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第八章分子

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第八章-分子设计育种..

第八章-分子设计育种..
体位置、相关参考文献、各种类型的水稻品种资源、
三、分子设计育种的步骤
发掘控制育种性状的基因、明确不同等位基 因的表型效应、明确基因与基因以及基因 与环境之间的相互关系。
在基因 定位和各种遗传研究的基础上,利用已 经鉴定出的各种重要育种性状基因的信息, 包括基因在染色体上的位置、遗传效应、 基因之间的互作、基因与背景亲本和环境 之间的互作等，模拟预测各种可能基因型 的表现型，从中选择符合特定育种目标的 基因型。
v水稻生物信息库
Δ（ ） Δ: Δ 日本的水稻基因组计划的网址, 是整个国际水稻基因组测序 计划的重要网站之一。 该网站目前主要是免费发布粳稻“日本 晴”全基因组、 序列的测序信息。 Δ（ ） Δ Δ 美国国立生物技术信息中心，国际上几个重要分子生物信息 网站之一，含籼稻93- 11 基因组序列数据库。
Δ
Δ: Δ 禾本科作物比较基因组学的重要网站。提供水稻、
玉米、大麦、小麦、高粱、拟南芥的序列信息, 特点 是重视水稻与其他作物的比较。该网站搜罗了禾本 科各作物的重要遗传标记连锁图, 提供各种类型的分 子标记, 水稻、玉米、小麦种质资源等位基因 和变 异的信息和水稻各种代谢途径图。
Δ
Δ: Δ 收集水稻各方面的资源信息。水稻基因及其染色
∆ 分子设计育种 ∆— 以生物信息学为平台，以基因组学和蛋白 组学等数据库为基础，综合作物育种学流程中 的作物遗传、生理、生化、栽培、生物统计等 所有学科的有用信息，根据具体作物的育种目 标和生长环境，在计算机上设计最佳方案，然 后开展作物育种试验的分子育种方法。 ∆—与传统育种技术相比，分子设计育种更为精 确、更加高效率，能够实现从“经验育种”到 “精确育种”的转化。
第八章 分子设计育种
一、概念的提出：

分子光谱法

分子光谱法

2、
跃迁
处于成键轨道上的 电子跃迁到 反键轨道上，称
为
跃迁。
跃迁吸收峰的波长在20nm附近，其特征是吸 收强度大（ ＞104）。

不饱和有机物，如具有
或
、
等基
团的有机化合物都会产生
跃迁。
第八章 分子光谱法
3、
跃迁
含有杂原子的不饱和基团，如C=O、C=S、N=N等化
合物，其未成键轨道中的n电子吸收能量后，向 反
第八章 分子光谱法
三、分子吸收光谱的基本原理 由光吸收定律及光与物质的相互作用可知，任何一种 物质对不同波长的光的吸收程度都是不相同的。
以溶液为例，将各种不同波长的单色光依次通过一定 浓度和液层厚度的某有色溶液，测量每一波长下该有 色溶液对光的吸收程度（即吸光度），然后以波长为 横坐标，以吸光度为纵坐标作图，即可得一曲线。该 曲线称为吸收曲线或吸收光谱。
分子光谱法分为吸收光谱法（如红外吸收光谱法、紫 外及可见吸收光谱法等）、发射光谱法（如荧光光谱 法）及散射光谱法（如拉曼光谱）三种基本类型。
在一般情况下，分子处于基态，当光与物质发生相互作用时，分子 吸收光能，从低能级跃迁到高能级产生吸收光谱。若分子从高能级 回复到低能级则释放出光能，形成发射光谱。散射光谱是光被物质 散射时，分子内能级的跃迁改变散射光频率而产生的。
第八章 分子光谱法
二、分子吸收光谱中的跃迁类型 化合物分子中主要还有三种类型的价电子，即形成单 键的 电子、形成双键或三键的 电子及未成键的n电子 （也称为p电子）。根据分子轨道理论，分子中这三 种电子的成键和反键分子轨道能级高低顺序为：
分子中不同轨道的价电子具有不同的能量，处于较低能级 的价电子吸收一定能量后，可跃迁到较高能级。在紫外可见光区，吸收光谱主要由 跃迁产生。

18 分子结构2

18 分子结构2

§3 共 价 键 的价 键 理 论
四、共价键的键型
第 八 章
共价键的键型有两种键，键
两个原子都含有成单的 s和px， py，pz电子，当它们沿x轴 接近时，能形成共价键的原子轨道有：s-s、px-s py-py px-px pz-pz
分 键: 沿键轴方向，以“头碰头”的方式发生轨道重叠， 子 轨道重叠部分是沿着键轴呈圆柱形的对称分布。 结 特点：键的键能大，稳定性高。 构
107°18′
101.9pm
N H H H
6
§1 化 学 键 参 数 四、键的极性
第 八 章 分
非极性键：在单质分子中两个原子之间形成的化 学键，由于原子核正电荷重心与负电 荷重心重合，叫做非极性键。
极性键：不同原子间形成的化学键，由于原子的电 子 负性不同，成键原子的电荷分布不对称，电 结 负性较大的原子带部分负电荷，电负性较 构 小的原子带部分正电荷，正负电荷重心不 重合，形成极性键。
第 八 章 分 子 结 构
16
§2 离 子 键
⑸、9~17电子构型：最外层为9~17个电子，ns2 np6 ndx(x=1~9) 如Cr3+、Fe2+
第 八 章 分 子 结 构
说明：
一般在离子的电荷和半径大致相同的条件下，不同构型 的正离子对同种负离子的结合力的大小可有如下经验规律： 8 电子构 型的离子
24
§3 共 价 键 的价 键 理 论
共价键的实质：成键原子的原子轨道发生了重叠。
第 八 章 分 子 结 构
二、价键理论
基本要点：
1、电子配对原理 两个原子接近时，自旋方向相反的成单电子可 以互相配对，形成共价键。
例如：
25
§3 共 价 键 的价 键 理 论

第八章分子标记及其应用

第八章分子标记及其应用

第八章分子标记及其应用第八章分子标记及其应用1) 分子标记的种类与特点1. 遗传标记的种类与特点遗传标记：指可以稳定遗传的、易于识别的特殊遗传多态性形式。

Minisatellites：小卫星序列遗传标记的种类与特点1）形态标记：肉眼可见的特征性状，简单实用，但数目少，受发育阶段与环境影响。

2）细胞标记：染色体核型与带型，受环境影响小，稳定可靠，但耗时耗力，信息量不足。

3）生化标记：贮藏蛋白、同工酶等，信息量较大，取材方便，但不能反映基因组非编码区信息，仍受发育阶段与环境影响。

4）DNA分子标记：基因组DNA 水平的变异，理想的遗传标记。

2. DNA分子标记DNA分子标记：简称分子标记，指基因组DNA 水平上的任何差异，来自缺失、插入、置换、颠换、重复等，通常以分子杂交或凝胶电泳图谱的形式体现。

2.1 分子标记的优点1）数量多，遍及整个基因组，理论上检测位点近乎无限；2）稳定遗传，不受环境、发育阶段和是否表达等限制;3）多态性高，自然存在，无须专门创造；4）表现为“中性”，即不影响性状的表达；5）许多为共显性，能鉴别杂合与纯合，提供完整的遗传信息。

2.2 分子标记的类型分三大类:1) 基于核酸分子杂交: 第一代，1980s, RFLP（Restriction fragmentlength polymorphism ），限制性片段长度多态性2) 基于PCR或限制酶切+PCR: 第二代，1990s ,RAPD、AFLP、SSR、ISSR、 SCAR、STS等3) 基于DNA测序:第三代，近年来SNP和EST,反转录转座子等第三节分子标记的应用1. RFLP标记RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)：限制性片段长度多态性，1980，Botstein。

基本原理：不同基因组DNA经特定限制酶消化后产生大小不等的片段，再经电泳分离、Southern 印迹杂交和检测后，得到特异的RFLP 标记，它反映不同DNA对所用探针限制性酶切片段长度的多态性，实际是酶切位点的变化和分布情况。

分子结构

分子结构

化学键参数 (Bond parameters):
键能 (Bond energy, B.E.) 键级 (Bond order，分子轨道法MO) 键长 (Bond length) 键角 (Bond angle) 键极性 (Bond polarity)
键能 (Bond Energy, B.E.) 在标准状态及在 298 K，把 1 mol 理想气体 AB拆 开，成为理想气态下的 A 、B 原子过程的焓变，称为 AB 键的键能。(实质上是 AB 键的离解能) AB (g, 1×105 Pa) → A (g, 1×105 Pa ) + B (g, 1×105 Pa) B.E. = △rHmø (298 K) B.E.↑，键强度↑

磁性的测定：可以用磁天平进行测定
(a) 普通天平 (b) 磁天平 (逆磁性物质) (c) 磁天平 (顺磁性物质)
共价键理论
经典的 Lewis 学说 价健理论 价层电子对排斥模型 分子轨道法
Lewis 学说
1916年美国物化学家 Gilbert Newton Lewis (1875 - 1946) 提出: “分子中原子之间通过共享电子对而使 每一个原子都具有稀有气体的稳定的电 子结构”。 又称“八偶体规则” (Octet Rule) 这样形成的化学键称为“共价键” (covalent bond)，相应的分子称为“共 价分子”。
分 子
CC键能/kJ•mol1
H3CCH3
376 1 154
H2CCH2
720 2 135
HCCH
964 3 121
键级 键长/pm
键能与键长关系：键能，键长
键角 (Bond angle) 分子内有共同原子的两个化学键之间的夹角 例: CO2 O=C=O 键角 = 180° H2O 键角 = 104.5° NH3 键角 = 107° CH4 键角 = 109°28’

材料化学08分子结构[精]

材料化学08分子结构[精]

• 键型的过渡
离子键 (极性最强)
极性共价键 (过渡状态)
非极性共价键 (无极性)
8.2.2 杂化轨道(Hybrid orbital)理论 — 价键理论的补充和发展
基本要点：
成键时能级相近的价电子轨道相混杂， 形成新的价电子轨道——杂化轨道
杂化前后轨道数目不变 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变
第八章 分子结构
§8.1 离子键(自学) §8.2 共价键理论 §8.3 分子间力和氢键 §8.4 离子极化
§8.1 离子键(Ionic Bond)
思考题: 1. 什么是离子键？离子键的主要特征是什么？ 2. 决定离子化合物性质的因素有哪些？主要
决定离子化合物的什么性质？ 3. 各元素离子半径的变化有哪些规律？ 4. 离子的电子构型有几种？分别是何种构型？
分子轨道理论中为成键电子数与反键电子数之差的一半
键能(bond energy)： 对双原子分子为解离能 对多原子分子为几个键的平均解离能
键角(bond angle)： 分子中键与键之间的夹角 反映分子空间结构的重要因素之一
键长(bond length)： 分子中两个原子核间的平衡距离
键的极性(bond polarity)： 非极性共价键、极性共价键
zz ++ – –x
(s-s)
(s-p)
(p-p)
(p-p)
注：在价键理论中：
共价单键：均为 键
H—Cl、H—H、H—N—H
H 共价双键：一条为 键，一条为 键
H2 C
CH2、O
C
O

4 3
共价叁键：一条为 键，两条为 键
··
:O··—O··:

第八章黏附分子


二、黏附分子的分类
❖ 整合素家族（integrin family） ❖ 选择素家族（selectin family) ❖ 免疫球蛋白超家族( Ig superfamily) ❖ 钙黏蛋白家族(cadherin family) ❖ 未归类的黏附分子
（一）整合素家族
❖ 由αβ两条链经非共价键连接组成的异二聚体， 是一组位于细胞表面的糖蛋白受体
❖ 至少16 种α亚单位和8种β亚单位，以β亚单位 可将整合素家族分为8个组。
❖ 一种整合素可分布于多种细胞，同一种细胞 也往往有多种整合素的表达。表达水平可随 细胞分化和生长状态发生改变。
举例：LFA-1（lymphocyte function associated antigen-1)
❖ 分子组成： ❖ 分布：thymocyte, T cell, macrophage ❖ 配体：ICAM-1、2、3（表达于APC） ❖ 功能：参与T细胞与APC或靶细胞的相互作用
❖ 趋化与粘附
黏附分子的命名
❖ 以功能命名：如细胞间黏附分子(ICAM),血管 细胞黏附分子（VCAM），TCR，LFA-1等
❖ 以CD命名：统称为CD抗原/分子
CD：cluster of differentiation
❖ CD： 应用以单克隆抗体鉴定为主的方法， 将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同 一分化抗原称CD
（二）选择素家族
❖ 家族各成员胞膜外结构域相似，均由C型凝 集素（CL）结构域、EGF结构域和补体调控 蛋白结构域组成。其中CL结构域是选择素结 合配体部位。
❖ 包括L、P和E选择素三个成员。 ❖ L-选择素是淋巴细胞归巢受体 ❖ P、E-选择素介导中性粒细胞的移动
淋巴细胞定向迁移，分布于淋巴器官和组织的不同部位

分子结构


的正负离子之间通过静电作用力形成的
化学键。
阴阳离子所带的电荷越高，半径越小，离子键越强。 离子型化合物：由离子键所形成的化合物叫离子型化合物。
9
3、稳定结构，对于主族元素来讲它们所生成的离子多数都具
有稀有气体结构，即p轨道为全充满状态。
以NaCl为例，离子键的形成过程可简单表示如下：
e

Na Cl Cl Na+
若近似地把A+和B+看作是两个互相接触的球体， d = r1 + r2
13
⑶、离子半径的变化规律
①、正离子的半径比该元素的原子半径小；负离子 的半径比该元素的原子半径大。 ②、在周期表各主族元素中，具有相同电荷数的同 族离子的半径依次增大。
例
Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+
F-<Cl-<Br-<I-．
4
二、键长
键长：形成化学键两原子间的平衡距离叫做键长。 通常键能越大，键长越短，表示键越强，越牢固。
三、键角
键角：在分子中键和键之间的夹角叫做键角。
例如：已知CO2分子的键长是 116.2pm， O — C—O键角 是180°，我们就可以确定CO2分子是一个直线形的 非极性分子。 又例 如：已知NH3分子H—N—H键角是107°18ˊ，N—H 键长是 101.9pm，就可以断定NH3分子是一个三角 锥形的极性分子。因此，键长和键角是确定分子 的空间构型的重要因素。
例如：
23
2、能量最低原理 在成键的过程中，自旋相反的单电子之所以要配 对，主要是因为配对以后会放出能量，从而使体系 的能量降低。电子配对时放出能量越多形成的化学 键就越稳定。 3、原子轨道最大重叠原理 成健时成键电子的原子轨道尽可能按最大程度的 重叠方式进行，即要遵循原子轨道最大重叠原理。

第8章分子的拆分ppt课件


R O H FG RIO HR
C
C
CO +HC N
R CO O RH CNR
实例在下页
2. α-二醇
① 对称的α-二醇
2O O H O H
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
二、逆向切断技巧 1. 优先考虑骨架的形成
有机物由骨架与官能团两部分组成，在合成过程中，总存 在骨架与官能团的变化。有机合成问题，着眼于官能团与骨 架的变化，有下列四种类型：
a. 骨架与官能团均不变，仅官能团位置变化；
eg .
CO稀 O N aO H H
COOH
b. 骨架不变，官能团变化；
eg. CC 3 l
H
H

KMnO4 HO HO
CO2Me
O
TM
+ H+
H
3. β-羟基羰基化合物 β-羟基羰基化合物可用羟醛缩合反应来制备。
O
OO H
FGI
OO +
H
当醛和酮缩合时，是由醛供给羰基而酮供给α-氢。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
CHO
CHO +
逆向连接（Antithetical Connection）：把TM分子中两个适
当的碳原子用化学键连接起来，称逆向连接，它是实际合成中
氧化断裂反应的逆过程。
eg.
C HO
C HO
逆向重排（Antithetic Rearrangerment）：把目标分子骨架拆

第八章 分子发光光谱法molecular_luminescence


• It is determined by the relative rate constants for the processes by which the lowest excited singlet state is deactivated.
kf
k f ki kec kic k pd kd
• Highly conjugated double-bond structures
FLUORESCENCE AND STRUCTURE (CONTD.)
Simple heterocycles do not exhibit fluorescence. The n- *singlet quickly converts to the n- * triplet and no fluorescence is observed.
Chemical Structure
• Fluorescence from singlet states of - * have more intensity than those from n- * transitions as the molar absorptivities for - * absorptions are much higher than those for n- * absorptions.
FLUORESCENCE AND STRUCTURE (CONTD)
Substitutions on benzene ring affect fluorescence maxima and fluorescence intensity as shown in the table.
Electron withdrawing groups decrease intensity
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第八章构象分析8.1 引言理论分析：Barton 1950非化环已烷反应性1. 构象分析发展归因于的研究。

实验技术：IR、NMR、X-ray的引入。

（1）Barton，1950在取代环已烷反应性的研究中，指出反应性受取代分子的赤道或轴向的性质所影响，即受取代环已烷构象所影响。

（2）实验技术的引入对分子结构的测定变得可能，并且随着能力的提高，测定分子的范围、精度越来越宽，越来越精确，即使这样，目前还是不能解决所有的分子结构测定。

譬如Protein分子晶体结构数据库，还是有限，原因晶体培养不出；NMR的溶液构象虽可测定，但分子太大也受限制。

因此在这种情况下利用理论分析方法是一种很好的补充。

同时，理论方法进行构象分析的结果与实验测定的结果很接近。

ex1. 早期实验测得C-C键长为0.152nm；理计0.1530 - 0.1534nm，后来更精确的实验测定为0.1528nm。

ex2. 1960年Hendricleson用理论方法计算了扭船式与椅式构象转化过程的能量为6.7KJ.mol-1，表明扭船式是可以存在的。

直到1975年科学家才在实验中证实了环已烷扭船式的存在，这就证明以上两者都是推动构象分析发展的基础。

两者是相互相成的。

构象搜索2. 构象分析的内容构象与性能的关系研究（1）构象搜素的目的是为了确定分子的优势构象，即寻找势能面上所有极小，因此能量极小化，在构象分析中起了极重要的作用。

而执行能量优化的一个特征是，它们移动到最接近初始结构的极小点。

因此，寻找一个产生初始结构为其后优化的各种算法是非常必要的。

什么是构象搜索？所谓构象搜索，在构象空间中寻找所有可能出现的比较稳定构象。

即分子的势能面上寻找所有的极小值。

（2）构象与性能的关系研究一个分子的物理、化学和生物性质关键是依赖于三维的结构即构象。

特别是在生物体系中，生物大分子的功能更是依赖于构象（也称活性构象）。

因此，构象分析在分子模拟中是一个十分重要的过程，而构象的搜索即寻找搜索的方法也是本章的重点。

8.2 构象搜索8.2.1 几个易混淆的基本概念Structure（结构）、build（构造）、configuration（构型）、conformation（构象）。

结构：是比较广义的术语，构造、构型、构象都可以用来描述分子结构。

构造：是说明分子中原子的连接性次序和键性（单、双键等）。

构型：是分子中原子在空间的排列状况。

构象：则是分子通过单键旋转形成各原子或原子团的空间排列。

因此，构造，构型，构象是在三个不同层次上描述分子的结构。

分子的构象是以构型为前提的。

一种构型对应无数个构象，否则一种构型就是对应一种构象（如乙烯）。

构型有静止的含义，而构象有动感。

几个不同含义构象的概念活性构象（药效构象）：与受体结合的构象称为活性构象，活性构象不一定是能量最低的构象。

但必定是优势构象或近似的优势构象（低能构象）。

晶体构象：是分子堆积产生的。

结晶状态代表的是最低能量的分子构象（晶体状态）。

溶液构象：是溶液中存在的构象，这种构象在溶液中可能存在几个构象之间的平衡，溶剂的极性也会使构象发生变化。

8.2.2 构象搜索的方法构象搜索的方法常用的有：1、系统搜索方法；2、模型构型方法；3、距离几何方法；4、分子动力学模拟方法；5、Monte Carlo模拟方法；6、遗传算法。

下面介绍几种方法1、系统搜索方法所谓系统搜索方法：是系统地搜索整个构象空间，借以寻找能量最小点。

最基本的系统搜索方法是格点搜索，即在构象空间中以小的间隔变量进行逐点搜索，如果变量足够小的话则有可能搜索到全部的可能性。

系统搜索方法的优越性体现在自由度在10—20的分子的构象分析。

为了加快搜索的速率现在提出了不少改进算法，如树状搜索方法、过滤算法等。

下面重点介绍格点搜索和树状搜索方法。

（1）格点搜索方法格点搜索方法的要素：（步骤）（a）固定键长、键角（b）确定分子中所有旋转键（c）设定步长（d）极小化（优化）为了说明格点搜索的算法，下面举一例说明（P415）ex Ala dipeptide（丙氨酸二肽）对完成Alanine二肽的构象空间的一个格点搜索，一系列构象将通过系统地改变ϕ和ϕ在︒0和︒60之间产生。

在图8.2中在Ramachandro等值线图上这相当于画一个二维的格点，每一格点相应于一个由格点搜索产生的一个构象。

它能够容易地看到随一些ϕ和ϕ的结合。

甚至对一个相对大的扭转步长（增量）由格点搜索所产生的大量构象比在表面上产生极小点多得多；许多初始构象极小化（优化）到同样的极小能结构。

而且许多初始构象在能量上是非常高的。

格点搜索的一个主要缺点（不是）是被产生和优化的结构数随可旋转键的数以一个特别的形式而增加。

如下式所出： Number of conformation i N i θ3601∏== （8.1）i θ是对键i 所选的两面角步长，N 为旋转键的数。

如N =5，︒=30i θ，构象数为248832。

69hr （1s ）如N =7，︒=30i θ，构象数为36million 。

415天树状搜索广泛用于表示不同的状态，具体的如图8.4所示。

树中包含由边（edges ）连结的一些节（nodes ）。

每一个边暗示与之相连的两个节的存在；每一个节代表一个体系可能产生的状态。

图中，具体的术语定义如下：a. 根节（rood node ）：表示体系的初始状态。

b. 未端节（terminal nodes ）：表示无子代（孩子）的节。

c. 目标节（goal node ）：表示一个特殊类型的末端节。

（它对应于一个可接受的解） 假定，我们想利用格点搜索方法来寻找一个简单的烷烃，（如正已烷）的构象空间。

首先我们将设定：a. 未端甲基基团的旋转被忽略，只变化三个旋转键；同时，b. 要求每一可变键产生三个值，即，相应于反式（︒180）、旁式（+）（+︒60）和旁式（-）（︒-60）三个低能构象。

然而，搜索的结果得到27个terminal nodes （333⨯⨯≡），如图8.5中所示。

其中， root node ：表示起始点，没有任何旋转角指配它。

当第一个可旋转键设定第一个可旋转角为︒180时，相应的root node 0 移到了node 1。

当第二个可旋转键设定为︒180时，相应的root node 1移到了node 4。

当第三个可旋转键设定为︒180时，node 4移到了node 13，node 13为terminal node ，它将作为进一步极小化的备用构象。

为了进一步产生构象，继续改变三个旋转角中的一个，最方便的方法，就是设定键3为旁式（+）构象（︒+60），它等价于将node 13移回到node 4，然后再移到terminal node 14。

这样得到第二个完成结束的构象。

用这种方式通过树状搜索的过程（所谓的往返）分子的所有构象都能被产生。

这种搜索算法，就是众所周知的一级深度搜索。

一级深度搜索的有效性，可以通知撤散那些违背或被某些能量和几何标准的结构来提高。

具有高能立体相互作用的结构在能量优化阶段前将被拒绝（排除），这样，在所有旋转角被指定前，通过检查部分限制构象能进一步提高系统搜索的有效性。

譬如，我们产生一部分的结构，它包含一个在空间上很接近的非成键的原子，如图8.6所示。

由图可见，在已烷中，如果在已边远中，如果第一个旋转键设定为旁式（+），即︒+60构象和第二个键设定为旁式（-），即︒-60构象（如图8.6所示的减烷的破坏），那么，一个高能的结构就被产生。

不管什么值指定给第三个旋转角，这样的高能立体障碍将永远存在。

因此，所有处在搜索树node 9 number 9 in Fig. 8.5以下的结构都将被淘汰或者删去。

如果在分子中存在违规（破坏）的这些部分可通过一个随后的扭曲角的指定，使得它相对于其它部分不再移动是可能的，这是很重要的。

环状分子利用系统搜索来分析构象常常是困难。

一般的步骤是：首先开环，得到一个“伪非环”分子；然后再作为一个正常的环状分子来处理。

下面以环已烷为例加以说明（如图8.7）当我们搜索环分子的构象空间时，为了保证环是精确形成的，附加的控制（条件）必须被包括。

例如，正已烷的所有反式结构是一个完全地可接受的构象。

而环已烷不是一个可接受的构象，原因是在环封闭的原子之间不合理的键长。

因此它一般采用（实践）控制若干分子内的参数，当利用系统搜索来寻找环体系的构象空间时；这些参数通常包括在环封闭的键之间的键长和键角。

（图8.8）。

在某些程序中，其它的内参数也被控制。

（如，扭曲角调整为环封闭的键）。

对系统搜索环为什么出问题有疑问的主要原因是：a. 这些控制常常在构象分析的后期才被应用。

b. 在结构被拒绝和接受前，它几乎是一个完整的环。

c. 当限制环状分子时一个简单的控制是保证（确保）在每一步上生长链的距离由开始原子足够短到使维持的键能够接近环。

当可旋转键以同方向的方式被加工时，系统搜索是最有效的。

这样保证一旦一个原子相对于已经讨论的原子在空间上被固定，那么它就不再被移动。

对一个环状分子这就意味搜索在分子的一个末端开始并且移向下键。

含有环的分子通过开环的处理，得到像以上描述的伪—环状分子，然后再加工（图8.9）。

任何系统搜索最后（终极地）要求在网格的分辨力和有效的计算机能力（资源）之间得到一个平衡。

太细的一个网格然而搜索可能化费太长时间，太粗的网格，然而重要的极小值可能被错过。

非成键的标准，决定一个结构是否被拒绝，也必须被指定。

非成键的标准，常常被称为一个bump check（碰撞控制）并且通常设置为一个适中的值（2.0Å），因为能量极小化中，步长将能够排除结构中的次要问题时对环状分子，环封闭的标准也可能性影响结果。

因此也必须记住各种截断（cut offs）是互相依赖的，所以变化一个可能要求其它的也被指定（改变）。

（2）树状搜索方法树状搜索方法是让搜索沿着一个方向进行，通过不断分支搜索空间。

具体地就是从肽链的一端出发，首先搜索第一个二面角的优势值，然后在第一个二面角选定某些优势值的基础上搜索第二个二面角，并且依次进行下去，逐渐地走遍整个构象空间。

图8.4示出了树状搜索的示意图。

加新内容（3）过滤算法过滤算法是在搜索过程中不断地消除构象空间中的不合理部分，以便尽可能地减少可能性，节省计算时间。

过滤的标准有：选用合理的初始二面角值，环闭合，跨环距离等等。

加新内容2、模型搭建的方法系统搜索方法不能用于包含很多二面角自由度的分子体系，但是在这个方法基础上发展起来的“搭建（build-up ）”过程可以在一定程度上打破这个限制。

这个方法假定分子的构象主要依赖于短程作用力，象搭积木似地建造模型。

首先把分子分成小片段，大约2—3个残基为一单位，然后对分子的各个小片段采用系统搜索方法寻找最低能量构象，然后把两个最低能量构象连接起来进行最小化，选择低能量构象再接上第三段，依次进行下去，最后得到整个分子的构象。