本文選題：分子擁擠 + 亞擴(kuò)散　； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：擴(kuò)散現(xiàn)象廣泛存在于自然界中,并且對(duì)一系列物理化學(xué)反應(yīng)的過程起著重要作用。隨著高分子科學(xué)的發(fā)展,研究者們發(fā)現(xiàn)在高分子體系中,分子擁擠效應(yīng)對(duì)其中的大分子的擴(kuò)散有明顯的影響,并由此影響到了很多高分子體系中的物理和化學(xué)過程,例如蛋白質(zhì)在DNA鏈上搜尋目標(biāo)、大分子配體在搜尋平面上目標(biāo)等。對(duì)分子擁擠環(huán)境下的大分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)研究有助于我們揭開對(duì)高分子體系的化學(xué)物理本質(zhì)的理解。本文從以下二個(gè)方面研究了大分子在擁擠環(huán)境下通過擴(kuò)散進(jìn)行的不同物理過程：1.大分子在擁擠環(huán)境下的亞擴(kuò)散在氣體或者小分子液體中,分子擴(kuò)散的均方位移與擴(kuò)散時(shí)間成正比關(guān)系r2(t))～t,而在大分子擁擠體系,如生物細(xì)胞中,研究者們觀察到了大分子的亞擴(kuò)散行為,即r2(t)～tα,α1。本文中通過朗之萬動(dòng)力學(xué)模擬方法,研究擁擠劑粒子的濃度以及尺寸對(duì)體系中示蹤粒子亞擴(kuò)散指數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系。2.蛋白質(zhì)在擁擠環(huán)境下搜尋DNA上目標(biāo)位點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)蛋白質(zhì)分子在細(xì)胞擁擠環(huán)境中尋找DNA上特定位點(diǎn)的過程對(duì)DNA的轉(zhuǎn)錄、復(fù)制等過程中起重要作用。前人在研究此過程中提出促進(jìn)擴(kuò)散模型,即蛋白質(zhì)交替進(jìn)行溶液本體中的三維擴(kuò)散和沿DNA鏈方向的一維擴(kuò)散。我們?cè)诒疚闹欣美手f動(dòng)力學(xué)模擬方法,構(gòu)建了簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)在DNA鏈上通過促進(jìn)擴(kuò)散尋找目標(biāo)位點(diǎn)的模型,研究DNA-蛋白質(zhì)間的非特異性相互吸引強(qiáng)度和體系中分子擁擠劑濃度對(duì)蛋白質(zhì)搜尋DNA鏈上目標(biāo)的速率的影響。3.配體在擁擠環(huán)境下搜尋表面上目標(biāo)位點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)在表面上發(fā)生化學(xué)物理過程,如細(xì)胞表面的分子識(shí)別中,反應(yīng)中的配體搜尋表面上受體的過程有著重要作用。前人在研究中提出,配體在搜尋表面上受體的過程中交替進(jìn)行三維擴(kuò)散和吸附于表面的二維擴(kuò)散。在本文中,我們構(gòu)建了單個(gè)配體在分子擁擠環(huán)境下搜尋平面上目標(biāo)位點(diǎn)的粗�；Ｐ�,并通過朗之萬動(dòng)力學(xué)模擬,研究配體-表面間的非特異性相互吸引強(qiáng)度ε和體系中分子擁擠劑濃度(?)對(duì)搜尋時(shí)間ttatol的影響。
[Abstract]:Diffusion exists widely in nature and plays an important role in a series of physicochemical reactions. With the development of polymer science, researchers have found that in polymer systems, molecular crowding has a significant effect on the diffusion of macromolecules, and thus affects the physical and chemical processes in many polymer systems. For example, proteins search for targets on DNA strands, macroligands search targets on the plane, and so on. The study on the diffusion kinetics of macromolecules in the crowded environment is helpful for us to understand the nature of chemistry and physics of polymer systems. In this paper, the different physical processes of diffusion of macromolecules in crowded environment are studied in the following two aspects: 1. Subdiffusion of macromolecules in gas or small molecular liquids, the mean square shift of molecular diffusion is proportional to diffusion time, whereas in macromolecular crowded systems, such as in biological cells, the mean square shift of molecular diffusion is proportional to diffusion time. The researchers observed the subdiffusion behavior of macromolecules, r2(t)~t 偽, 偽 1. By using Langevin kinetic simulation method, the relationship between the concentration and size of the crowding agent particles on the subdiffusion index and diffusion coefficient of tracer particles in the system is studied. Dynamic protein molecules searching for target sites in DNA in crowded environment the process of searching for specific sites on DNA in a crowded environment plays an important role in the process of DNA transcription and replication. In the course of this study, a model of promoting diffusion was proposed, that is, protein alternately carried out three-dimensional diffusion in solution body and one-dimensional diffusion along DNA strand. In this paper, we use Langevin kinetic simulation method to construct a simple model of protein searching for target sites on DNA strand by promoting diffusion. The effects of DNA-protein nonspecific attraction intensity and concentration of molecular crowding agent in the system on the rate of protein searching for targets on DNA strands were studied. The kinetics of ligands searching for target sites on the surface in a crowded environment is characterized by chemical-physical processes on the surface, such as molecular recognition on the cell surface, in which the ligand in the reaction plays an important role in the search for receptors on the surface. In previous studies, it was proposed that the ligands alternately undergo three-dimensional diffusion and two-dimensional diffusion adsorbed on the surface in the process of searching for receptors on the surface. In this paper, we construct a coarse-grained model of a single ligand to search for target sites in a molecular crowded environment, and simulate it by Langevan dynamics. The nonspecific attraction between ligands and surfaces and the concentration of molecular crowding agent in the system are studied. Effect on search time ttatol.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q61

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王麗,邊秀房,李輝;金屬Cu液固轉(zhuǎn)變及晶體生長(zhǎng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2000年09期

2 滕智津,韓振為;分子動(dòng)力學(xué)模擬在蛋白質(zhì)固體表面吸附構(gòu)象轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2005年03期

3 鄭博愷;羅施中;;粗粒化動(dòng)力學(xué)模擬在膜蛋白研究中的應(yīng)用[J];中國(guó)科技論文在線;2011年12期

4 潘龍強(qiáng);耿存亮;慕宇光;劉鑫;胡毅;潘景山;周亞濱;龔斌;王祿山;;生物大分子的分子動(dòng)力學(xué)模擬過程在百萬億次集群上的部署優(yōu)化[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2012年07期

5 滕怡群;馬力;任東俊;易希璋;;蛋白質(zhì)合成與調(diào)控過程的動(dòng)力學(xué)模擬[J];河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1991年02期

6 熊大曦,李志信,過增元;氬氣熱力學(xué)參數(shù)和輸運(yùn)系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1997年11期

7 吳超;馬路遙;黃牛;;高性能分子動(dòng)力學(xué)模擬在生物大分子結(jié)構(gòu)和功能研究中的應(yīng)用[J];科研信息化技術(shù)與應(yīng)用;2010年04期

8 趙立嶺,王吉華,竇相華,蘇希玉;小蛋白天然結(jié)構(gòu)與折疊速度關(guān)系的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2005年04期

9 王慧娟;陳成;鄧聯(lián)文;江建軍;;硅晶體中點(diǎn)缺陷結(jié)合過程的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年02期

10 施蘊(yùn)渝,翟曉泉,王存新,黃復(fù)華;枯草桿菌蛋白酶E的分子動(dòng)力學(xué)模擬和隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模擬[J];生物物理學(xué)報(bào);1993年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 黃慶生;吳洪明;吳建華;;用納米孔道測(cè)定蛋白質(zhì)序列的分子動(dòng)力學(xué)模擬[A];第八屆全國(guó)生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

2 岳紅偉;王艷;陳光巨;;不同的識(shí)別劑、剪切劑對(duì)接到DNA上的動(dòng)力學(xué)模擬比較[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第14分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 言天英;高學(xué)平;Gregory A．Voth;;分子動(dòng)力學(xué)模擬離子液體的結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)性質(zhì)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)量子化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨慶祝徐光憲教授從教六十年論文摘要集[C];2005年

4 黃世萍;;分子篩中烷烴的甲基旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué):分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)理論化學(xué)方法和應(yīng)用分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

5 田國(guó)才;華一新;;分子動(dòng)力學(xué)模擬研究離子液體中水分子的光譜和動(dòng)力學(xué)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)理論化學(xué)方法和應(yīng)用分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

6 王后芳;雷鳴;;小分子抑制劑與甲狀腺結(jié)合前清蛋白對(duì)接,分子動(dòng)力學(xué)模擬及結(jié)合自由能計(jì)算研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)化學(xué)信息學(xué)與化學(xué)計(jì)量學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

7 張輝;李全偉;李英;李志強(qiáng);;泡沫液膜的分子動(dòng)力學(xué)模擬及泡沫析液機(jī)制的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

8 徐愛進(jìn);周哲瑋;胡國(guó)輝;;固體平板上超薄水膜潤(rùn)濕過程的分子動(dòng)力學(xué)模擬[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

9 張繼偉;卞富永;施國(guó)軍;徐四川;;多巴胺在細(xì)胞膜中擴(kuò)散和透過分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[A];第八屆全國(guó)化學(xué)生物學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2013年

10 趙克杰;陳常青;;銅單晶中納米孔洞生長(zhǎng)尺度效應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 ;曙光超級(jí)計(jì)算機(jī)縮短病毒研究時(shí)間[N];中國(guó)電子報(bào);2006年

2 記者 耿挺;鋁如何對(duì)人體造成傷害[N];上�？萍紙�(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張?jiān)瓢?微尺度下單晶硅疲勞失效機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 于華;蛋白質(zhì)—肽相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 張仕通;層狀復(fù)合金屬氫氧化物理論模擬分子力場(chǎng)的建立及其結(jié)構(gòu)拓?fù)滢D(zhuǎn)變研究[D];北京化工大學(xué);2015年

4 馮婷婷;幾種重要疾病蛋白和抑制劑相互作用機(jī)理的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

5 鄭耀庭;金屬表面初期氧化行為的原位拉曼實(shí)驗(yàn)及分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];華東理工大學(xué);2015年

6 馮文玲;電離、電子貼附解離和氧負(fù)離子—甲烷分子反應(yīng)的從頭算動(dòng)力學(xué)模擬[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

7 劉金峰;發(fā)展和應(yīng)用分塊的量子化學(xué)方法進(jìn)行生物大分子性質(zhì)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)模擬[D];華東師范大學(xué);2016年

8 馬義丁;擁擠環(huán)境下的高分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

9 孫浩;糖原合成酶激酶-3β結(jié)構(gòu)與功能的動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];浙江大學(xué);2009年

10 陳林;極端嗜熱蛋白結(jié)構(gòu)與功能的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];吉林大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 代春月;白細(xì)胞介素IL-8及受體CXCR1的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];華南理工大學(xué);2015年

2 王正;RO/R_2O-Al_2O_3-SiO_2熔體粘度特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];山東建筑大學(xué);2015年

3 鐘建峰;抑雜劑與離子型稀土礦中鋁雜質(zhì)相互作用的分子動(dòng)力學(xué)模擬分析[D];江西理工大學(xué);2015年

4 相敏;金屬熔體特征溫度的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

5 胡立梅;蛋白質(zhì)在材料表面吸附的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];山東大學(xué);2015年

6 趙智博;兩種與癌癥相關(guān)的酶的結(jié)構(gòu)與活性的分子模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 黎迪暉;水堿浸泡條件下環(huán)氧樹脂的性能演化與分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 郭子鳳;碲基材料熱導(dǎo)率的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];廣西大學(xué);2015年

9 李晶晶;服飾皮革材料熱穩(wěn)定性的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];武漢紡織大學(xué);2015年

10 侯銀菊;鋁熔化各向異性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];山西大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：2019912