生物大分子中的氢键(Ⅱ) 蛋白质半导体性的量子化学证明

摘要

本文为同文(Ⅰ)的继续,主要讨论并计算证明了生物大分子蛋白质的半导体性。1940年,A·Szent Gyorgyi 提出了蛋白质为一个半导体的假说,并提出任何蛋白质的禁带贸度△E 为2—5ev 的标准。J·Ladik 等人则以假想的聚甘氨酸、聚甘丙氨酸作为计算的理论模型,用CNDO 法、Huckel 法和 ab initio 法进行了计算。其中从 ab initio 法计算的结果看,其△E 值为13ev 以上,说明蛋白质属于绝缘体。这表明 Ladik 等许多学者的计算都犯有理论模型选择上的错误,因为在真正的蛋白质中不存在这种模型,加上计算值也比 Eley 的实验值2.6～3.1ev 高出许多。该△E 值正与半导体标准相一致,所以许多科学家相信蛋白质的半导体性是真实的,并且 Eley 的实验值也是可信的。正因为如此,Ladik 等人的计算结果不能不说是风马牛不相及的混沌结果、就是说,直到现在,蛋白质的半导体性的理论计算尚未得到解决。作者为解决这一问题而建立了一个新的理论模型 PMH 链(详见同文(Ⅰ)),在此基础上应用固体物理学中的周期边界原理、Bloch 结晶轨道法和 LCAO 法建立了波函数,并用变分法处理得到了久期行列式,然后通过求解久期方程,计算了 PMH 链的能量,最后以能量为纵轴、以角度变化为横轴画出了能量变化曲线的变化可见,PMH 链的△E 值非常狭小,说明对电子跃迁非常顺利,△E 值变化范围与 Eley 的实验值(△E)基本接近。