分子马达模型综述

介绍三类马达酶的结构,功能和生命体内分子马达的研究状况,并详细介绍几类典型分子马达的理论模型,同时展望了分子马达的发展前景和应用。     

分子马达模型综述

对国内外分子马达的研究现状进行综述,以作直线运动的肌动蛋白和肌球蛋白为例,对其运动特点做描述,介绍三类分子马达的结构、功能及其性质,重点概述肌球蛋白的理论模型,展望分子马达的发展前景和应用.     

基于分子马达的活细胞内微粒逃离势阱的运动概率

用Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程研究了在活细胞内作拟布郎运动的微粒在分子马达驱动下跳离势阱的运动概率,进而得到ＡＴＰ分子的水解反应概率、马达蛋白分子的反应概率以及确定与活细胞内微粒膜连接的马达蛋白分子数和ＡＴＰ分子数的统计表达式。     

分子马达定向运动的合作机制

分子马达是当前生物学和物理学的前沿课题,其定向运动的动力学机制一直是科学家关注的焦点之一.生物体内的分子马达一般是很多个一起协同工作.相互作用与合作在分子马达集体行为中起了很大作用.本文概述了分子马达合作运动的现象和机制.为进一步阐述合作的意义,本文详细讨论了分子马达必须依靠合作才能实现定向输运的两种情况.第一种,分子马达通过合作,在过阻尼条件下克服不停闪烁的棘齿势,实现了定向运动.第二种,分子马达通过合作,可以将一个方向上输入的驱动能量转化到垂直方向上做功,并产生定向输运.     

肌球蛋白在集体协作工作模型中的力及效率

偏布朗运动模型是描述分子马达沿轨道运动的主要理论之一,此类模型的不足之处是不能产生足够强的力,其效率不高.对Julicher和Prost提出的描述肌球蛋白分子集体协作的偏布朗运动模型作了改进,定义了模型中分子马达的效率.计算表明,改进模型中分子马达的效率可达ηmax≈0.75,同实验值相符,单个分子马达产生的力大约是原模型的2倍,比实验值小.说明将分子马达沿轨道定向运动看作粒子在一维不对称锯齿势中运动的模型仍需进一步改进.     

色噪声下双头分子马达停留时间

分子马达是一类能将化学能直接转变为机械能的蛋白质大分子，它们沿相应微管作定向运动，其定向运动机制对生物高分子合成有重要的指导意义．引入分子马达双头之间的耦合作用势函数，建立分子马达在色噪声作用下的双头耦合模型．采用二阶龙格一库塔算法求解Langevin方程，结合Monte Carlo模拟方法，计算得到马达的停留时间和跃迁时间．进一步讨论了耦合系数、噪声强度、外部作用力对停留时间及跃迁时间的影响，并作了相应的分析．     

驱动蛋白的结构及运动机制研究进展

驱动蛋白是一种重要的细胞内运输"货物"的分子马达,它基于微管运动,其结构、功能和运动机制是人们主要的研究方面。揭示驱动蛋白的工作机制必将会加深人们对分子马达的认识,而且可以使人类从新的角度去认识、研究和利用这一分子机制。     

用玻耳兹曼方程研究基于分子马达的细胞内物质转运

活细胞内存在基于分子马达的微粒主动运动而引起的物质转运.文中利用玻耳兹曼方程,采用弛豫近似法,求得一级近似下,活细胞内基于分子马达的微粒主动运动的速度分布函数,将理论结果与实验结果比较,符合较好.进而对基于分子马达的物质转运规律作出了统一的数学物理描述.     

用玻耳兹曼方程研究基于分子马达的细胞内特质转运

活细胞内存在基于分子马达的微粒主动运动而引起的物质转运。文中利用玻耳北曼方程采用驰豫近似法，求得一级近似下，活细胞内基于分子马达的微粒主动运动的速度分布函数，将理论结果与实验结果比较，符合较好。进而对基于分子马达的物质转动规律作出了统一的数学物理描述。     

耳蜗外毛细胞Prestin的研究进展

哺乳动物耳蜗外毛细胞能响应膜电位变化，其长度和劲度(stiffness)均能发生迅速改变．外毛细胞的这种电动性被认为是由分子马达(motor)驱动，能产生耳蜗机械放大，Prestin特异地在外毛细胞内表达．近年的研究认为Prestin正是耳蜗外毛细胞的分子马达．对近年来有关Prestin的结构功能特性的研究结果进行了较详细论述．     

分子马达 构建“小”的世界

科普便利贴:机体的一切活动,从肌肉收缩、细胞内部的运输、遗传物质(DNA)的复制,到细胞的分裂等等,在分子水平上,都是具有马达功能的蛋白质大分子做功推动的结果。因此,它们被称为分子马达或蛋白质马达、蛋白质机器等。到目前为止,已有百种以上的分子马达被确定,它们在机体内执行着各种各样的生物功能。分子马达都是沿着相应的蛋白丝做定向运动。这些蛋白丝起着"轨道"的作用,它们都是有极性的,因而也是有方向性的。这些分子马达可高效率地将贮藏在腺苷三磷酸(ATP)分子中的化学能直接转换为机械能,产生协调的定向运动而做功。迄今为止,人类尚无由化学能直接转换为机械能做功的任何记载,因而由生物体反映出的这种独特的能量转换形式不仅对于生命活动至关重要,而且人类也可以从新的角度出发去认识、研究及利用这种能量转换的分子机制。因此,分子马达做功原理及能量转换机制一直是分子生物学、物理学、生物化学等诸多学科中最为引人注目的领域之一,并且会在相当长的时间里成为多学科共同面临的一个极具挑战性的科学领域。     

分子马达运动机制的基本观点及力-化学耦合

从物理学角度讨论了分子马达定向运动机制的基本观点，介绍了用Fokker-Plank方程求解几率流的一般思想，以及分子马达力学和化学过程可能的耦合方式。     

单分子纳米技术

近年来,对于将单一分子作为研究对象的科学研究越来越多。借助于现代的实验仪器,科学家们已经能够揭示单一分子的性质。科学家们可以对酶、分子马达、活体细胞中信号传导过程中的受体等一些重要生物分子的直接表征。常见的单分子研究包括对细胞膜上离子通道电学性质研究,对单分子之间的生物化学反应动力学参数的测量,利用扫描探针技术或荧光技术对单分子进行成像研究以及直接通过电子显微镜对单分子进行检测。     

分子元素与功能核酸分子

 介绍了"分子元素"概念。论述了核酸适体的筛选及其作为大分子药物的应用价值,概述了人工碱基的合成及进展;探讨了脱氧核酶的作用原理,分析了分子信标、分子马达在生物传感、生物合成、生物药物研究等方面的应用前景,展望了核酸分子研究领域的前景及面临的挑战。     

弹性耦合双头分子马达的一维hand-over-hand模型

研究了棘轮势作用下弹性耦合双头分子马达的一维hand-over-hand模型.马达与轨道的相互作用受控于两个非对称势的开与关,通过数值模拟得到马达的运动轨迹符合hand-over-hand模型特征.此外,研究了负载存在与否两种条件下,马达效率随各种参数的变化.不加负载时,随着不对称势关闭时间toff的逐渐增大,效率总体上呈现增加趋势;加负载时,效率随负载由负向到正向的增加,先呈现出逐渐增大的趋势,并最终达到稳定值;不同的温度D、弹性系数k以及不对称势关闭时间toff条件下,效率随颈部原长a的增大呈现出相似的周期性变化.研究结果表明,马达效率的大小受制于上述诸因素的共同影响.     

分子马达定向运动的瞬态过程

本文研究了在一维三态周期跳跃模型下分子马达定向运动的瞬态过程，对于给定的任意初始分布，得出了与时间有关的几率分布的解析表达式，包括到达稳态之前的所有的瞬态过程，由此可获得马达在各个时刻的漂移速度和扩散系数，这是与对时间有关的两态模型的一上推广，同时还计算了马达到达稳态所需要的特征时间，并把结果同实验及其他计算结果进行了比较，与实验值符合的较好。     

基于大位阻烯烃的光驱动分子马达——从分子机器到智能材料

分子机器是指在分子级别上能根据外界刺激作出类似机械运动响应的分子.基于大位阻烯烃的光驱动分子马达，在特定波长照射下，碳碳双键可以发生异构，可通过热力学过程控制单向旋转的方向.单向旋转的特殊性是区别于其他光响应分子开关的最重要特征.文章主要介绍分子马达的功能性合成，并简述其在可控分子运动、动态自组装和智能材料方面的研究进展.     

国外科技集绵

分子大小的马达美国康奈尔大学的科学家利用更改了的大肠杆菌，创造了只有一粒分子大小的马达，可以在动物或植物的身体内移动，进行不同的医药功能。康奈尔大学的科学家是将一种称ATP的酵素，和一个经过改造的分子，变成一个小型马达，可以每秒钟旋转三至四次，持续的运行四十分钟。科学家希望，将这种新科技发展成为可以携带药物的马达，放在身体内运行，在恰当的时间和地方，将精确的药物数量，放进有病的细胞。（奏明）日本开发出出保鲜加工新技术国外科技术集绵日本小野食品兴业株式会社最近开发出烹任食品保鲜加工新技术，使食品可…     

分子大小的马达

美国康奈尔大学的科学家利用更改了的大肠杆菌,创造了只有一粒分子大小的马达,可以在动物或植物的身体内移动,进行不同的医药功能.康奈尔大学的科学家是将一种称ATP的酵素,和一个经过改造的分子,变成一个小型马达,可以每秒钟旋转三至四次,持续的运行四十分钟.科学家希望,将这种新科技发展成为可以携带药物的马达,放在身体内运行,在恰当的时间和地方,将精确的药物数量,放进有病的细胞.     

数字配流与调速式液压马达的建模与实现

研究了一种采用高速电磁开关阀组实现配流与调速的新型液压马达.介绍了液压马达的工作机理及结构特点;建立数学模型,并对液压马达不同负载下的调速特性和换向特性进行了仿真.结果表明,新型液压马达不仅可以通过改变高速电磁开关阀控制信号占空比来调节液压马达的转速,而且可以通过切换配流状态表实现换向.最后,通过新型液压马达样机上的实验研究,证明了该新型液压马达数学模型是合理和有效的.