生物含磷大分子与铀酰相互作用模拟计算研究

【目的】针对UO_(2)^(2+)主要在生物细胞表面生成微纳米片状磷酸氢铀酰矿化体这一前期研究基础。【方法】本文采用模拟计算的方法,探究了磷脂(生物共有)、脂多糖(革兰氏阴性菌特有)、磷壁酸(革兰氏阳性菌特有)、植酸(植物特有)4种生物壁膜及胞外含磷大分子(biological macromolecules with phosphorous,BCP)与UO_(2)^(2+)之间的相互作用力、作用能和间距等。【结果】蒙特卡罗分析结果表明:在弱酸性(UO_(2)^(2+))、中性至弱碱性(UO_(2)^(2+)与CO32–共存)两种体系下,BCP对UO_(2)^(2+)的吸附均容易发生,吸附能分布在–109 kcal/mol至–114 kcal/mol之间。分子动力学结果显示,UO_(2)^(2+)与BCP接触时,U原子主要与BCP的含P基团作用。在UO_(2)^(2+)体系下,U-P距离较短的是脂多糖和植酸(6.662A和6.539A);而UO_(2)^(2+)与CO32–体系中,U-P距离较短的是磷壁酸和磷脂(5.225A和12.472A),这与BCP结构及其对UO_(2)^(2+)的作用力有关。两种体系下,脂多糖对UO_(2)^(2+)作用占主导的是静电力;磷壁酸和植酸对UO_(2)^(2+)作用起主导的是范德华力;磷脂与UO_(2)^(2+)作用时,范德华力与静电力相当。【结论】BCP与UO_(2)^(2+)作用过程中,主要是磷酸基团对UO_(2)^(2+)存在较强的亲和力和作用力,其在铀-磷的生物矿化过程中扮演成核位点的重要角色。