蛋白质分子正确折叠是行使其功能的先决条件,错误折叠会导致聚集,从而诱发严重的疾病,如阿尔茨海默病。研究蛋白质分子折叠驱动力、结构和动力学对阐明其折叠机制具有重要作用。另外,在一些生物大分子折叠过程中,关环现象普遍存在。本论文中,我们研究了非天然态疏水作用对蛋白质分子折叠行为的影响以及溶剂性质和链刚性强度对半刚性高分子链关环动力学的影响。主要内容如下:（1）实验研究表明,天然小蛋白Fyn SH3 domain折叠为两态的,而其变异体A39V/N53P/V55L Fyn SH3 domain折叠需经过一个低含量的错误折叠中间体（～2.0%）。为了阐明其折叠机制差异的物理起源,我们采用基于功能态结构的db模型以及在该模型基础上增加序列具体的非天然态疏水作用的模型（db+MJhφ）,对比地研究了Fyn SH3 domain及其变异体的折叠机制。通过db模型,Fyn SH3domain及其变异体的折叠都为两态。采用db+MJhφ模型,Fyn SH3 domain折叠为两态的,而A39V/N53P/V55L Fyn SH3 domain折叠经过一个错误折叠中间态。由于错误折叠中间体含量很低,不足以使chevron图发生翻转。在错误折叠中间体中,β₁至β₄及-helix基本完全形成,然而β₅几乎没有形成。该中间体中的非天然态疏水氨基酸残基接触对与实验识别的接触对很大程度地重合,且模拟的错误折叠中间体结构相对于实验解析结构的均方根偏差rmsd值约为0.72（?）。进一步研究表明,Fyn SH3 domain和变异体不同的折叠机制源于它们折叠过渡态的非天然态接触对图案的差异。此外,我们预测出非天然态疏水作用能够加速或者减速蛋白质折叠很大程度地取决于其是否稳定过渡态相对于解折叠态。该研究结果表明基于功能态结构的简单模型增加序列具体的非天然态疏水作用能够有效地预测低含量的蛋白质分子错误折叠中间体。（2）受到蛋白质和DNA分子关环的启发,我们采用朗之万动力学方法系统地研究了溶剂性质和链刚性强度对半刚性高分子链关环的热力学和动力学行为的影响。热力学上,我们观察到了丰富的链末端关环产物,如单环、发卡、螺旋环和捆状结构,并且各种产物的含量依赖于溶剂性质和链刚性强度。动力学上,在良溶剂或一般的不良溶剂中,末端关环速率k_c随着链刚性k_θ的增强而单调地减小;然而,在非常劣的溶剂中,由于高分子链末端关环需经过两端分离的捆状中间态导致更加粗糙的能量图景,致使关环速率与链刚性之间显示出不规则的依赖性。溶剂性质和链刚性的变化可以改变能量图景表面的粗糙程度且能够调节关环路径的动力学分配。我们绘制了末端首次关环路径随着溶剂性质和链刚性变化的二维图。从该图中,我们能够清晰地识别出复杂的关环动力学区域。对于半刚性高分子链,随着链长N的增加,末端关环速率k_c先增大后减小:在良溶剂和长链区域中,关环速率k_c与链长N之间存在k_c～N^-1.5标度关系,该标度关系与实验一致;相比于良溶剂,在不良溶剂和长链区域中k_c显示出更强的链长依赖性,尤其在链刚性k_θ和溶剂性质ε_ij=1的情况下,关环速率k_c与链长N之间的标度指数约为-3.62,其与一些实验能够很好地吻合。该研究对理解生物大分子关环的一般化规则具有重要作用。