非對稱周期電場下分子馬達定向運動機制的研究.pdf

1、分子馬達是廣泛存在于細胞內(nèi)部的具有馬達功能的酶蛋白生物大分子。生命活動中的許多過程都是基于分子馬達的運動，如肌肉的收縮，細胞的有絲分裂，DNA 的復制。在生物電場的作用下，分子馬達起到了能量轉(zhuǎn)換器的作用，它將三磷酸腺苷分子(ATP)水解所釋放的化學能轉(zhuǎn)化為機械能而做功。 細胞內(nèi)物體的主體運動都是基于分子馬達的運動。其中分子馬達是如何工作的的？其蘊含的動力學機制是什么？這引起眾多生物電工工作者、物理學工作者以及生物和化學工作者極

2、大的興趣和廣泛的關注。 本工作是在上述意義鼓舞下完成的。研究分子馬達對生物電工學、納米科學、生物醫(yī)學工程以及統(tǒng)計物理學有重要的意義。本工作系統(tǒng)分析了非對稱周期電場下分子馬達定向運動中有效勢與幾率流受溫度和躍遷率的影響，分析了高負載和逃逸速率對分子馬達漂移速率和擴散系數(shù)的影響。本文的主要成果是： 1、將生物電相互作用閃爍勢應用于分子馬達兩態(tài)福克普朗克方程，分析分子馬達的定向運動機制，并且證明其幾率流（速度流）不僅與電相

3、互作用勢有效斜率有關，同時還與電相互作用的有效勢場的勢壘高度有關。所以有效勢場傾斜斜率和其勢壘高度對幾率流都有影響。 2、應用描述隨機過程的主方程方法，建立了四態(tài)主方程，討論了高負載下分子馬達的定向運動。結果表明分子馬達的漂移速率理論結果定性與相關實驗吻合。 3、采用主方程方法分析了逃逸速率對分子馬達的漂移速率、分子馬達停留時間、行走距離及其擴散系數(shù)的影響；結果表明逃逸速率不為零時分子馬達的漂移速率和擴散系數(shù)比逃逸速