物理论文格式(3)

王贞营（姓名：小四黑体）

(德州学院物理系，山东德州253023)（院系：五号黑体）

摘 要 随着计算机模拟技术的发展，本文利用GROMACS软件，对Chignolin在2000bar和10000bar两个压强下进行的独立的分子动力学模拟，以揭示压强对蛋白质去折叠（变性）的影响并探讨其机理。通过分析模拟结果发现：Chignolin蛋白在高温下RMSD最大时去折叠程度明显不同;小蛋白随着压强的增加其折叠与去折叠过程有一个反复阶段;高压下的蛋白质去折叠不是完全折叠;高压对Chignolin的构象影响较大，变性明显，甚至出现了完全去折叠的情况。

关键词 Chignolin； 分子动力学模拟； 去折叠； 高压

（“摘要”和“关键词”字样用五号黑体字，后空一格用五号宋体字单倍行距打印摘要内容，“摘要”两字中间空两空格，关键词用五号宋体，每个关键词后用“；”再空两格。摘要内容在200-300字之间，不分段。）

1 绪论（一级标题：小三号黑体，顶格写）

（正文部分均用小四号宋体，1.5倍行距）

蛋白质是一切生命活动的主要物质基础，结构决定其功能。蛋白质折叠和去折叠问题是当前生物信息学、生物物理学等生命科学领域面临的一项长期而具有极其重要地位的课题。其重要任务之一便是通过施加外界驱动力（如温度，压强，机械力等）来致使蛋白质变性，通过研究其去折叠过程探索蛋白质的折叠和去折叠机制。近年来随着实验手段和计算机水平的不断提高，许多实验仪器和理论方法被用来研究蛋白质的折叠和去折叠过程。从实验上研究蛋白质高压去折叠存在着各种问题,如时间周期长，设备复杂、昂贵；且技术难度大等，无法在原子层次和飞秒分辨率下进行研究。用计算机模拟的理论方法研究蛋白质的高压去折叠是实验研究的有利补充，可以在原子层次和很高的时间分辨率上研究实验无法实现的新现象，对实验研究有重要的指导作用。分子动力学模拟可以从原子水平和飞秒分辨率上研究蛋白质的高压去折叠，这一点目前实验上无法实现。目前对蛋白质折叠的研究采取的策略之一就是用加速去折叠过程来研究蛋白质的折叠问题。蛋白质去折叠可以通过诱导变性条件加速其进程，这样可以对蛋白质构象膨胀的早期阶段进行观察，而这种过程在一定程度上反映了蛋白质的折叠过程[1] 。蛋白质高压去折叠（变性）的研究是当今蛋白质工程中还未完全解决的一项重要内容。对温度导致去折叠过程已经进行了广泛的研究,而对压强导致蛋白质去折叠（变性）的研究相对较少，仅做了少量的模拟研究[1]。

上角标[1]：表示参考文献，要求与后面参考文献标号一一对应，正文中的参考文献按照先后顺序从[1]、[2]………

2蛋白质和分子动力学模拟原理

2．1 蛋白质（二级标题：四号黑体，顶格写）

蛋白质是一类重要的生物大分子，在体内占有特殊的地位，是生命活动的主要承担者，是生命现象的主要物质基础。它是由一系列?-氨基酸通过缩水过程而聚合成一种线性的高分子物质。作为构成蛋白质的基本单元，自然界共有20种?-氨基酸。它们具有相似的结构特征，差别在于连接在残基?原子上的侧链R的不同。不同的侧链形成各种氨基酸各种不同的理化特性。根据它们在水溶液中的表现，可分为疏水性氨基酸和亲水性氨基酸。 为了表达蛋白质的不同组织层次，经常使用一级结构和空间结构（二、三、四级结构）等术语对其分子结构进行阐述。

从能量的角度看，蛋白质系统有很多自由度，其能量曲面可看作是高维的曲面。蛋白质折叠的过程可看作是顺着折叠漏斗发生的过程。折叠被看成一个链状分子系统的平行流的过程，就像很多溪水从具有复杂地形结构的山坡上流下，而不仅仅是一条溪水从单一山谷中流下。

图2-1 具有高低起伏的能量面（图标：五号宋体）

（所有图标的标注以章节为基础，如图2-1、2-2、…；3-1、3-2、…）

研究蛋白质的折叠过程，对于了解蛋白质的折叠机制，理解蛋白质的快速折叠的来源，都是必不可少的一个方面。我们通过一个简化的统计模型中勾画出折叠过程的简单图像，通过引入短程相关的协作性特征，在一定程度上刻画了蛋白质动力学对折叠结构的依赖性；并根据统计物理的方法讨论了复温度场中体系的配分函数的零点，并由此分析了体系

相变的特征，这不仅重新检验了原有理论，为其提供了理论上的可靠性，而且提供了一条途径，对蛋白质的折叠转变的热力学性质进行更为细致的刻画，为不同模型之间的比较提供了有益的参考[2]。

2．2 分子动力学（MD）

生物大分子的分子动力学模拟方法，无论是在模拟算法和力场参数，还是在模拟体系的大小，模拟时间的长短上，都取得了巨大的进步。这些进步使得计算机模拟技术成为了除X射线晶体学方法和核磁共振波谱学方法外又一个研究蛋白质结构和功能关系的重要工具。通过对生物大分子的模拟，一方面我们可以从原子水平上解释实验现象和结果，另一方面我们可以得到一般实验无法获得的微观信息。

在分子动力学模拟中，我们把每个原子看作一个粒子，对于一个含有N个粒子的体系，我们把第i个粒子的质量记为Mi，它的空间位置计作矢量ri，而空间坐标的一级和二级导

???和??来表示。根据牛顿第二定律： 数我们用rr

???? Fi?miai?mi?ri（2.2）

（重要公式的标注：同图标，以章节为基础，如：2.1、2.1、…等）

?这里的Fi是所有其它粒子作用到粒子i 上的合力，这可以由N个粒子的位能函数V

的负梯度表示，即：

??VFi??（2.3） ?ri

在笛卡尔座标中，可以用它的3个分量来表示。若Xi(t)是时刻t粒子i在x方向的座标。使用泰勒（Taylor）展开，我们可以得到：

?(t)?t?X??(t)?t2/2?.... Xi(t??t)?Xi(t)?Xii （2.4）

（2.5） ?(t)?t?X??(t)?t2/2?.... Xi(t??t)?Xi(t)?Xii

?(t)和X??(t)分别表示t时刻粒子i在方向的速度和加速度。其中X上述两式的方程是精ii

确的，但是含有无限项。在实际中我们通常用Verlet方法进行近似求解。方法如下：将2.4和2.5两式分别相加和相减得到：

??(t)?t2（2.6） Xi(t??t)?2Xi(t)?Xi(t??t)?Xi

???f/mX?(t)?[X(t??t)?X(t??t)]/2?t（2.7） 其中：Xixiiiii

由于在t和t-△t时刻，第i个粒子位置是知道的，加速度可以从位能函数的负梯度求出。所以以后任何时刻粒子的位置，速度和加速度都可迭代求解。这就是计算牛顿运动方程的Verlet方法。 …… 此处隐藏：1060字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……