生物大分子是广泛存在于各类生命形式中的基本化学物质。他们不但构成了牛命有机体的基本组成成分，而且在牛命过程中发挥着重要的功能。生物大分子通常可以分为四类：蛋白质、核酸、多糖和脂类。蛋白质、核酸和多糖分别是由氨基酸、核苷及单糖组成的聚合物。脂类小是聚合物，但也是链状的大分子。 生物大分子的功能由其二维结构所决定，因此，研究不同条件下生物大分子的结构特性及检测生物大分子执行其功能的具体过程具有重要的意义。从一个物理的观点来看，生物大分子外形上的相似性使我们可以通过相似的粗粒化模型来描述它们。在本文中，我们研究了二个与膜相关的生物大分子的结构功能及相应的动力学过程。 第一个是关于单个端点或两个端点都固定的同质链的构象特点及相应的动力学热力学行为。单个端点固定的同质链可以用来阐述蛋白质合成的早期过程，外周蛋白，及多域蛋白中处于两端的单域中的有关问题。两个端点固定的同质链则可以用来描述二硫键的影响及多域蛋白中处于中间的单域的行为。这是我们从众多的生物现象中提取的一个简化模型，并首先明确地将这种模型应用于研究生物大分子的特定阶段及特殊环境。除此之外，该模型在交联，分子对接等领域也有潜在的应用。在单个端点固定的情况下，我们发现模型链塌缩形成螺旋状的核，然后从自由端演化为紧密的构象。这些核的位置与具有最小涨落的单体的位置相吻合。比热图存在两个峰，显示体系存在两个相变过程。在两个端点固定的情况下，在低温的半衡条件下，短的链只表现出β发夹状的的构象，当链的长度足够大时，会出现蝶旋状的构象。系统存在临界的链长，依此可区分不同的平衡态行为及在回旋半径与链长之间不同的标度关系。对于短链来说，当端点距小于特定值时，回旋半径及非圆指数不依赖于端点距；当端点距大于该值时，回旋半径及非圆指数则呈线性增加。对于长链，当端点距变化时，回旋半径及非圆指数都呈现多阶段的特点。Lindemann指数，非圆指数与比热结合起来可以描述链的构象随温度的变化特性。 第二项是关于在螺旋束离子通道模型中的穿透特性。通过应用分子动力学模拟，我们研究了粒子通过一个四束螺旋的模型离子通道的动力学过程。该研究也反映了生物大分子的构象对其功能的影响。四束螺旋模型蛋白的研究已经有比较丰富的成果，但长期以来，并没有研究者用四束螺旋模型来模拟离子通道。四束螺旋的离子通道的内部的孔洞为粒子的穿透提供了路径。这个模型通道的主要结构参数与天然的四螺旋离子通道蛋白的结构参数非常相似。模型通道的内部结构会极大地影响粒子的穿透过程。在模型通道的窄口部位，粒子的穿透会被约束。对于施加在通道两端的驱动力来说，存在一个阈值。当驱动力的大小超过这个阈值，粒子的平均穿透时间将急剧地下降并趋于一个稳定值。增加模型通道或粒子的温度有助于穿透过程的进行。增强粒子与组成四束蝶旋模型通道的单体之间的作用强度则会阻碍穿透的进行。由粒子穿透引起的跨膜电流是驱动力与温度的函数。这个电流随着驱动力或温度的增加而单调增加，随着粒子与组成四束螺旋模型通道的单体之间的作用强度的增强而减小。有效的摩擦阻力越大，整个穿透过程也越慢。多粒子穿透过程的研究表明，多粒子穿透过程的效率高于单粒子的过程。粒子通过一个五束蝶旋的模型通道的特性与离子通过四束螺旋模型通道的特性基本相似。 第三个是在配体受体结合过程中，外界振动对拴链的频率调制过程。具有拴链的配体受体结合是一类非常重要的生命现象。拴链的构象极大地影响着配体受体结合的过程。通过应用分子动力学方法，我们研究了外部环境振动对拴链构象的影响。相图显示，当存在外部的振动扰动时，拴链的回旋半径将增加。但当外界振动的频率足够高时，平均的回旋半径又将下降。在外界高频振动的影响下，拴链的回旋半径出现规则的周期变化。这一理论上的预测为通过振动频率调制拴链的尺寸，从而调节具体的生物功能进程提供了理论依据。回旋半径与链长之间的标度关系表明拴链的平均尺寸在低频时增加较快。模拟结果还表明，拴链体系存在着弱的共振及随机共振现象。这些结果都具有潜在的生物学上的重要意义。 本文各章节安排如下： 第一章介绍了本文所做研究的意义及背景。 第二章研究了单个端点或两个端点固定的情况下同质链的塌缩行为，分析了不同的动力学，热力学及构象特性。 第三章探讨了粒子在一个四束螺旋模型离子通道中的穿透过程。研究了该模型粒子通道在构象上与自然界中四束螺旋离子通道的得相似性。并详细地分析了具体的穿透过程。 第四章分析了外界振动对配体受体结合过程中拴链的影响。提出了对拴链进行频率调制的可能性。 第五章给出了本文的一些结论与尚待进一步研究的问题。