本论文工作主要分为两部分，第一部分为喹吖啶酮衍生物分子间-堆积作用的研究，通过理论计算得到了几种二聚体主要构型的最稳定结构及相应的结合能和取代基效应对-堆积作用强度的影响；第二部分为人类铜转运蛋白1第二跨膜区的三聚体在POPC双层膜膜模拟环境中的分子动力学模拟。非共价π相互作用在化学、生物学和材料科学等很多领域中普遍存在，对各领域中物质的构筑及功能具有非常重要的意义。直到今天它仍然是一个重要的研究课题。但到目前为止，我们对于非共价相互作用的许多基本性质了解很少。-堆积作用是π相互作用中的一种，由于分子间的-堆积作用是一种弱相互作用，相互作用能非常小，常规的实验方法在研究这种相互作用时遇到了很多困难。由于小的结合能（气态苯二聚体分子间的结合能约为2-3kcal/mol）和-相互作用的非简谐性，很难从实验中直接得到结构和结合能，这个时候只能借助理论计算的方法来研究。用计算方法研究非共价相互作用最大的优势是可以在没有其他竞争相互作用和溶剂效应存在下直接研究感兴趣的体系。我们用理论计算的方法研究了五种N, N′-二甲基取代的喹吖啶酮衍生物二聚体分子间π-π相互作用的能量、二聚体的优势构型、取代基对π-π堆积作用的影响等。五种N,N′-二甲基喹吖啶酮衍生物分别为：QA-C₁、DF-QA-C₁、DM-QA-C₁、TM-QA-C₁和TF-QA-C₁。我们在B97-D/6-31+G*计算水平下对这些喹吖啶酮衍生物二聚体四种主要构型（PS型、PD型、APS型和APD型）和三个扩展构型（r-APS型、r-APD型和s-PD型）进行了单点能的扫描，得到了它们的势能曲线。从势能曲线上，我们得到了每种构型的最稳定构型。通过比较各种构型的能量我们发现,在所有N, N′-二甲基喹吖啶酮衍生物二聚体中，反平行构型比平行构型更稳定，而在反平行构型中，交错平移的构型（APD和r-APD）比没有平移的正面面堆积构型（APS和r-APS）更稳定。同时我们通过波尔兹曼因子计算得到了在温度为25°时QA-C₁/QA-C₁二聚体四种反平行结构的组分比值，得到APS：r-APS：APD：r-APD=1：2.6：5.9：6.5。反平移构型比反面面堆积构型有更低的相互作用能和更多的布居数也许可以解释为什么在QA二聚体中NMR所观测到的堆积构型主要以反平移结构存在。富电子的羰基氧原子与缺电子的氮原子的静电匹配决定了喹吖啶酮衍生物二聚体的优势构型。芳香环上的取代基不论是给电子基团（CH₃）还是拉电子基团（F）都能增强二聚体的π-π堆积作用。其中前者通过增加的色散作用而后者通过减少的交换排斥作用使π-π相互作用更加有利。混合型的QAs二聚体的结合能介于两单体分子各自自聚形成的二聚体的结合能之间；在相同取代基数目和相同位置取代的条件下F取代比CH₃取代更有利于取代的QAs与没有取代的QA-C₁形成混合型二聚体；由F原子的拉电子效应导致的芳环之间π电子静电排斥能的减小和甲基取代引起的色散能的增加对由含F和含甲基取代的QAs形成的混合型二聚体π-π堆积相互作用的加强可能有叠加效果；在取代基的性质相同的情况下，取代基的数目越多，结合能越大，结构稳定性越好。通过理论的研究我们对π-π堆积作用有了一个更深刻的认识。人类铜转运蛋白1（hCTR1）是一种高亲和力的铜转运蛋白，它存在于哺乳动物细胞膜上，负责铜离子的吸收和利用。hCTR1不仅参与铜离子的代谢过程，而且还参与了几种铂类抗肿瘤药物的摄入。hCTR1包含190个氨基酸残基，主要由三个跨膜的螺旋体，胞外的N端区域和胞内的C端区域组成。人类铜转运蛋白1在磷脂膜中形成三聚体，由此构成一个孔道。在三个跨膜区中，第二跨膜区构成孔道的内壁，可能直接参与了铜离子的细胞内传输。因此，对第二跨膜区聚集结构的研究可能对揭示铜离子在细胞内传输的机理有重要意义。我们在POPC双层膜环境中对第二跨膜区的三聚体进行了分子动力学模拟。结果表明hCTR1-TMD2在POPC双层膜中三聚形成孔道，其中TMD2螺旋中包含极性残基的侧面位于孔道内部，而疏水面与磷脂疏水侧链接触，TMD2三聚体斜插在POPC双层膜中以使肽段和磷脂双层膜的疏水不匹配减到最小。