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分子马达简介

新陈代谢是生物的最基本特征,一个鲜活生命的各项生命活动总是在永不停息地进行着。维系这些活动的是营养物质和能量  (本文共3页) 阅读全文>>

河北工业大学
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分子动力学与从头分子动力学对分子马达kinesin催化核心的研究

生命在于运动,生命世界大多数形式的运动是通过很小的蛋白机器来驱动,这种机器称为分子马达。这些分子马达沿着细胞质中运动轨道,转运广泛的物质,驱动细胞的移动,促使细胞的分裂,分子马达的缺陷可以引起严重的疾病甚至导致个体死亡。分子马达中的kinesin(驱动蛋白)以ATP为能量来源,沿着微管运动。虽然对kinesin的功能已经进行了大量的实验研究,但是人们现在依然不清楚kinesin是如何水解ATP,并将水解过程中ATP所释放的化学能转化为机械能。对这些问题的研究,是当前生命科学领域最前沿的课题之一。在过去20年中,计算化学和生命科学领域发展迅速,彼此之间的紧密结合,形成了新的交叉学科-计算分子生物学。计算分子生物学已广泛应用于生命科学的各个领域,并在蛋白质折叠、蛋白质三维结构预测等方面取得了突破性进展。在计算分子生物学的方法中,分子动力学方法在生物大分子体系的研究中得到了广泛的应用;Car-Parrinello动力学(CPMD)是近...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

湘潭大学
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第二代分子马达的构筑机理与理论研究

本文用量子化学的方法主要研究了结构修饰对第二代分子马达的热力学性质及光学性质的影响。内容包含以下三个部分:首先,用密度泛函理论(DFT)方法,在M06-2X泛函与def-TZVP基组相结合的水平上进行势能面扫描,计算和分析了第二代分子马达(马达1)在旋转过程中构象发生的转变,主要探索了不同的供-受体取代基对分子马迖性质的影响。通过对分子马达在热螺旋反转步骤中需要越过的能垒的计算,表明了不同取代基会影响分子马达的热异构化障碍。前线分子轨道理论分析得出用苯基、甲氧基、氟、氰基取代甲基后,会使得分子的稳定性降低,最后通过紫外可见吸收光谱与核磁共振谱的计算证实了在光异构化过程中分子马达的构型从稳定状态变为不稳定状态,计算结果解释了分子马达的旋转机理。其次,对基于4,5-二氮杂芴基配位基序的含萘分子马达(L_1)与含芘分子马达(L_2)及两个分子马达与金属配位后的两个配合物(L_1@Zn(CN)_2与L_2@Zn(CN)_2)用密度泛函理...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

厦门大学
厦门大学

生物分子马达的定向输运机制及其ATP水解动力学

近十年来,随着单分子操纵技术的发展,分子马达的运动性实验研究已成为生物物理领域的热点之一。对于那些依赖于ATP(三磷酸腺苷)来实现化学能与机械能之间相互转换的分子马达,同时观测ATP水解(或合成)的反应动力学过程和马达机械运动的进程为揭示分子马达的机械化学耦合提供了一条途径。非持续马达的在位比较低(≤2%),在细胞内的布朗运动特性比较明显。本文引入两态棘轮势模型,将ATP水解的释能反应唯象地视为对布朗马达的一个激励。在外场的作用下,布朗马达会定向漂移,其漂移速度与化学激励强度有关,这一模型在马达的定向漂移速度与ATP浓度之间建立了联系,从而为研究分子马达的机械化学耦合提供了一个理论基础(见第3章)。集体分子马达在细胞内的行为(如肌肉收缩)不同于单个分子马达。本文在两态棘轮势中讨论了多马达强耦合体系的ATP水解反应动力学,显示了集体马达不同于单个马达的协同效应(见第4章)。驱动马达的单分子酶学实验揭示了负载对驱动马达的影响。具体表...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北农林科技大学
西北农林科技大学

集体分子马达动力学非稳定性及效率研究

分子马达或马达蛋白广泛存在于细胞内部,可以高效地将化学能转化为机械能,从而产生定向运动。生命活动中的许多过程,比如货物运输、遗传信息表达、细胞运动、肌肉收缩等,都与分子马达的运动有关。近年来,分子马达的动力学一直是生物物理学的研究热点之一,尤其是集体马达系统,因其复杂的动力学行为而受到广泛关注。分子马达可以分为持续(processive)马达和非持续(nonprocessive)马达。非持续马达的“在位比”很低(≤2%),常常以集体形式发挥作用,但其协同作用机制目前仍不十分清楚。本文研究了非持续肌球蛋白Ⅱ型分子马达集体协作时的动力学非稳定性及效率,主要内容及成果如下:1、有些类型的肌肉能自发产生振动,普遍认为这与分子马达系统的动力学非稳定性有关。基于两态棘轮势模型并考虑分子马达的弹性(模型Ⅰ),研究了集体Ⅱ型肌球蛋白分子马达的动力学问题。当分子马达弹性较小时,分子马达系统的速度随负载力的增加单调下降;当马达弹性增大时,在力-速度...  (本文共109页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

生物分子马达的机械化学耦合动力学研究

生物分子马达是一种由生物大分子构成并将化学能转化为机械能的纳米级微型电机,动力学特性直接决定了它的工作机理和工作特性。目前对于生物分子马达的研究都是基于生物或化学原理,很少考虑其在运动过程中的动态机械变形及其在机械化学耦合效应中的作用和影响。为此,本文对F_1-ATPase分子马达的机械化学耦合动力学问题进行了系统的研究。本文以F_1-ATPase分子马达为研究对象,首先基于机械振动力学,建立F_1-ATPase的动力学模型。分析了F_1-ATPase的自由振动,求出了模态函数,讨论了参数变化对主振型的影响规律。利用模态叠加法,分析了随机热激励下F_1-ATPase的受迫振动,求出了随机响应,并确定了γ亚基的动态波动扭转角均方值。推导了F_1-ATPase分子马达运动时间与转速的计算公式,分析了它们的影响因素及其随影响因素的变化规律,分析了不考虑机械化学耦合时F_1-ATPase运动时间的相对误差。考虑切变模量的非线性因素,建立...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>