甘氨酸与二价金属离子相互作用的理论研究.pdfVIP

维普资讯 第240O0卷7年第8月4期 ActaScienti南aru开mN大a学tura学liu报mU(自n然ive科rs学ita版tis)Na矗口iesis Vo1．40 N04 Aug．2007 文章编号 ：0465—7942(2007)04—0036—06 甘氨酸与二价金属离子相互作用的理论研究 和 芹，王克诚 ，周立新 (1．唐山师范学院化学系，河北 唐 山063000；2．暨南大学 化学系，广东 广州 510632) 摘要：采用密度泛函B3LYP方法研究了气相中二价金属离子 Mg 、Ca 、Mn 、Ni 、Cu 、Zn 与甘氨 酸的相互作用．优化得到 5种配合物，其中金属离子与羧基配位的盐桥式构象中各金属离子与甘氨酸作用最强， 其配合物稳定性最高．不同金属离子与甘氨酸的作用顺序为：Cu抖Ni抖Zn抖Mn抖Mg Ca ，副族金 属离子与甘氨酸作用较强．稳定化能与相互作用能变化规律一致，即配合物稳定性顺序与金属离子对配体的亲 合性一致 ，与文献基本吻合． 关键词 ：甘氨酸 ；密度泛 函(DFT)；金属离子 中图分类号：O641 文献标识码 ：A ． 一 ■ j ． U 号l 西 氨基酸是构成蛋白质 的基本单位口]，对它的研究有助于解释蛋 白质 的某些特异性质．甘氨酸 (Gly)是 最小的、具有代表性的天然氨基酸 ，也是理论和实验研究金属离子与氨基酸相互作用的合适体系 ]．本 文以甘氨酸为例，讨论了二价金属离子与甘氨酸的相互作用．虽然对金属离子与甘氨酸配位作用的研究报 道较多 叫]，但对不同金属离子与甘氨酸相互作用的系统研究还未见报道 ，所以这样的研究就显得尤其必 要．生物体选择何种金属进入结合点常受热力学等因素控制口．因此热力学研究有助于认识金属离子在 生化反应 中的作用并有助于解释某些实验现象．近年来计算量子化学的飞速发展 ，极大地推进了这一领域 的研究． 1 计算模型和方法 ． 本文选取文献报道的最稳定的甘氨酸构象[1作为初始研究体系．体系的选取主要基于以下原因：金属 离子与甘氨酸的作用总是伴随着静电作用和电荷转移 ，因此富电子的氧 O和氮 N均可作为适宜的配位位 点，而且金属离子应尽可能与甘氨酸双齿配位瞳 ]． 配合物的稳定性由稳定化能E 决定 ，见式(I)．E。由配体和金属离子能量和与配合物的能量之差 决定…]．E 又可分解为配体和金属离子的变形能(E宝 Er)及金属离子与配体的相互作用Ei，如式(2) 和式(4)所示．变形能E抵主要是甘氨酸配体形变所致，如式 (3)所示，其 中E。(Geom。)为稳定配体的能 量，而E。(GeomMG)则表示配合物 中配体部分的能量．值得指出的是式 (4)中经Ei经BSSE基组叠加误差 校正[1引，即该式 中配体和中心离子的能量均是在配合物基函数基础上计算所得 ，需要注意的是式 (3)中各 项能量均在各 自基函数基础上计算所得．同时，E。和E 均经零点振动能(ZPVE)校正． Etb一[E +E。(Geom。)]一E 。(Geom 。) (1) E b= (E +E 。)+E。 (2) E宝。t—E。(Geom。)一E。(Geom 。) (3) E 一‘[-E (Geom 。)+E。(GeomM。)]一E 。(Geom 。) (4) 收稿 日期 ：2007—01—23 · 基金项 目：河北省唐 山市基础研究基金 (0612345A一10) 作者简介 ：和 芹 (1978—1)，女，河北保定人 ，讲师，主要从事计算化学和应用量子化学研究．