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多巴胺在POPC磷脂双层膜中扩散和透过过程的分子动力学模拟.pdf
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) January Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30 (1), 183-193 183 [Article] doi: 10.3866/PKU.WHXB201311281 多巴胺在POPC 磷脂双层膜中扩散和透过过程的分子动力学模拟 张继伟1 卞富永1,2 施国军1 徐四川1,* 1 ( 云南大学化学科学与工程学院, 自然资源药物化学教育部重点实验室, 昆明650091; 2 楚雄医药高等专科学校, 云南楚雄675005) 摘要: 多巴胺作为脑组织内一种重要的神经递质在细胞膜内外需要做合适的迁移, 发挥其功能. 多巴胺在细 胞膜中扩散和透过过程的分子动力学涉及到多巴胺分子保护通道的畅通, 与精神分裂症等病症有关. 本文采用 1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜模拟细胞膜, 通过分子动力学模拟获得多巴胺分子在细胞膜中和透过 细胞膜运动自由能变化, 探讨多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学. 多巴胺分子在POPC 磷脂双层 膜中间层做扩散运动的自由能变化为10-54 kJ ∙mol-1 (310 K), 显示多巴胺分子在细胞膜中间层很容易横向和 纵向扩散, 保持多巴胺保护通道的畅通. 多巴胺分子不容易透过POPC 磷脂双层膜, 因为透过过程自由能能垒 为117-125 kJ ∙mol-1 (310 K). 因此, 人脑组织神经细胞里生产的多巴胺分子可以储藏在生物细胞膜空间. 而过 量的多巴胺则可以通过保护通道进入磷脂双层膜结构中间, 做横向和纵向扩散运动, 并且透过细胞膜, 避免精 神分裂症的发生. 生物细胞膜的正常功能对于保持多巴胺保护通道的畅通和避免精神分裂症的出现都是重要 的. 研究结果与其它实验观察和结果相一致. 关键词: 多巴胺; POPC; 细胞膜; 分子动力学模拟; 自由能 中图分类号: O641 Molecular Dynamics Simulation of Dopamine Diffusion within and Permeation through POPC Phospholipid Bilayer Membrane ZHANG Ji-Wei1 BIAN Fu-Yong1,2 SHI Guo-Jun1 XU Si-Chuan1,* 1 ( Key Laboratory of Education Ministry for Medicinal Chemistry of Natural Resource, College of Chemical Science and Technology, Yunnan University, Kunming 650091, P. R. China; 2 Chuxiong Medical College, Chuxiong 675005, Yunnan Province, P. R. China) Abstract: Dopamine, which is an important neural transmitter in brain tissue, needs to move fr
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