蛋白质—蛋白质之间以及蛋白质与其它分子之间的相互作用,在许多生物体系和生命过程中是非常重要的。同时,合理的环境也是这些体系和过程所必需的。众所周知,溶剂效应可以影响蛋白质的稳定构象,折叠以及分子识别等等。快速、准确、定量地计算溶剂化能量,显得尤为重要。为了准确地描述各种复杂环境下的溶剂化能量,目前,已经发展了分子(显示)和连续(隐性)介质模型。然而,采用分子(显示)模型后,计算量要比在真空条件下大得多,这时,许多研究人员对于发展计算快速的连续介质模型方法便产生了极大的兴趣。在描述蛋白质之间的相互作用时,衡量体系是否稳定的一个重要的热力学指标,就是自由能。而衡量体系之间相互作用是否达到平衡的一个最基本的标准,也是几乎所有人都使用的一个标准,就是结合自由能。在描述自由能时,能量的核心问题仍然是静电相互作用的处理,那么电荷自然也就成为其中的关键因素,电荷的合理与否直接影响着自由能中的静电相互作用的计算精度。本文正是基于杨等人已经建立的ABEEMσπ/MM (atom-bond electronegativity equalization method fused into molecular mechanics)浮动电荷力场方法,其不仅清晰地考虑了原子位点区域的电荷,还考虑了单键、双键区域和孤对电子区域的电荷,同时,双键区域又详细地分为1个σ键、4个π键区域,而且这些区域的电荷值可以根据周围环境的变化而浮动,因此该方法能正确地预测生物大分子体系中电荷的极化,从而将其应用于溶剂化自由能、结合自由能以及分子识别的研究。本文主要包括以下内容：(1) ABEEMσπ与GB模型相结合计算分子的溶剂化自由能generalized Born (GB)模型作为一种处理连续介质模型的方法,计算溶剂化自由能快速而高效,但是该方法计算准确度有待于提高。本文基于GB模型,将ABEEMσπ浮动电荷模型与之相结合,进一步提高GB模型计算的准确度。因为ABEEMσπ模型充分考虑各个位点电荷随环境变化的浮动情况,所以将该模型计算出的电荷应用于分子溶剂化自由能的计算,得到的结果便更接近于实验值。本文共计算了105个中性有机小分子,20种氨基酸二肽分子共120个构象以及几个蛋白质片断。结果显示,本文方法的计算结果与实验值具有很好的相关性,相关系数为0.97,斜率为0.95,绝对平均偏差为0.34kcal/mol。同时,二肽与多肽的结果也与从头计算和Poisson-Boltzmann (PB)方法的计算结果一致。本文证明将ABEEMσπ浮动电荷模型与GB模型相结合,用于计算分子的溶剂化自由能是可靠的。(2) ABEEMσπ/MM-GB/SA应用于计算受体-配体的结合自由能本文运用ABEEMσπ/MM与GB/SA相结合的方法,计算受体一配体的结合自由能。ABEEσπ/MM极化力场最具魅力的特征就是对电荷的处理,分子中各个位点上的电荷是随环境的变化而变化的,也就能充分体现环境对分子的极化。结合自由能的计算采用能量分解的方法,分别为真空力场作用项、溶剂化自由能项以及熵的贡献。利用该方法计算的两个体系：(1)合成受体分子与两个多肽的结合自由能,与实验值的绝对平均偏差小于0.5kcal/mol:(2)胰蛋白酶与五个配体的结合自由能,与实验值的绝对平均偏差为0.85kcal/mol。这一结果也证明了该自由能计算方法从多肽体系到蛋白质体系的可转移性,同时它也为进一步从分子水平研究蛋白质之间的作用机制奠定了基础。(3)受体与配体的分子识别受体和配体如何识别及具体的识别机制一直是一个具有挑战性的课题。为了详细地解释受体和配体的识别机制,我们选择了一个合成受体及其配体作为研究体系,采用ABEEMσπ/MM方法进行分子动力学模拟。研究发现,在模拟识别的过程中,配体C端的羧基与N端的氨基形成了一个盐桥,这个盐桥就像一个启动的开关,发出了极化信号,从而激活了受体和配体的识别过程。此外,水分子在识别的过程中,起着非常重要的作用。水分子可以形成一个长度可变的桥,连接受体和配体的活性中心。由此可见,配体内开关和水桥的形成对体系的识别起着非常重要的作用。(4)氨分子ABEEM-8P浮动电荷模型的建立氨是一种重要的溶剂,本文提出了ABEEM ammonia-8P浮动电荷模型,其特点是将每个分子分为8个区域,包含4个原子区域,3个σ键区域和一个孤对电子区域,8个区域内的电荷之间依赖于环境的变化可以相互转移,同时将该模型与分子力场相结合建立了氨分子的势能函数,并应用于计算氨团簇(NH3)n (n=2-5)各种异构体的结构,能量以及氨液体的动力学性质。总之,ABEEMσπ浮动电荷势能模型应用于计算分子的溶剂化自由能、结合自由能以及分子识别的研究,为该力场的发展注入了新的活力。相信该极化力场将会在深入研究生物大分子溶液体系以及溶液中药物分子的活性等重要领域中发挥作用。