分子马达定向运动物理机制的研究

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1、研究生论文：《分子马达定向运动的物理机制研究》摘要Y．635789近年来，随着光钳技术(opticaltweezers)、基因组序Yt](sequenceanalysis)方法、x射线晶体成像(x．raycrystallographer)分析以及荧光荧光显微镜(fluorophoreimage)等实验技术的发展，使得人们可以对单个分子马达的生物结构和运动过程进行观测，从而积累了大量的实验现象，为建立物理模型提供了基础。现已发现的分子马达有数百种，虽然它们在生物结构上不同，但它们都能将化学能(通常是ATP或者是类似ATP的AMP—PNP)转化为动能。依据分子马

2、达与轨道作用方式的不同，可将分子马达分为线性分子马达和旋转式分子马达。本文简单介绍了人们较熟悉的肌球蛋白分子(myosin)、驱动蛋白分子(kinesin)、动力蛋白(dynein)和细菌鞭毛马达，讨论它们的生物学构造、物理学模型及其在生命活动中的重要作用。通过近年有关肌球蛋白和驱动蛋白的生物化学实验研究，发现每种马达的头部fHeaddomain)都有包含结合ATP和结合轨道位点的催化核(catalyticcore)，它们是动力作用的核心，且每种马达都有与动力作用有着密切联系的颈部(neckandnecklinker)。对分子马达生物结构的研究，为建立物理模

3、型和深入理解理解其定向运动机制奠定了基础。物理学上将分子马达简化为布朗马达(Brownianmotors)或者更为复杂的双头布朗马达模型(twocoupledBrownianmotors)，其运动用Langevin方程或Fokker-Plank方程进行描述。热棘轮模型是迄今为止最为成功的，本文介绍了两个典型的分子马达物理模型：一是势垒的两态涨落驱动的布朗马达，给出用特征值法求解Fokker-Plank方程的方法。二是具有内部自由度的布朗马达。在此模型中，轨道是一列全同的小球，马达和轨道都被看成电偶极子，其间的相互作用是电性的，相互作用的大小用分子马达绕轴心旋

4、转的内部自由度的变化来表示，且假设旋转是连续的，并用矩阵连分式的方法解析求解定向流的大小。本文在热棘轮模型的基础上，提出了双布朗粒子闪烁热棘轮模型，分子马达与轨道的作用用不对称势描述，用闪烁势描述ATP水解向分子马达提供能量的过程，为计算简单，假设是势能变化于两态之间，两粒子之间的相互作用用谐振子势描述，用数值模拟的方法解Langevin方程，得到了平均速度及其与各个参量之间的关系。给出了热噪声强度、跃迁率和颈的长度(necklength)对定向运动的影响，发现定向流的大小和方向依赖于三者的耦合，且颈的长度(necklength)的大小会引起定向流的反向。型

5、壅兰丝兰!!竺王兰竺塞旦堡垫塑塑些垫型翌窒!AbstractInrecentyears，withthedevelopmentofnewtechnology,suchasopticaltweezerstechnique，sequenceanalysis，x—raycrystallographerandfluorophoreimagetechnique，greetprogresshasbeenmadeinthemolecularbiology,especiallyinthestudiesofthestructureandmotormotility．Tillnow

6、,therearehundredsofmotorshavebeenfound．Althoughtheyaredifferentinstructure，theyallCanmovealongfilamentormicrotubuletowardminusendorplusendwhentheyconsumeATPorATPanalog．Accordingtothedifferenceoftheirmannersofmovement．theyaregenerallyclassifiedintotwoclasses：oneislinearmotorsincludi

7、ngmyosin，kinesin，dynesin，theotherisrotarymotors，suchasF1一ATPaseandthebactericalflagellarmotor．Inthisarticle，1willsimplyintroducesomekindsofmotorswellknownbypeopleanddiscusstheirstructure，motilitymodelandtheirimportanceinlivingcells．Inrecentfindings，manyexperimentresultsofmyosinandk

8、inesininScienceandNature，w