本文应用密度泛函理论计算了气相胸腺嘧啶互变异构体基态结构和能量的一些重要信息。本文分为三章，主要内容如下： 第一章回顾了量子生物学的发展历史，介绍了量子生物学的研究方法、范围以及进展。简要讲述了核酸的结构和生物学功能及关于核酸碱基的研究工作。重点介绍了胸腺嘧啶及其互变异构体的理论和实验研究工作，并且提出寻找新种类胸腺嘧啶互变异构体的理论方法。 第二章采用B3LYP密度泛函理论方法和UltraFine数值积分格点，使用11种扩展基组，分别计算了11个胸腺嘧啶基态几何结构。计算了它们的计算值和标准值之间的偏差。确定了11种扩展基组的可靠性顺序以及计算效率，其中，6-31+G(d,p)基组是最精确和最合适的基组。类似地，在8种理论水平和UltraFine数值积分格点，使用6-31+G(d,p)基组分别计算了8个胸腺嘧啶基态几何结构。计算了它们的计算值和标准值之间的偏差。确定了8种理论方法的可靠性顺序以及计算效率，其中，MPWlPW91密度泛函理论方法是最精确和最合适的理论方法。最后，讨论了11种扩展基组和8种理论方法对胸腺嘧啶基态结构计算的影响。 第三章中在MPWlPW91Ultrafin/6-31+G(d,p)密度泛函理论水平下，计算了29种胸腺嘧啶互变异构体，其中包括13种已报道过的和16种首次预测的互变异构体。计算结果表明，在已报道的13个互变异构体中，12个互变异构体具有平面对称性，并且7个互变异构体是羟基平面旋转异构体。在16个新预测的互变异构体中，8对互变异构体是对映异构体。这8个对映异构体自身没有对称平面。另外，在MPWlPW91Ultrafine/6-31+G(d,p)密度泛函理论(DFT)水平下，提出了它们的相对稳定性顺序。我们发现三个有趣的现象：1.每一对对映异构体关于其中某一对映体中任意三个原子组成的平面对称；2.任意一对对映异构体的固有电偶极矩和能量是相同的；3.有两个对映异构体的能量位于已经报道的13个互变异构体的能量间隔之内。这表明含有亚烯基团的胸腺嘧啶互变异构体可以比含有甲基的互变异构体稳定。