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基于肽构象的海洋污损生物吸附行为的分子动力学研究
| 论文题名： | 基于肽构象的海洋污损生物吸附行为的分子动力学研究 |
| 关键词： | 海洋污损;分子动力学;吸附位点;吸附强度;蛋白质构象 |
| 摘要： | 生物污损是海洋装备腐蚀的主要来源之一，一般通过在装备表面涂覆防污涂层来进行减损。然而，污损生物在材料表面的吸附机理复杂多样，其吸附行为直接影响防污涂层的设计策略。为了准确预测污损生物在海洋装备表面的吸附行为，本文从肽构象的角度研究海洋污损生物吸附的内在机理，利用分子动力学模拟方法，以广泛存在的污损生物—藤壶为研究对象，主要围绕粘附蛋白中高频出现的氨基酸残基（Thr、Ala、Gly、Cys）构成的肽分子开展了以下两个部分的研究： （1）肽分子在环氧树脂表面的吸附强度和吸附行为。 本文以常用涂层材料—环氧树脂作为基底表面，使用所开发的环氧树脂力场参数对肽分子-环氧树脂-水溶液体系进行分子动力学模拟。通过肽分子在环氧树脂表面的动态吸附轨迹，判断吸附位点，揭示其吸附过程。利用“四系统”方法计算肽分子在环氧树脂表面的吸附能。研究结果表明不同肽分子的吸附强度与吸附位点成正相关性。 通过自主开发的聚丙烯（PPII）螺旋的识别和统计方法，改进肽分子构象的计算结果准确性。根据肽分子在环氧树脂表面的吸附能、吸附位点和二级结构构象比例的相关性分析，提出利用肽构象判断其在环氧树脂表面吸附行为的方法。并通过对照肽段在环氧树脂表面吸附行为的模拟，进一步证明了吸附强度与吸附位点、肽构象之间的依赖性。 （2）基于环境因素对肽构象的影响预测其在环氧树脂表面的吸附行为及验证。 为了分析环境因素对污损生物吸附行为的影响，本文分别针对离子强度、离子种类、pH和温度等不同海水参数与肽构象之间的相关性进行分子动力学模拟，并基于前文提出的吸附强度与肽构象之间相关性预测环境影响下肽分子在环氧树脂表面的吸附行为。最后，为了验证基于肽构象对吸附行为的分析方法可行性，本文模拟计算了不同温度下肽分子在环氧树脂表面的吸附强度，与预测结论一致。 总之，本文提出了研究污损生物吸附机制的模拟分析方法，从原子尺度解读了海洋污损生物的吸附机制。与以往的吸附机理研究不同，本文从肽构象的角度分析海洋污损生物的吸附机理，结果表明，肽构象对其在环氧树脂表面的吸附行为起决定性作用。肽构象对吸附行为的分析方法可用于评价肽分子在基底材料表面的吸附行为，也可以预测不同海洋环境下污损生物的吸附行为，为不同作业环境下防污涂层的选择提供判断依据。 |
| 作者： | 施宏玉 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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