分子马达持续运动的动力学研究

摘要

分子马达是一种将ATP水解产生的化学能量转换为机械能的“纳米机器”，参与细胞内的物质运输等多项功能。分子马达的持续和定向运动是实现这些功能的基本条件，虽然人们已经对分子马达做了深入的研究，但分子马达进行持续和定向运动的机制尚不明确。
　　研究分子马达运动特性的理论模型主要有两类，一是机械化学循环模型，另一类是随机动力学模型，早期的研究主要采用二态随机模型，过去的十几年中，主要采用多态的机械化学循环模型，近年来，将上述两种模型结合起来，建立多态的随机动力学模型成为新的趋势
　　在对驱动蛋白的随机模型进行讨论的时候，我们发现通过随机模型所建立的动力学主方程可以通过一系列计算得出机械化学循环所没有关注到的一个机械化学循环所花费的时间，并且由于肌球蛋白Ⅴ的步长是以一个定值略微发散分布的，利用这个循环所计算出的驻留时间也可以在一定程度上反映出肌球蛋白Ⅴ运动的特性。
　　动力蛋白，肌球蛋白Ⅴ和驱动蛋白是三种典型的做持续性运动的分子马达，本文总结了上述三类马达分子持续性运动的动力学模型，建立了肌球蛋白Ⅴ在随机运动模型下的四态模型，着重利用概率密度的主方程结合傅里叶变化进行分析和定量计算，将ATP浓度所对应的化学反应速率作为模型的自变量时，肌球蛋白Ⅴ的驻留时间，其结果显示为当化学反应速率逐渐增大的情形下，处于较少驻留时间的概率密度在增加，而驻留时间的逆就是肌球蛋白Ⅴ的运动速度，所以可以得出结论当化学反应速率在一定范围内增加时，肌球蛋白Ⅴ的运动速率随化学反应速率的增加而增加的结论。
　　本文包含四章内容，第一章是动力蛋白的持续性运动的机械化学模型，第二章是肌球蛋白Ⅴ持续性运动的机械化学模型，第三章是驱动蛋白的随机运动模型，第四章是本文的重点，依据随机运动模型，建立驻留时间的概率密度分布，并将得到的结果与实验数据相比较。

目录

声明

摘要

引言

第一章 动力蛋白的机械化学循环

1．1 动力蛋白的结构

1．2 动力蛋白的机械化学循环模型

1．3 动力蛋白持续运动的动力学模型

第二章 肌球蛋白V的机械化学循环

2．1 肌球蛋白V结构

2．2 肌球蛋白V的机械化学循环模型

2．3 肌球蛋白V持续性运动的动力学特性分析

第三章 驱动蛋白的随机模型

3．1 驱动蛋白的结构

3．2 驱动蛋白六态随机模型的建立

3．3 基于随机模型的动力学研究

第四章 肌球蛋白随机模型下驻留时间的讨论

4．1 肌球蛋白四态随机模型的建立

4．2 随机模型中驻留时间的计算

4．3 结果分析和讨论

致谢

参考文献

附录