非對(duì)稱周期電場下分子馬達(dá)定向運(yùn)動(dòng)機(jī)制的研究.pdf

1、分子馬達(dá)是廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)部的具有馬達(dá)功能的酶蛋白生物大分子。生命活動(dòng)中的許多過程都是基于分子馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)，如肌肉的收縮，細(xì)胞的有絲分裂，DNA 的復(fù)制。在生物電場的作用下，分子馬達(dá)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(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而做功。 細(xì)胞內(nèi)物體的主體運(yùn)動(dòng)都是基于分子馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)。其中分子馬達(dá)是如何工作的的？其蘊(yùn)含的動(dòng)力學(xué)機(jī)制是什么？這引起眾多生物電工工作者、物理學(xué)工作者以及生物和化學(xué)工作者極

2、大的興趣和廣泛的關(guān)注。 本工作是在上述意義鼓舞下完成的。研究分子馬達(dá)對(duì)生物電工學(xué)、納米科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程以及統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有重要的意義。本工作系統(tǒng)分析了非對(duì)稱周期電場下分子馬達(dá)定向運(yùn)動(dòng)中有效勢(shì)與幾率流受溫度和躍遷率的影響，分析了高負(fù)載和逃逸速率對(duì)分子馬達(dá)漂移速率和擴(kuò)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(shì)應(yīng)用于分子馬達(dá)兩態(tài)?？似绽士朔匠?，分析分子馬達(dá)的定向運(yùn)動(dòng)機(jī)制，并且證明其幾率流（速度流）不僅與電相

3、互作用勢(shì)有效斜率有關(guān)，同時(shí)還與電相互作用的有效勢(shì)場的勢(shì)壘高度有關(guān)。所以有效勢(shì)場傾斜斜率和其勢(shì)壘高度對(duì)幾率流都有影響。 2、應(yīng)用描述隨機(jī)過程的主方程方法，建立了四態(tài)主方程，討論了高負(fù)載下分子馬達(dá)的定向運(yùn)動(dòng)。結(jié)果表明分子馬達(dá)的漂移速率理論結(jié)果定性與相關(guān)實(shí)驗(yàn)吻合。 3、采用主方程方法分析了逃逸速率對(duì)分子馬達(dá)的漂移速率、分子馬達(dá)停留時(shí)間、行走距離及其擴(kuò)散系數(shù)的影響；結(jié)果表明逃逸速率不為零時(shí)分子馬達(dá)的漂移速率和擴(kuò)散系數(shù)比逃逸速