本文選題：分子擁擠 + 亞擴散��； 參考：《中國科學技術大學》2016年博士論文

【摘要】：擴散現(xiàn)象廣泛存在于自然界中,并且對一系列物理化學反應的過程起著重要作用。隨著高分子科學的發(fā)展,研究者們發(fā)現(xiàn)在高分子體系中,分子擁擠效應對其中的大分子的擴散有明顯的影響,并由此影響到了很多高分子體系中的物理和化學過程,例如蛋白質在DNA鏈上搜尋目標、大分子配體在搜尋平面上目標等。對分子擁擠環(huán)境下的大分子擴散動力學研究有助于我們揭開對高分子體系的化學物理本質的理解。本文從以下二個方面研究了大分子在擁擠環(huán)境下通過擴散進行的不同物理過程：1.大分子在擁擠環(huán)境下的亞擴散在氣體或者小分子液體中,分子擴散的均方位移與擴散時間成正比關系r2(t))～t,而在大分子擁擠體系,如生物細胞中,研究者們觀察到了大分子的亞擴散行為,即r2(t)～tα,α1。本文中通過朗之萬動力學模擬方法,研究擁擠劑粒子的濃度以及尺寸對體系中示蹤粒子亞擴散指數(shù)和擴散系數(shù)的關系。2.蛋白質在擁擠環(huán)境下搜尋DNA上目標位點的動力學蛋白質分子在細胞擁擠環(huán)境中尋找DNA上特定位點的過程對DNA的轉錄、復制等過程中起重要作用。前人在研究此過程中提出促進擴散模型,即蛋白質交替進行溶液本體中的三維擴散和沿DNA鏈方向的一維擴散。我們在本文中利用朗之萬動力學模擬方法,構建了簡單的蛋白質在DNA鏈上通過促進擴散尋找目標位點的模型,研究DNA-蛋白質間的非特異性相互吸引強度和體系中分子擁擠劑濃度對蛋白質搜尋DNA鏈上目標的速率的影響。3.配體在擁擠環(huán)境下搜尋表面上目標位點的動力學在表面上發(fā)生化學物理過程,如細胞表面的分子識別中,反應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行三維擴散和吸附于表面的二維擴散。在本文中,我們構建了單個配體在分子擁擠環(huán)境下搜尋平面上目標位點的粗�；Ｐ�,并通過朗之萬動力學模擬,研究配體-表面間的非特異性相互吸引強度ε和體系中分子擁擠劑濃度(?)對搜尋時間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.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q61

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本文編號：2019912