本文關(guān)鍵詞：考慮排除體積效應(yīng)和溶劑效應(yīng)的生物大分子過孔理論模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生物大分子穿越納米孔在許多生物系統(tǒng)中是一種重要的生物現(xiàn)象,如病毒基因組(viralgenome)的輸運,核糖核酸(RNA)穿越核孔復(fù)合物(nuclear pore complex),蛋白質(zhì)(protein)穿越線粒體(mitochondria)以及藥物分子進(jìn)入細(xì)胞核。將電解液中的離子視為離散粒子,基于Poisson方程、Fokker-Planck方程以及Navier-Stokse方程,建立了電滲流驅(qū)動生物大分子穿越充滿電解液納米孔的理論模型。將生物大分子視為一自避行走鏈(self-avoiding chain),采用自洽場理論,對外勢場驅(qū)動自避行走鏈穿越納米孔的輸運過程進(jìn)行了研究。建立的理論模型同時考慮了外電勢差,電解液帶電離子的Coulomb靜電勢(電解液效應(yīng)),納米孔吸引勢和鏈段間相互作用勢(排除體積效應(yīng))對生物大分子穿越過程自由能以及構(gòu)型熵的影響。模擬結(jié)果表明,在相同條件下,生物大分子在高電價電解質(zhì)溶液中熵壘大于低電價電解質(zhì)溶液中的熵壘,從而導(dǎo)致在高電價電解質(zhì)溶液中生物大分子穿越時間遠(yuǎn)慢于在低電價電解質(zhì)溶液中的穿越時間。此外,納米孔的吸引勢增大了生物大分子的自由能,這能增加穿越成功的概率。平均穿越時間隨著排除體積效應(yīng)的增大而減小。而電解液效應(yīng)將延長平均穿越時間。
【關(guān)鍵詞】：生物大分子過孔 電解液效應(yīng) 排除體積效應(yīng) 自由能 構(gòu)象熵
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q71
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 變量說明8-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10-12
• 1.2 納米技術(shù)在納米孔上的應(yīng)用發(fā)展12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本課題研究的意義15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 生物大分子穿越納米孔的理論基礎(chǔ)17-34
• 2.1 輸運理論17-20
• 2.1.1 輸運理論簡介17-19
• 2.1.2 Fokker-Planck方程19-20
• 2.2 Navier-Stokes方程20-23
• 2.3 高分子鏈構(gòu)象統(tǒng)計理論及統(tǒng)計物理基礎(chǔ)23-31
• 2.3.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)(熵,自由能)23-26
• 2.3.2 排除體積效應(yīng)26-27
• 2.3.3 單鏈的靜態(tài)構(gòu)象27-31
• 2.4 自洽場理論31-33
• 2.4.1 自洽場理論簡介31-32
• 2.4.2 擴(kuò)散方程32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 生物大分子穿越納米孔的理論模型34-46
• 3.1 生物大分子穿越納米孔的物理模型34
• 3.2 球體中內(nèi)電解液溶劑的流體方程34-35
• 3.3 描述球體內(nèi)的離子分布的Fokker-Planck方程35-36
• 3.4. Coulomb靜電勢效應(yīng)引起的的漂移系數(shù)A_1和擴(kuò)散系數(shù)B_136-39
• 3.5. Brown效應(yīng)引起的的漂移系數(shù)A_2和擴(kuò)散系數(shù)B_239-41
• 3.6. 描述考慮排除體積效應(yīng)的生物大分子鏈在球體內(nèi)的擴(kuò)散方程41-42
• 3.7 生物大分子穿越納米孔的構(gòu)象自由能和穿越時間42-45
• 3.7.1 穿越過程構(gòu)象自由能42-44
• 3.7.2 到達(dá)和穿越時間44-45
• 3.8 本章小結(jié)45-46
• 第四章 生物大分子穿越納米孔數(shù)學(xué)模型的數(shù)值求解46-62
• 4.1 控制方程的無量綱化46-51
• 4.1.1 Navier-Stokes方程46
• 4.1.2 描述球體內(nèi)離子分布的F-P方程46-49
• 4.1.3 擴(kuò)散方程49-51
• 4.2 控制方程的離散化51-52
• 4.2.1 Navier-Stokes方程51
• 4.2.2 Fokker-Planck方程51-52
• 4.2.3 生物大分子擴(kuò)散方程52
• 4.3 控制方程的求解52-60
• 4.3.1 SOR迭代法53
• 4.3.2 Newton-Raphson法53-54
• 4.3.3 延拓法54-58
• 4.3.4 Runge-Kutta法58-60
• 4.4 程序邏輯圖60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 數(shù)值結(jié)果分析62-75
• 5.1 離子分布計算結(jié)果63-64
• 5.2 納米孔參數(shù)及大分子鏈長度對穿越時間的影響64-66
• 5.3 排除體積效應(yīng)和電解液效應(yīng)對各個階段自由能、構(gòu)象熵的影響66-73
• 5.4 排除體積效應(yīng)和溶劑效應(yīng)對平均到達(dá)時間和平均穿越時間的影響73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 耿利娜;姜萍;徐建棟;車寶泉;屈鋒;鄧玉林;;納米技術(shù)在毛細(xì)管電泳和微流控芯片電泳生物大分子分離中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年09期

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  本文關(guān)鍵詞：考慮排除體積效應(yīng)和溶劑效應(yīng)的生物大分子過孔理論模型研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：297082