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COSMO-RS模型研究芒柄花素在溶剂中溶解热力学

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化学工程 2020年第11期48卷 42-46,52页

作者：叶永龙赵世淳董新艳刘庆李敏浙大宁波理工学院生物与化学工程学院浙江宁波315100 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027

采用COSMO-RS模型预测了芒柄花素在不同离子液体及分子溶剂中的溶解度,通过与实验值比对,验证了该模型可准确预测芒柄花素在溶剂中的溶解规律;并结合该模型计算的力场及表面屏蔽电荷分析探讨了溶剂化机理,结果表明:由于离子液体具有大... 详细信息

采用COSMO-RS模型预测了芒柄花素在不同离子液体及分子溶剂中的溶解度,通过与实验值比对,验证了该模型可准确预测芒柄花素在溶剂中的溶解规律;并结合该模型计算的力场及表面屏蔽电荷分析探讨了溶剂化机理,结果表明:由于离子液体具有大于分子溶剂的氢键碱性,其更易于溶剂化具有氢键酸性的芒柄花素;阴离子是决定芒柄花素在离子液体中溶解能力的关键因素,并且溶解能力随着阴离子氢键碱性的增加而增强;阳离子的核结构和烷基侧链长对芒柄花素溶解能力的影响相对较小。

关键词： COSMO-RS 离子液体芒柄花素溶解度氢键碱性

有机污染物在碳纳米管吸附的定量结构-性质关系

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物理化学学报 2014年第9期30卷 1616-1624页

作者：刘芬邹建卫胡桂香蒋勇军浙江大学宁波理工学院生物与化学工程学院浙江宁波315100 浙江大学化学工程与生物工程学系杭州310027

对一系列共59个芳香性分子进行了HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构上进行了分子静电势及其导出参数的计算,应用多元线性回归方法建立了碳纳米管吸附有机污染物的平衡常数与分子结构间的定量关系.结果表明,分子表面静电势参数(Vmi... 详细信息

对一系列共59个芳香性分子进行了HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构上进行了分子静电势及其导出参数的计算,应用多元线性回归方法建立了碳纳米管吸附有机污染物的平衡常数与分子结构间的定量关系.结果表明,分子表面静电势参数(Vmin、σ2+和ΣV+ind)结合分子表面积(S)和最低空轨道能级(εLUMO)可以很好地用于构建碳纳米管吸附的定量结构-性质关系(QSPR)模型.模型中引入的参数均具有明确的物理意义,其合理性可以从污染物与碳纳米管或水分子间相互作用的角度进行解释.模型的稳定性和预测能力经"留一法"和Monte Carlo交叉验证法进行了确证.本文亦采用支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)和高斯过程(GP)等三种方法建立了上述参数与碳纳米管吸附性质的非线性模型.SVM和LSSVM模型表现出强的拟合能力,但预测能力明显不如其他模型.GP模型无论是拟合能力还是预测能力都是最佳,但并没有明显地优于线性模型,说明对本文研究体系而言,其分子结构与性质间的关系主要以线性形式存在.

关键词：碳纳米管有机污染物分子表面静电势定量结构-性质关系高斯过程

定点突变提高细胞色素P450 BM-3吲哚羟基化能力

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化工学报 2013年第9期64卷 3331-3337页

作者：张彭湃胡升黄俊梅乐和雷引林金志华姚善泾浙江大学化学工程与生物工程学系浙江杭州310027 浙江大学宁波理工学院生物与化学工程学院浙江宁波315100 浙江科技学院生物与化学工程学院浙江杭州310023

为进一步提高细胞色素P450BM-3(A74G/F87V/L188Q)对吲哚的羟基化能力,根据酶结构与功能的关系,以突变酶E435T为基础,在168位点引入D168L突变,获得了吲哚羟基化能力得到显著提高的突变酶D168L/E435T。突变酶对吲哚的Km为1.72 mol·L-1(父... 详细信息

为进一步提高细胞色素P450BM-3(A74G/F87V/L188Q)对吲哚的羟基化能力,根据酶结构与功能的关系,以突变酶E435T为基础,在168位点引入D168L突变,获得了吲哚羟基化能力得到显著提高的突变酶D168L/E435T。突变酶对吲哚的Km为1.72 mol·L-1(父本2.09 mol·L-1),转化数(kcat)为28.15min-1(父本4.04min-1),表明D168L定点突变可以略微提高酶对底物的亲和力,但主要的效应是促进了底物的转化速率,这两个效应的综合表现是使酶的催化效率(kcatKm-1)比父本酶提高了8.48倍。此外,产物中副产物靛玉红的比例也降低为1.2%(父本7.3%),这说明该突变酶催化吲哚的区域选择性上也更有利于靛蓝的生成。

关键词：细胞色素P450 BM-3 定点突变羟基化吲哚靛蓝

饱和定点突变拓宽谷氨酸脱羧酶催化pH范围的研究

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高校化学工程学报 2014年第6期28卷 1410-1414页

作者：林玲胡升郁凯黄俊梅乐和浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学宁波理工学院生物与化学工程学院浙江宁波315100 浙江科技学院生物与化学工程学院浙江杭州310023

谷氨酸脱羧酶(GAD)是生物法制备γ-氨基丁酸GABA以及一些含氮化合物的关键酶,其催化活力受p H值调控。研究GAD的pH值调控性质具有重要的理论和应用价值。研究通过氨基酸序列比对,发现了一个影响GAD 1407催化p H特性的关键位点:S307。通... 详细信息

谷氨酸脱羧酶(GAD)是生物法制备γ-氨基丁酸GABA以及一些含氮化合物的关键酶,其催化活力受p H值调控。研究GAD的pH值调控性质具有重要的理论和应用价值。研究通过氨基酸序列比对,发现了一个影响GAD 1407催化p H特性的关键位点:S307。通过对这个位点进行饱和突变,构建突变文库,从中筛选出催化pH范围拓宽的突变酶S307N,并对该突变酶的酶学性质进行了研究。为了解GAD 1407结构与功能之间的相互关系提供了一定的依据。

关键词：谷氨酸脱羧酶蛋白质工程饱和定点突变 pH特性

卟啉掺杂的MEH-PPV薄膜和氯仿溶液的光学性质(英文)

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发光学报 2010年第1期31卷 119-125页

作者：钟国伦王永红林金奇浙江大学宁波理工学院生物与化学工程分院浙江宁波315100

研究了不同质量浓度卟啉(TTP)掺杂的MEH-PPV的紫外吸收和荧光发射光谱。这种掺杂体系在膜中和氯仿溶液中的吸收光谱具有同样的行为,同时,在这两种情况下发现了MEH-PPV链的聚集,以及TTP在420nm的吸收随掺入量的增加而增加。但是,膜的发... 详细信息

研究了不同质量浓度卟啉(TTP)掺杂的MEH-PPV的紫外吸收和荧光发射光谱。这种掺杂体系在膜中和氯仿溶液中的吸收光谱具有同样的行为,同时,在这两种情况下发现了MEH-PPV链的聚集,以及TTP在420nm的吸收随掺入量的增加而增加。但是,膜的发射光谱与氯仿溶液中的有所不同。因TTP的吸收带与MEH-PPV发射带的重叠,在膜和氯仿溶液中的高浓度掺杂体系中存在从MEH-PPV到TTP的Frster能量转移,但是在高TTP掺杂下的氯仿溶液中能量转移导致MEH-PPV发射峰的劈裂,而当溶液被稀释时,这种现象消失,表明此时能量给体和受体的距离扩大,这种能量转移的速率为1×108mg·mL-1·s-1。

关键词：紫外-可见吸收发光光谱共轭聚合物能量转移

利用荧光光谱法研究脲和盐酸胍诱导谷氨酸脱羧酶的去折叠

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高校化学工程学报 2016年第3期30卷 648-654页

作者：胡升黄俊柯丕余赵伟睿吕常江王进波尚龙安梅乐和浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 浙江科技学院生物与化学工程学院浙江杭州310023 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027

利用荧光光谱法研究了盐酸胍和脲诱导的谷氨酸脱羧酶野生酶和突变酶K413A的去折叠过程,以探索与酶稳定性相关的构效关系。以盐酸胍为变性剂时,野生型酶和突变酶K413A在激发波长为280 nm的荧光图谱中色氨酸的最大发射峰均发生红移,色氨... 详细信息

利用荧光光谱法研究了盐酸胍和脲诱导的谷氨酸脱羧酶野生酶和突变酶K413A的去折叠过程,以探索与酶稳定性相关的构效关系。以盐酸胍为变性剂时,野生型酶和突变酶K413A在激发波长为280 nm的荧光图谱中色氨酸的最大发射峰均发生红移,色氨酸荧光强度呈现先上升再下降的趋势;以脲为变性剂时,两种酶荧光图谱中色氨酸的最大发射峰同样发生红移,但色氨酸荧光强度持续下降。无论是以盐酸胍还是以脲作为变性剂时,野生型酶和突变酶K413A的去折叠过程都符合"三态模型",说明随着变性剂浓度的增加,野生型酶和突变酶K413A先从天然态转变为部分折叠中间态,并最终转变为去折叠状态。此外,考察了变性剂对谷氨酸脱羧酶活力的影响,当以盐酸胍为变性剂时,野生型酶和突变酶K413A半失活的盐酸胍浓度分别为0.4 mol×L^(-1)和0.7 mol×L^(-1),而半失活的脲浓度分别为1 mol×L^(-1)和2 mol×L^(-1)。研究表明,突变酶K413A的热力学稳定性比野生型酶更强,K413位点与GAD的结构刚性有重要联系。

关键词：谷氨酸脱羧酶脲盐酸胍荧光相图法蛋白质去折叠

半理性设计进化土曲霉来源的ω-转氨酶AtTA热稳定性

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生物工程学报 2023年第6期39卷 2126-2140页

作者：蔡婷婷曹佳仁邱帅吕常江樊芳芳胡升赵伟睿梅乐和黄俊浙江科技学院生物与化学工程学院浙江杭州310023 浙大宁波理工学院生物与化学工程学院浙江宁波315100 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027 金华高等研究院浙江金华321019

转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景。但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了ω-TA的应用。为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspe... 详细信息

转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景。但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了ω-TA的应用。为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspergillus terreus)的(R)-ω-TA(At TA),采用基于分子动力学模拟的计算机辅助设计与随机突变、组合突变相结合的策略进行酶的热稳定性改造,获得了热稳定性与活性同步提高的最佳突变酶At TA-E104D/A246V/R266Q(M3)。与At TA野生酶(wild-type,WT)相比,M3的半衰期t1/2(35℃)由17.8 min提升至102.7 min,提升了4.8倍,半失活温度T5010比WT(38.1℃)提高2.2℃。最佳突变酶M3对丙酮酸和1-(R)-苯乙胺的催化效率分别是野生酶的1.59倍和1.56倍。分子动力学模拟与分子对接结果表明,分子内氢键与疏水相互作用的增加所导致α-螺旋的加固稳定是酶热稳定性提升的主要原因;底物分子与结合口袋氨基酸之间氢键相互作用的增加以及底物结合口袋体积的增大是导致M3催化效率提升的主要原因。底物谱测定结果表明,相较于WT,M3对11种芳香酮类化合物的催化性能均有所提升,进一步说明M3对手性胺的合成具有更高的应用价值。

关键词：手性胺 ω-转氨酶热稳定性半理性设计分子动力学模拟 α-螺旋

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氨基功能化纳米复合材料对磷酸盐的吸附研究

化学学报 2012年第17期70卷 1839-1846页

作者：张蕴奚晓青许姗妮周俊晨周津金徐启宏沈昊宇浙江大学宁波理工学院生物与化学工程学院宁波315100 浙江大学理学院杭州310027

合成了4种氨基(乙二胺(EDA),二乙烯三胺(DETA),三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA))功能化纳米复合材料(NH2-NCMs,分别命名为EDA-NCMs,DETA-NCMs,TETA-NCMs和TEPA-NCMs).采用FTIR(傅立叶变换红外光谱分析),TG/DTG(热重差热分析),XPS(X-射线光电子能谱分析)等手段对其进行了表征,并考察了其对水中磷酸盐的吸附性能.结果表明:溶液pH对其吸附性能影响较大,在pH为2.5的条件下,4种吸附剂对磷酸盐的吸附效果最佳;在5min内即可达到平衡吸附量的90%;4种吸附剂对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附模型;吸附行为均符合准二级速率模型;吸附反应为自发进行的放热反应和熵减的过程;推测其吸附机理以静电作用力为主.4种吸附剂用于磷酸盐含量为50 mg/L的废水处理的吸附率均大于97%,均达到一级A出水的排放标准(≤1.53 mg/L,以3PO4-计).

关键词：氨基纳米复合材料吸附剂磷酸盐 Langmuir等温吸附模型静电作用

溶剂效应对手性咪唑衍生物对映异构体与固定相相互作用的影响

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高等学校化学学报 2013年第6期34卷 1497-1504页

作者：胡桂香骆成才殷开梁邹建卫俞庆森浙江大学宁波理工学院生物与化学工程学院宁波315100 常州大学石油化工学院计算中心常州213164

采用分子模拟方法研究了两类手性咪唑衍生物的对映异构体与多糖类手性固定相纤维素-三(4-甲基苯甲酸酯)(商品名称为Chiralcel OJ)的相互作用,结果表明,溶剂效应对两者的相互作用有显著影响.在强极性溶剂(溶剂A)条件下,与化合物的S型异... 详细信息

采用分子模拟方法研究了两类手性咪唑衍生物的对映异构体与多糖类手性固定相纤维素-三(4-甲基苯甲酸酯)(商品名称为Chiralcel OJ)的相互作用,结果表明,溶剂效应对两者的相互作用有显著影响.在强极性溶剂(溶剂A)条件下,与化合物的S型异构体相比,化合物的R型异构体与固定相间形成的复合物更稳定,即S型先出峰,R型后出峰,与文献报道的拆分实验结果完全吻合;在弱极性溶剂(溶剂B)条件下,两个化合物的R/S型异构体与固定相相结合的结合能差别不大,无法进行有效分离.模拟结果表明,对映体与固定相之间存在远程互相排斥作用,在强极性溶剂作用下,远程静电作用减弱,有利于对对映体与固定相立体相互作用的不同进行区分,从而区分对映异构体.能量分析结果显示,分子间的范德华能,尤其是其中色散能的大小决定了对映体在固定相上是否可有效分离.

关键词：对映异构体纤维素-三(4-甲基苯甲酸酯)(Chiralcel OJ) 相互作用分子模拟洗脱顺序