| 题名 | 博士论文-分子马达定向运动机制的研究 |
| 作者 | 李玉晓 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1998 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 唐孝威 ; 郁庆长 |
| 关键词 | 分子马达 定向运动 |
| 学位专业 | 粒子物理 |
| 中文摘要 | 分子马达在生命活动中起着十分重要的作用，细胞内物体的主动运动都是基于分子马达的运动，这些主动运动具有长距离和定向的特征，使得细胞器快速到达目的地，细胞内物质得到有效分配，保证细胞内各种基本的生命过程正常进行。分子马达是以ATP分子为“燃料”的分子机器，它把化学能有效地直接转换为机械能，这种分子机器是如何工作的？将化学能直接转换为机械能的机制是什么？这一问题成为关于分子马达的研究核心，引起了许多生物学，化学和物理学工作者的极大兴趣。本工作的目标是：从理论上研究员分子马达工作的物理原理和相关的物理问题。本文主要有以下内容：1. 到目前为止，通过实验和理论研究对分子马达的了解和对分子马达运动机制的理解。首先概括性地综述了通过光钳技术、分子遗传学方法和X射线晶体结构分析等手段，对分子马达特别是单分子马达的研究所了解的关于分子马达的结构特征和运动学力学性质以及分子马达各部分的功能等等。尽管这些方面都有待于进一步研究，但是这些最新进展极大地提高了对于分子马达运动机制的认识。然后提出了分子马达的化学过程、力学过程以及力学化学过程，从分子马达的化学过程与力学过程耦合力学化学学和来理解分子马达运动的机制。2. 布朗马达的模型，平稳状态定向流的理论计算以及面朗马达定向运动的机制。由于分子马达工作在“布朗世界”，如果不考虑更深结构层次，可以将分子刀达看成是布朗粒子，其定向运动可以看成是布朗粒子的定向运动。考虑到分子马达轨道的结构有周期性，分子马达的运动物理上就成为处在周期结构中的布朗粒子不受任何宏观定向力的情况下的定向运动。在这种意义上，把分子马达称为布朗马达。布朗马达定向运动的物理机制是什么？本文讨论了如下可能的机制：(1) 关联噪声驱动布朗马达。尽管热力学第二定律声称不能从热涨落中获得能量来做功，但是具有有限时间关联的非平衡涨落，即使其平均值为零，也能驱动处在不对称周期结构中的布朗粒子定向运动，定向运动的机制是不对称结构对非平衡涨落“整流”。定向运动的方向由不对称结构的几何形状决定。(2) 势垒涨落诱导布朗马达定向运动。不对称周期势垒随时间涨落，虽然涨落不产生平均定向力，但是只要势垒涨落具有有限的时间关联就能够诱导定向布朗运动。这种定向运动的机制是不对称势对热噪声“整流”。(3) 温度涨落诱导布朗马达定向运动。处在不对称周期限结构中的布朗粒子，虽然不受任何宏观定向力作用，但是体系温度随时间涨落，只要涨落具有有限时间关联，也能诱导布朗马达定向运动。(4) 具有内部自由度的布朗马达。由于内部自由度与空间自由度耦合，当内部自度受外界作用而运动时，尽管布朗马达不受任何宏观定向力，布朗马达也将定向运动。本文主要成果是：首次提出了温度涨落诱导定向布朗运动的模型，就温度两态随机涨落的情况，证明了同期结构中对称性破缺是温度涨落诱导定向运动的必要条件，解析计算了定向流，并讨论了定向运动的机制；首次提出了具有内部自度的布朗马达的概念；提出了布朗马达与轨道理之间电偶极子——电偶极子作用的模型，尽管布朗马达不受任何宏观定向力作用，但内部自由度受外界作用而运动，即布朗马达内部电偶极子转动，导致布朗马达定向运动，分别计算了内部电偶极子连续转动和随机跃迁时布朗马达的定向流；讨论了该模型与分子马达的关系，预言了Kinesin的单个头也有工作冲程、而工作冲程长度较小。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 粒子物理 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210031]  |
| 专题 | 粒子天体物理中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李玉晓. 博士论文-分子马达定向运动机制的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 1998. |
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