生物大分子通常受限在比其自身轮廓长度小很多的细胞中。与此同时,活体细胞内存在着许多的大分子物质,例如,蛋白质、脂质体、核糖体、细胞纤维骨架、染色体等等,这些大分子物质占据了细胞内部20%-40%的空间。在受限和拥挤的细胞内环境中,生物大分子的许多动力学行为与在稀溶液中的情况有很大的差别,例如：分子的扩散、蛋白质的构象与折叠速率、双分子反应的速率和平衡等等。研究受限和拥挤对这些反应的影响己然成为理解细胞内各类生物化学物理反应的重要问题之一。首先,运用理论分析与二维空间的郎之万动力学模拟的方法,我们研究了在不对称拥挤环境中的高分子链的穿孔动力学。不对称的拥挤环境是由不同的拥挤剂粒子大小引起的,在模型中,我们令cis和trans两侧的拥挤剂粒子体积分数φ相同,cis侧拥挤剂粒子的尺寸固定为σ,但改变trans侧拥挤剂粒子的尺寸σ,使得σh>σ。我们发现高分子更倾向于往含有较大尺寸拥挤剂粒子的一侧(trans侧)输运,这与理论期待的方向一致。然而,我们发现拥挤剂的尺寸对高分子链从cis侧往trans侧的输运概率、输运时间、以及输运时间的分布的影响较为复杂。特别是当固定φ时,高分子链的输运时间与输运概率都随trans侧拥挤剂粒子直径σb的增加表现出非单调的行为。这种非单调的行为是通过熵驱动力厂和阻滞fr的相互竞争来理解。接着,我们通过三维空间的朗之万动力学模拟方法研究了大分子拥挤效应和结合粒子的吸引作用对受限在圆柱型腔体中的两条完全重叠的高分子链的链分离动力学的影响。我们发现链分离时间随拥挤浓度的变化主要受扩散控制(Diffusion.limited)因素的影响,拥挤剂浓度的增加,导致体系的粘度增加,使得分子链扩散系数减小,从而增加了两条链分离所需的时间。同时我们发现对于固定的拥挤剂粒子浓度,拥挤剂粒子尺寸越大,其分离时间越小。此外,我们研究了结合粒子与分子链的结合效应对链分离的影响,我们发现结合粒子的存在能够显著的加快受限管道中两条分子链的分离。这一研究为理解细菌体在复制过程中染色体DNA向子代细胞中快速迁移的机制提供了一个新的理论假说,对理解这一过程有着重要意义。最后一章中,我们研究了分子链的刚性对受限在纳米管道中的分子链的逃逸动力学的影响。首先,我们从理论解析的角度利用Odijk提出的deflection model得到半刚性链逃逸的驱动力以及整个过程的动力学解析,随后我们的数值模拟的结果能够很好的与理论预测吻合。我们发现,无论对半刚性链还是柔性链,根据分子链长度N与管道长度万的比值,存在一个临界链长Nc(刚好满足R1=h),将分子链的逃逸划分为两个区域。在短链区(N<Nc),半刚性链的的逃逸时间依赖于链长,并且要小于柔性链。相反的,在长链区域(N>Nc),链逃逸时间τlong不依赖于链长的改变,此时半刚性链的逃逸时间要大于柔性链。随后我们发现τmax和τlong随管长的标度关系中的标度指数都随着刚性的增加略有下降,一个是由于在对τshort作偏微分求极值时忽略了短链的驱动逃逸过程所花费的时间τshort.2带来的误差,另一个是由于在运动方程中,忽略了溢出管道外的链粒子所受的摩擦带来的误差。同时我们发现τlong与P1.3D23成很好的线性关系,符合理论的预测。基于上述结果,我们认为运用分子链在纳米管道中的逃逸,能够有效的分离柔性链与半刚性链。