利用当前计算机模拟技术研究有关蛋白质分子热稳定性质并应用于蛋白质分子设计改造是一前沿热点，不仅有助于人们深入把握蛋白质结构与功能关系，还有利于拓展实际蛋白应用的适宜温度范围，改善大规模应用推广条件。通过计算突变自由能来衡量蛋白体系热稳定性的改变是其中的一种研究方法，然而，这种模拟计算涉及蛋白解折叠参考状态，而体系真实解折叠状态难以由模拟得到，采用的参考态替代模型常导致与实际状况有明显出入。针对于此，本论文第一部分工作以GB3蛋白C-端β折叠片小肽片段为体系，通过并行退火算法模拟小肽的解折叠并获取代表性解折叠构象，然后分别用小肽解折叠真实构象和模型替代状态计算各残基突变至丙氨酸的自由能。从小肽解折叠构象内部残基与残基间的作用能量和作用接触具体分析表明小肽解折叠构象内部残存相互作用，这些残余作用解释了各残基突变的自由能变计算结果差异。此外还得出总能量情况与残基接触两者之间具有相关性，这表明可通过残基接触定性描述内部能量作用。论文第二部分则结合实验测定数据，通过模拟计算研究了GB3蛋白升温膨胀的NMR信号1HN化学位移和3hJNC耦合常数的温度系数之间关系，发现这两者的相关性显著，说明1HN化学位移温度系数与表氢键强度的3hJNC耦合常数温度系数之间有着某种相通之处。随后基于并行退火动力学模拟蛋白体系膨胀的结果，确定是氢键距离变动对1HN化学位移温度系数起主要作用，并给出了一项估算酰胺原子氢键距离膨胀系数的经验方程，这部分阐明1HN化学位移温度响应的一种可能作用机制。论文第三部分通过高温模拟Ce17B蛋白热膨胀并从残基接触角度考察内部原初作用接触存在与消失的整体与局部情况，在予以图形显示后据此把握蛋白内部作用能量强弱以及各片段的耐热程度，进而定位出对温度变化敏感的片段对（区），如:第一个片段F1与其空间相邻片段F5、F6和F15;片段F8与其上部片段F6、F7和F30;片段F12与其周围片段F27、F28、F29和F30;活性区附近的F16片段与其周边的F4、F14、F19和F20片段;F20与片段F19、F24和F25;片段F27与片段F29、F30等。针对这些接触不稳区域进行的稳固性二硫键设计结果得出了几个有可能会提高Ce17B蛋白热稳定性的新型突变体。