Ca²⁺作为生物细胞内重要的第二信使,参与众多的生理活动与细胞反应。而在Ca²⁺调节的这些过程中,许多蛋白无法直接与Ca²⁺作用,而是要通过钙结合蛋白(Ca²⁺Binding Proteins,CaBPs)作为Ca²⁺受体(即Ca²⁺信号传感器)与其结合进行信号转导。所以Ca²⁺与CaBPs分子结合机制问题是研究Ca²⁺发挥功能不可回避的关键问题,也是生物学、化学、物理等多学科交叉的热点问题。钙调蛋白（Calmodulin,CaM）是最典型的胞内CaBPs,而TMEM16家族是最新发现的一类钙激活型的跨膜蛋白,具有很强的Ca²⁺依赖性和丰富的电生理学功能。两类蛋白都能与无处不在的Ca²⁺结合而发挥作用,然而目前对其受Ca²⁺调控的动态变构机制等尚不十分清楚。本论文通过常规分子动力学和靶向分子动力学方法,将含钙离子和不含钙离子两个CaM体系下的模拟结果进行了对比分析,对Ca²⁺和CaBPs结合的分子机制进行了研究,得到了一些有价值的结果:1、本论文创新性的将常规分子动力学和靶向分子动力学相结合,进而再现了CaM在实验条件下无法观察到的构象变化的动态过程。2、分析了Ca²⁺诱发CaM构象张开的动力学过程,研究结果表明Ca²⁺通过与CaM结合,增强了EF-hand loop区的柔性,触发了CaM构象打开的过程。3、研究了两个EF-hand对CaM构象变化的贡献,发现Ca²⁺诱发两个EF-hand张开的过程具有先后顺序,Ca²⁺诱导第一个EF-hand发生构象变化,进而带动第二个EF-hand变构;单个EF-hand内部,Ca²⁺结合位点对于构变起到了关键作用。4、同时本论文对钙激活跨膜蛋白TMEM16家族中nhTMEM16钙离子依赖性激活机制做了初步探究,进一步明晰了Ca²⁺与其结合位点氨基酸的相互作用模式,并通过主成分分析发现跨膜蛋白nhTMEM16双亚基具有对称的整体向外扩展趋势。