三氢链α-螺旋蛋白质中孤子相互作用行为研究

摘要

α-螺旋蛋白质中特殊的非线性孤子激发成为一种能够传播由三磷酸腺苷(ATP)水解过程中所产生的能量的有效载体。孤子具有在传递过程中保持其能量、动量和速度等不变的特性，因此孤子能把生物能量和信息无损失地传到目的地，从而可保证人和动物等生命体能够正确感受到外界的能量和信息的刺激，并且把大脑的信息和能量正确地传送到相应的目的地和组织，以保证正确地感受到环境的刺激以及正确地回应外界对它的作用，以维持生命体自生的生存。　　本论文建立描述三氢链α-螺旋蛋白质中能量和信息传递的非线性模型，即非均匀耦合非线性薛定谔方程，运用现代发展完善的非线性孤子研究方法（如相似变换方法、双线性方法等解析方法和分裂步长快速傅立叶变换方法等数值方法）来分析在三氢链α-螺旋蛋白质中非均匀因素对孤子激发情况的影响，讨论存在时变紊乱性的情况下孤子是否能稳定的传播的问题，探讨在不同分子结构和环境条件下双孤子和三孤子的碰撞及其相互作用的动力学行为，发现了一些在时变抛物外势下孤子演化的新现象。基于耦合非线性薛定谔方程的解析结果，研究了周期系统和指数系统的α-螺旋蛋白质中孤子的传播行为，并且对时变抛物外势对孤子激发产生的影响进行了研究，主要研究结果如下:　　1、孤子在传播的过程中，它的传播方向受到外势的影响，孤子传播到较强的外势位置时会改变它的传播方向，即外势的密度增大处，孤子会沿着相反的传播方向传播。　　2、当孤子传播到外势密度较高的位置时，外势对孤子的传播影响越大并且可以改变孤子的传播方向。由于初始振幅的增大，孤子传播方向与水平方向上的夹角越来越小，因此在横向上的传播距离自然也就增大。若传播方向需要改变的越大，就需要越大的抛物密度。　　3、结合能系统的能量增益/损失效应可以影响孤子的寿命，甚至可以将孤子的寿命延长到生物过程所需的更长时间。　　这些结果为进一步阐释生物能量的分布结构和传播机制的研究奠定理论基础。

目录

声明

摘要

引言

第一部分 绪论

1．1 孤子介绍

1．1．1 孤子的发现

1．1．2 孤子的定义

1．1．3 蛋白质中孤子

1．2 研究背景及现状

1．3 研究方法

1．3．1 解析方法

1．3．2 数值方法

1．4 研究的实际应用和意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 结构安排

第二部分 非均匀三氢链α-螺旋蛋白质的孤子相互作用研究

2．1 α-螺旋蛋白质中的三耦合非线性薛定谔方程

2．2 利用相似变换求孤子解

2．3 孤子在α-螺旋蛋白质中的演化行为

2．3．1 单孤子

2．3．2 双孤子

2．3．3 三孤子

2．4 本章小结

2．4．1 单孤子的动力学

2．4．2 两孤子之间的相互碰撞

2．4．3 三孤子之间的相互作用

第三部分 增益或损耗的非均匀三氢链α-螺旋蛋白质中孤子的激发和相互作用

3．1 带增益或损耗的三耦合非线性薛定谔方程

3．2 孤子精确解

3．3 孤子的动力学

3．3．1 单孤子

3．3．2 双孤子

3．3．3 三孤子

3．4 本章小结

4．1 本论文已完成的工作

4．2．1 研究理念创新

4．2．2 研究方法互补

4．3 对未来工作的展望

参考文献

个人简介

致谢