随着核能和核科技的迅猛发展，铀作为核材料的重要组成部分，受到广泛的关注。铀元素的放射性、化学毒性和来源困难等因素，加大了实验研究深入开展的难度。然而，理论计算恰恰能有效弥补这一缺陷，在一定程度上减小实验研究的盲目性。本文旨在从分子水平研究UO22+对遗传物质基本单元核苷酸的结构和性质影响，从而探索铀元素化学毒性的作用机理。　　本文采用B3LYP和M06-2X两种方法，对U采用Stuttgart RLC ECP，其他原子采用6-31++G**基组，对气相和水相环境中UO22+及其水合体系和核苷酸进行结构优化和谱学性质计算。然后研究了水相中UO22+与核苷酸和脱氧核苷酸水合物配位特征。其中，溶剂化模型采用连续极化介质模型。　　本工作简述为如下结论:　　1.UO22+及其水合物中U=O键长，随着水分子数的增加，键长伸长，而U原子与配位原子间的距离则正好相反。与气相环境相比，水相中配合物结合更紧密。计算值与实验值相比，紫外和红外谱图都发生蓝移。　　2.两种不同水平计算得到12种NMP和8种dNMP结构，形成多种分子内氢键，且水相中氢键的距离较气相中长0.050(A)左右。能量学数据分析显示，5'-NMP和5'-dNMP，较2'-和3'-核苷酸稳定。　　3.得到9种UO22+-UMP和6种UO22+-dTMP三水合物;2种UO22+-CMP二水合物、10种UO22+-CMP三水合物和2种UO22+-dCMP三水合物;UO22+AMP水合物中有2种二水合物、5种三水合物和2种四水合物，UO22+-dAMP水合体系则是4种三水合物;UO22+-GMP三水合物11种，UO22+-dGMP三水合物6种。UO22+能与核苷酸和脱氧核苷酸的三部分残基（碱基、戊糖和磷酸）进行配位，其中与磷酸残基的配位方式在能量学上更有利。与磷酸残基的配位又分两种情况，一种是与双键氧的单配位作用，另一种是与两个单键氧的双配位作用，第一种配位方式更稳定。与戊糖残基上的羟基氧作用，UO22+并不是与2'-OH和3'-OH一起配位，而是与其中的某一个羟基氧配位。[UO2AMP(H2O)3]2+-1和[UO2GMP(H2O)3]2+-1结构中磷酸残基上的羟基氢转移到了空间上邻近的嘧啶残基的氮上，形成N-H键，[UO2CMP(H2O)3]2+-1则是转移到氧上，形成O-H键。计算得到的各稳定结构的转动系数A比B大约0.100 GHz，B和C数值相差在0.010 GHz左右。水相环境中铀酰离子与核苷酸和脱氧核苷酸水合物中UO22+的U=O键长伸缩振动频率与UO22+单体相比，红移约100 cm-，与UO22+水合物相比，变化不明显。