1•国内外发展研究现状及发展动态分析氨基酸是重要的生命物质，参与众多生理过程。生命体内重耍微粒(如水分子和金属离子等)对氨基酸结构和性质的作用一直是研究的热点13。分子内质子迁移使氨基酸在“中性结构”和“两性结构”间互变，探讨分子内质子迁移的诱因及It机理是重要的研究方向。由于甘氨酸是结构最简单的氨基酸，成为实验和理论研究的重要测试体系。对II•氨酸分子结构和性质的研究，在实验方面和理论方面都开展了大量工作13-,8),但是有关甘氨酸分子内质子迁移的诱因和机理的研究较为缺乏。一个重要原因就是：在分子电子水平上认识生命活性物质化学变化的微观机理，对于实验来说仍存在较人困难，目前主要是依赖量子化学方法研究机理问题。下面分3部分内容介绍甘氨酸结构和性质的研究现状以及存在的问题。(1)It氨酸的构象甘氨酸构象问题最初来自于天文学观测甘氨酸分子的需要，近些年仅在JACS期刊就发表了儿十篇相关论文。冃前述有许多人感兴趣，继续采用先进方法开展研究。比如实验方面，继1980年微波谱实验和1991年电子衍射实验之后,在1998年StepanianS.G等采用基质隔离红外光谱技术⑶观测到3种甘氨酸构象,在2012年BalabinR.M採用振动拉曼光谱技术引也观测到3种构彖。理论计算方面，早在1991年GordonM.S.等就采用HF/6-31G*方法对I「氨酸构象进行了系统研究，得到8种稳定构象；在2007年徐四川等采用B3LYP/6-311+G**方法计算得到9个稳定构彖®;2008年KeH.W.等采用B3LYP/6-311+G*方法得到7个稳定构象⑹；2009年BalabinR.M.采用B3LYP/aug-cc-pVTZ方法优化得到8种稳定构象⑹，之后又采用更高级方法CCSD(T)/CBS对甘氨酸构象进行了能量计算。但是截至忖前尚未阐明理论结果与实验结果的羞异原因，这需耍研究构象异构化机理。(2)体内重要微粒对甘氨酸结构和性质的作用水分子对甘氨酸的作用一直倍受关注。关于水合甘氨酸复合体结构和稳定性、甘氨酸的溶剂化效应、水分子诱导卄氨酸质子迁移机理等问题已有很多文献报道。比如从1995年开始，JensenJ.H.就应用量子化学方法(HF/6-31G*)研究“导致I「氨酸质子迁移所需的最少水分子数”问题凶，结论是2个水分子；2010年KeH.W.采用更精确方法(MP2/aug-cc-pVDZ)给出的结论是1个水分子⑼。近几年较为关注“水合中性甘氨酸复合体与水合两性甘氨酸复合体等能时所需的水分子数”问题。2003年XuS•等采用质谱■光电子能谱实验技术［⑼观测到了5水合甘氨酸两性离子复合体；2008年BachrachS.M.采用PBE1PBE/6-311+G**方法［⑴的计算结果是7个水分子；2012年我们课题组采用B3LYP/6・31++g**方法说】的计算结果是5个水分子(支持实验结果)，并月.发现了水合甘氨酸体系内的水链质子迁移方式［⑶。对比文献［11］和［12］的工作，我们认识到：只研究水合甘氨酸复合体的结构和稳定性是不全面的，需要同时考查体系内质子迁移的机理才能给岀更好的结果。金属离子参与很多生物化学过程，它们与氨基酸残基的结合决定着生物分子的结构和功能。金展离子对氨基酸的作用是研究热点。如2010年KhodabandehaM.H.等采用MP2/6-31G**方法研究了Mn"对甘氨酸的作用网，2012年ArmentroutP.B.等采用B3LYP/6・311+G**方法研究了Cs+对甘氨酸等5种氨基酸的作用庶I。但是前人工作局限于只研究了氨基酸■金属离子配合物的静态性质，没有研究“金属离子诱导氨基酸质子迁移的机理”；近期我们课题纽先于同行研究了Cl!?+诱导甘氨酸质子迁移的机理［⑹，成果已发表于“中国科学”杂志。而体内有许多垂耍金属离了，相关研究亟需开展。此外，综合考虑“水分子和金属离子同时作用于甘氨酸”的研究工作很少。(3)体内重要微粒对甘氨酸阳离子的作用近年来蛋口质氧化损伤是自由基生物学研究的热点Z—，所以甘氨酸阳离子的结构和性质也逐渐受到关注。Rodnguez-SantiagoL.在2000年采用B3LYP等多种计算方法研究了甘氨酸阳离子的构象及其分子内的质子迁移；SimonS.在2004年采用B3LYP/6-31++G**方法研究了单个水分子对甘氨酸阳离子分子内质子迁移的作用口；CarbonniereP.在2009年采用B3LYP/6-31+G**方法对氨酸阳离子构象进行了振动频率分析［凶。但综合已发表的文献会发现：多个水分子对甘氨酸阳离...