氢键对核酸的结构和功能、对DNA-蛋白质复合物的性质和结构稳定性有着重要贡献,因此快速而准确地预测这些氢键复合物的结构及作用能十分重要。我们课题组提出了一种可快速准确预测N-H…O=C、C-H…O=C和O-H…O型氢键复合物作用能的可极化偶极-偶极作用模型。本论文对此模型进行进一步发展,将其推广到一系列不仅包含N-H…O=C、C-H…O=C和O-H…O型氢键,而且包含N-H…N型氢键的核酸及核酸-蛋白质氢键复合物中,对这些复合物的氢键距离和相互作用能进行了预测。本文具体研究内容如下:1.不仅将C=O C-O, N-H,C-H和O-H键视为偶极,也将碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶中sp2杂化氮原子的孤对电子作为偶极。选取6个碱基二聚体作为模型分子,确定所需参数。2.使用可极化偶极-偶极作用模型和所确定的参数预测了含有不同氢键类型的碱基二聚体、核苷二聚体、核苷酸二聚体、碱基-多肽和核苷-多肽的平衡氢键距离及相互作用能。结果表明,可极化模型得出的平衡氢键距离与MP2/6-31+G(d,p)和B3LYP/6-31+G(d,p)方法得到的结果符合较好;可极化模型预测的相互作用能可与包含基组重叠误差(BSSE)校正的MP2/aug-cc-pVTZ方法、完备基组下的MP2和CCSD(T)方法得到的结果相媲美。此外,使用可极化模型也可以很好的重复MP2/aug-cc-pVTZ(BSSE)方法得到的势能曲线。以上结果证明我们的可极化偶极-偶极作用模型是合理的,参数具有很好的可转移性。3.使用我们的可极化模型对所研究氢键复合物的相互作用能进行分解,对氢键作用的本质进行初步探讨。结果表明,体系不同,各成分所占比例次序也会随之变化,但静电作用所占比例始终是最大的。4.比较表明,利用DFT-D和可极化模型均可以得到与MP2/aug-cc-pVTZ(BSSE)方法相媲美的相互作用能。其中,可极化模型的运算效率是DFT-D方法和MP2方法的千万倍,且体系越大,计算效率越高。