单个与群体分子键的力学响应

摘要

本文的主要研究工作是通过蒙特卡罗方法模拟单个分子键对于动态载荷的响应，以及微管间多个交联蛋白协同的随机演化过程。我们主要通过在MATLAB上编写相应的模拟程序实现了对以上两个力敏性随机过程的研究。
　　本文在前两章分别简要介绍了研究背景和蒙特卡罗模拟方法，而论文的主要研究工作包括两个子问题，分别在第三和第四章里详细讨论。
　　第三章主要研究了单分子键在不同加载方式下的力学响应。本文采用了Freund提出的针对单分子键的势函数表达式，通过位移控制加载、力控制加载等不同方式，模拟得到了外力与分子键平均寿命的定量关系，同时分析了加载速率对分子键平均寿命的影响，重点探讨了不同加载方式对于测量分子键的动力学参数是否存在内秉差异性，即实验方法的选择是否会对分子键的动力学参数测量产生较大影响。
　　第四章主要研究了细胞分裂过程中纺锤体内微管的力学响应，具体考虑了二个反向平行的微管间由多个交联蛋白并行连接的系统，模拟了外力作用下多分子键解离与跳跃的并行随机过程，分析了存在初始重叠区域的平行微管在不受外力情况下朝向对方运动的力学机制，同时通过模拟得到了微管的移动速率与初始重叠距离之间的关系，以及不同加载速率下交联蛋白所产生的机械力。

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致谢

摘要

1．绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 分子键力学响应的研究现状

1．3 细胞分裂中微管的研究现状

1．4 本文研究思路与技术方法

2．蒙特卡罗模拟方法

2．1 基本思想

2．2 直接法(direct method)

2．3 第一反应法(first reaction method)

2．4 模型参数的选取

2．5 本章小结

3．单分子键在不同加载方式下的力学响应

3．1 单分子键在恒力加载下的力学响应

3．2 单分子键在恒定位移加载下的力学响应

3．3 单分子键对动态力谱法(DFS)的响应

3．4 几种加载方式下的结果对比

3．5 本章小结

4．平行微管间交联蛋白的作用力

4．1 交联蛋白在重叠的平行微管间的扩散模型

4．2 无溶液影响时的典型扩散过程

4．2．1 自由扩散时间与重叠长度的关系

4．2．2 交联蛋白产生的微管间作用力

4．3 受溶液影响的交联蛋白反应扩散过程

4．4 本章小结

5．总结与展望

参考文献

作者简历