shí)間相關(guān)函數(shù)的計(jì)算中收尾現(xiàn)象，影響模擬體系性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果分析[74]。子動(dòng)力學(xué)模擬的基本步驟課題體系分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本流程如下圖 2.1 所示：
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Deformation and failure processes of kaolinite under tension:Insights from molecular dynamics simulations[J]. Hua Yang,ManChao He,ChunSheng Lu,WeiLi Gong. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2019(06)
[2]分子動(dòng)力學(xué)模擬基本原理及其應(yīng)用[J]. 李煌,魯紅權(quán),陳欽煌,張宏偉,周葉琪,童小寶. 科技視界. 2018(05)
[3]分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)在生物分子研究中的進(jìn)展（英文）[J]. 曹了然,張春煜,張鼎林,楚慧郢,張躍斌,李國輝. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(07)
[4]石墨烯導(dǎo)熱率分子動(dòng)力學(xué)模擬研究進(jìn)展[J]. 戴思暢,宋凌志. 廣州化工. 2017(09)
[5]GROMACS軟件并行計(jì)算性能分析[J]. 張寶花,徐順. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(12)
[6]動(dòng)物過氧化氫酶(CAT)的研究進(jìn)展[J]. 楊佳棟,魏鳳菊,潘新新,呂轉(zhuǎn)萍,唐思靜,張英杰. 黑龍江畜牧獸醫(yī). 2016(13)
[7]過氧化氫酶的研究進(jìn)展[J]. 于德玲,王昌留. 中國組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志. 2016(02)
[8]錳過氧化氫模擬酶合成及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 張鋒. 應(yīng)用化工. 2015(09)
[9]過氧化氫生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 王昱琳,史光明. 明膠科學(xué)與技術(shù). 2015(02)
[10]枯草芽孢桿菌產(chǎn)過氧化氫酶的優(yōu)化與工業(yè)化[J]. 曹汶龍,郭婭瓊,康振,堵國成. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(05)
博士論文
[1]SiO2表面上醇類分子的浸潤(rùn)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 聶雪川.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所) 2018
[2]石墨烯、硅烯和鍺烯薄膜力學(xué)性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 趙曉西.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]涉及結(jié)合的生物分子構(gòu)象轉(zhuǎn)變的理論研究[D]. 劉飛.吉林大學(xué) 2017
[4]若干金屬和合金EAM經(jīng)驗(yàn)勢(shì)的發(fā)展與應(yīng)用[D]. 付潔.大連理工大學(xué) 2017
[5]微納電化學(xué)葡萄糖生物傳感器的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D]. 楊光.浙江大學(xué) 2017
[6]Bacillus altitudinis SYBC hb4的分離鑒定及其過氧化氫酶性質(zhì)與應(yīng)用研究[D]. 張言周.江南大學(xué) 2016
碩士論文
[1]葡萄糖氧化酶在電場(chǎng)下的分子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 王志勇.鄭州大學(xué) 2018
[2]基于石墨烯及其復(fù)合物構(gòu)建電化學(xué)生物傳感器用于腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)[D]. 孔冬青.青島大學(xué) 2017
[3]嘌呤核糖開關(guān)識(shí)別配體小分子的計(jì)算研究[D]. 馬愛靜.山東師范大學(xué) 2017
[4]神威·太湖之光上分子動(dòng)力學(xué)軟件的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化[D]. 姚文軍.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[5]葡萄糖氧化酶和β-D-葡萄糖作用機(jī)制的分子動(dòng)力學(xué)研究[D]. 郭周航.鄭州大學(xué) 2017
[6]天河2號(hào)上CPU/MIC協(xié)同的分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件GROMACS并行加速技術(shù)研究[D]. 王海強(qiáng).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[7]石墨烯熱學(xué)特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D]. 唐愷.華中科技大學(xué) 2015
[8]石墨烯熱特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D]. 鄭凱.大連理工大學(xué) 2014
[9]枯草芽孢桿菌過氧化氫酶分子改造及發(fā)酵優(yōu)化[D]. 曹汶龍.江南大學(xué) 2014
[10]茶樹中過氧化氫酶的初步研究[D]. 楊節(jié).浙江大學(xué) 2014
本文編號(hào)：2905685
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