一、分子马达沿轨道输运的闪烁模型（论文文献综述）
刘天宇[1]（2021）在《温度反馈棘轮的定向输运特性研究》文中认为近年,对于生物分子马达输运性能的研究吸引了大量学者们的研究兴趣。生物分子马达充分参与了细胞内的物质输送、肌肉收缩、细胞分裂等大多数生命活动。最新的实验研究发现肌球蛋白的突变与扩张性或肥厚性的心肌病、视网膜色素变性和失聪等症状有关。但因其尺度比较小,都在纳米尺度,因此可以将处在运动环境中的分子马达看成布朗粒子。为了更好的探究生物分子马达定向输运的特性,学者们构建了物理模型——布朗棘轮。该模型不仅可以了解马达定向输运的特性,而且有助于研究医学中通过生物分子马达实现对疾病的了解和治疗。同时,还可以为纳米机器的制造提供一定的指导作用。本文第一章介绍了生物分子马达的背景及研究意义、马达的分类、结构与功能;在第二章主要介绍了分子马达的运动理论,包括朗之万方程、涨落耗散理论对马达运动过程的描述,并重点介绍了反馈棘轮和误差反馈棘轮的研究进展。在第一、二章的理论基础上,本文于第三、四章基于Cao的误差棘轮模型,引入误差概率密度进一步对反馈棘轮实施控制的温度信息反馈棘轮,详细讨论了耦合粒子的质心平均速度、质心扩散系数和Pe数。分析了误差概率密度、温度振幅、相位差和温度频率对耦合布朗粒子定向输运的影响。研究结果表明,温度信息反馈棘轮存在温度振幅的最优值使布朗棘轮的Pe数达到最大。与此同时,有趣地发现误差概率密度并不总是减小温度信息棘轮的定向输运,这意味着在一定条件下误差概率密度还可以增强反馈棘轮的定向运动。研究还发现,在相同误差概率密度的情况下,存在多个最优温度相位差使马达的质心平均速度达到最大。更有趣的是,在小温度振幅范围内耦合粒子的质心平均速度和Pe数随温度频率的变化都呈多峰结构。这一结果表明合适的温度变化频率能够使反馈棘轮的定向输运获得多次的增强。本文所得结论不仅能够启发实验上通过选取合适的温度反馈信息来提升布朗棘轮的定向输运特性,还可为实验上的数据分析与处理特别是误差分析提供理论参考。
刘晨昊[2]（2020）在《粗糙势中耦合布朗粒子的定向输运性能》文中认为一直以来,生物分子马达作为生命活动的真正“推手”具有重要研究价值。生物分子马达是一类尺度在2-10 nm的酶类蛋白大分子,广泛地参与包括有丝分裂、肌肉收缩、信号传导在内的多种生命活动,最新的研究还指出分子马达功能的缺陷还与多种疾病的产生相关。此外,生物分子马达作为微小“机器”,可高效利用外部能量做功,被认为是一种理想的“纳米机器”而备受关注。目前对于马达动力学方面的研究,人们主要讨论的是马达定向输运机制和流反转现象的产生等问题。在研究方法上,由于分子马达的尺度很小与布朗粒子的运动规律十分相似,故人们通过构建布朗棘轮模型来研究马达的定向输运情况。对此已有的研究大多采用光滑外势,但近来有研究小组在蛋白质所处势垒表面发现了形状各异的峰和谷,证明马达所处的轨道是“粗糙”的。因此本文提出一种粗糙势模型,并通过数值模拟研究了马达在过阻尼条件下的定向输运情况。此外,实验研究表明有一类马达可在无负载条件下定向输运,可用斯托克斯效率研究其定向输运能力,故本文进一步对马达的斯托克斯效率进行了讨论。内容上本文于第一章介绍了各类分子马达在生命活动中的重要作用及分子马达未来应用前景,在第二章概述了分子马达的运动理论,包括朗之万方程、福克-普朗克方程对马达运动过程的描述及各类棘轮模型的提出,并重点介绍了粗糙棘轮的背景及意义。在一、二章的理论基础上,本文于第三章提出了一类锯齿势模型,并讨论了该模型势垒不对称度、粒子间耦合自由长度、耦合强度、噪声强度等因素对马达输运性能的影响。研究发现一定条件下,选取合适的上述参数会对耦合马达的输运性能起到促进作用,并发现粒子间耦合作用与流反转现象密切相关。基于以上结论,第四章进一步提出了粗糙势模型,并在该模型下讨论了耦合马达的定向输运及反转行为。研究发现,外势的粗糙扰动对马达输运的影响并不总是抑制,还存在适宜的扰动波数与振幅能够最大化马达的输运性能。此外,合适的粒子间耦合强度和自由长度也能优化粗糙棘轮的输运速度和效率。对于粗糙势中的流反转现象研究发现,在粗糙扰动较小时改变粒子间的耦合作用仍能使粒子产生反向输运,且外势的扰动作用也对反转行为产生影响。通过研究更具实际意义的粗糙棘轮,本文所得结论能为蛋白质加速折叠、单分子测序技术以及纳米机器的设计与应用提供理论指导。
延明月[3]（2019）在《反馈耦合棘轮的能量转化效率研究》文中提出至今,关于生物分子马达定向输运的研究已引起学者们的广泛兴趣。分子马达是存在于生物体内能够把化学能转化为机械能的一大类酶蛋白生物分子,主要参与细胞内的货物输运过程、细胞分裂等绝大多数生命活动。分子马达的大小通常是纳米量级,与物理学里布朗粒子的运动特性极其相似,因而人们往往通过构建更切合实际的物理模型来研究分子马达定向输运机制。实验结果表明细胞内大多数的分子马达对外做功的效率都非常高,而人造马达的效率与实验上测得的马达效率相比仍有很大差距,因此从理论上提高耦合马达对外做功时的效率问题至今仍是非常重要的研究课题。随着实验上相关反馈技术的不断深入,理论上进一步研究反馈棘轮的能量转化效率则十分必要。通过对不同反馈控制棘轮定向输运效率的研究,不仅能够深入地了解粒子的输运机制,且有助于分析生物医学上药物投放等输运过程。同时,也可为医疗上如何提高药物的有效利用率等方面提供一定的理论指导。本文通过对朗之万方程的数值模拟,讨论了无负载作用下耦合布朗粒子的定向运动和存在负载时反馈脉冲棘轮的定向输运及能量转化效率问题。深入分析了弹簧自由长度、耦合强度、外力振幅及脉冲相位等参量对布朗棘轮的质心平均速度Vcm、平均有效扩散系数Deff及能量转化效率η的影响。研究发现,无负载作用时,选择合适的弹簧自由长度及耦合强度都能增强反馈控制棘轮的定向输运。同时,反馈棘轮存在一个最优的外力振幅能使耦合棘轮的反向几率流达到最大,且通过调节合适的噪声强度,能使反馈控制棘轮的定向输运有所提高。此外,合适的时间尺度也能促进反馈耦合棘轮的定向输运。研究还发现,存在负载条件下,选择合适的弹簧自由长度及耦合强度可使反馈脉冲棘轮的定向输运达到最强,同时也能增强耦合布朗粒子拖动负载做功时的能量转化。此外,在一个演化周期内合适的脉冲相位能够诱导棘轮产生两次流反转,且通过调节相位还能增强棘轮的定向输运。本硕士论文所得结论不仅可为实验上设计合适的反馈控制方式来优化棘轮的定向输运性能,而且还能为生物医疗上药物的精准投放和纳米器件的性能提高提供一定的理论参考。
吕明涛[4]（2018）在《交流驱动下布朗棘轮的斯托克斯效率研究》文中研究表明在过去几十年的研究中,生命体内生物分子马达定向运输现象研究引起了学者们的极大兴趣。分子马达在生物体内普遍存在,且种类繁杂功能不一,有些分子马达能够将生物体需要的细胞质以及营养物质输运至特定位置,也有一些分子马达扮演着信息传输的角色。这些分子马达在生物体内对能量的利用效率极高,能够大大缩减能量转换和利用过程,马达的这一特点使其在遗传物质传递和跨膜运输方面有很大优势,因此马达的能量转化机制是该领域的研究热点。通常,生物分子马达尺度大小为纳米量级,因此人们可以把处于运动环境中的分子马达模拟为布朗粒子,人们能够通过研究布朗粒子在热浴环境中的运动过程来研究分子马达的性质。为探究生物分子马达的输运特性,根据不同的实际运行环境人们提出了不同理论模型,通过研究不同棘轮中布朗粒子的运动,不但可以了解布朗马达产生定向运动的机制,找到其定向输运的最优条件,还能够提高棘轮对输入到系统中能量的有效利用。目前,关于分子马达能量的研究仍然有很多问题尚未解决,尤其是交流驱动下无负载时的输运效率问题。本文根据热浴环境的特点,讨论了过阻尼环境中简谐力作用下分子马达的定向输运流以及斯托克斯效率问题,并深入分析了外势的结构、外偏置力振幅及热噪声强度等对棘轮定向输运的影响。研究发现,在一定范围的外势不对称性作用下,棘轮能够产生反向输运。同时,在合适的空间不对称度下,布朗棘轮的负向几率流可达到最大,并且当外偏置力振幅为某一合适值时,粒子的输运能够获得提高。研究还发现,在适当的势垒高度条件下布朗棘轮的斯托克斯效率能够得到提高,从而增强了粒子克服粘滞阻力产生定向输运的能力。本文的研究结果不但可以启发实验上人们设计不同类型的棘轮以增强粒子的定向输运,明确影响粒子定向运动的成因,而且还能为提高布朗粒子的输运效率及医学上的药物输送和纳米尺度的微观器件的控制与研发提供一定的理论基础。
李金芳[5]（2017）在《集体分子马达动力学非稳定性及效率研究》文中提出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-速度关系曲线中出现动力学非稳定性。如果马达弹性足够大,则零速度点位于力-速曲线的非稳定区域,马达系统会在运动停止前进入动力学非稳定区域。如果该马达系统与其环境弹性耦合,则会出现自发振动,振动频率和马达弹性、马达绑定率、弹簧弹性以及ATP激发域的宽度等参数有关。对于中等马达弹性,零速度点位于力-速曲线的非稳定区域之外,故马达系统会在动力学不稳定性发生之前停止。2、机械效率是衡量马达集体协作的一个重要指标。利用模型Ⅰ研究发现,分子马达系统的机械效率远低于实验观测值。如果在模型中同时考虑肌球蛋白Ⅱ马达的以下两个特征（称之为模型Ⅱ）,马达系统的机械效率就会大大提高并与实验结果一致:（1）分子马达从分离态到绑定态的转换只能发生在反应坐标的特定“结合位点”区域。（2）绑定态势阱彼此相互独立,即一个绑定马达必须先从细丝上脱离,然后才能绑定到另一个结合位点。在两个模型中,机械效率均随马达弹性系数的增加而增加。在模型Ⅱ中,如果ATP激发率较大,马达系统在高速运输时还能保持高能效,这一特征很适合肌肉的收缩功能。这些研究有助于理解分子马达之间的协作机制以及不同类型肌肉结构差异和功能差异的内在联系,也能为设计高效的人造分子马达系统提供一定的理论参考。
范黎明[6]（2017）在《过阻尼反馈耦合棘轮的定向输运与效率研究》文中进行了进一步梳理近年来,生物体内分子马达的定向输运研究引起了学者们的广泛关注。分子马达是一种酶蛋白大分子。它们在生物体内分布广泛且种类繁多,能够输运生物体内各类细胞器及其他物质等。在实际的定向输运过程中,分子马达能够直接将化学能转化为机械能,且能量转化效率远超目前的人造马达,所以对分子马达的定向输运及效率进行研究十分必要。由于分子马达的尺度非常小,通常为纳米量级,所以其具有明显的布朗运动特性。此外,分子马达在催化水解发生随机涨落的同时,也发生着一系列持续且具有周期性的化学反应,导致马达本身会出现一系列构象的变化,这些构象的变化又导致了马达头部与轨道作用发生变化,使马达在无归的自由扩散中产生宏观的定向运动。当分子马达沿轨道定向运动的过程时,不同的位置处马达与轨道间的作用不同,说明此时作用力的大小与马达头部的位置有关。根据生物体内的作用机制,本文讨论了布朗棘轮定向输运时的反馈控制形式,采用了闭环控制机制,此控制策略的优点是取决于系统的状态或信息。本论文讨论了反馈耦合布朗棘轮中粒子受到方波力及简谐力时,其质心的平均速度、能量转换效率等问题。研究发现,在耦合粒子受到方波力时,随着外力振幅的增加,质心平均速度能够出现峰值。然而随着外力周期的增加,不同势不对称度下耦合粒子质心的平均速度出现准周期变化。此外,随着外力振幅的增加,反馈棘轮的能量转化效率能够达到最大。研究还发现,当耦合粒子受到简谐力时,随着外力频率的变化,耦合粒子的平均速度能够出现一个峰值。随着外力频率的增加,耦合粒子的平均速度及能量转化效率也能达到最大。同时,随着相位的增加,耦合粒子的平均速度及能量转化效率出现周期性变化,且在每个变化周期中均存在一个优化的相位使耦合粒子的定向输运达到最大。本论文所得结论在实验上还可为纳米量级分子马达的定向输运及其动力系统能量转化效率的提高起到理论指导的作用。
杨玉东,刘公召,李冬至,徐菁华,杨林梅[7]（2015）在《金纳米棒的偏光特性及其作为方向探针在单分子水平成像上的应用》文中进行了进一步梳理随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.复杂的活细胞组织内纳米级目标的位置和动态的空间构型对于我们理解很多生物物理学过程的细节问题至关重要.本文结合本课题组在该领域的研究经验,并从金纳米棒局部等离子共振特性和偏光特性出发,综述了金纳米棒作为方向探针的3D跟踪定位成像技术与手段.包括暗场成像技术、微分干涉成像、光热成像、共聚焦显微镜成像等生物成像技术和脱焦成像、全内反成像和双通道等生物成像手段.同时阐述了金纳米棒作为方向探针在生物成像领域中的应用进展.
刘毅[8]（2015）在《Myosin V定态持续性运动特性的研究》文中研究指明分子马达是细胞内能够直接将贮存在ATTP分子中的化学能转化为机械能,并参与物质输运的“纳米机器”。分子马达运动特性的研究已成为生物物理领域的热点之一。目前,研究较为深入的分子马达主要为肌球蛋白类、驱动蛋白类、动力蛋白类和旋转马达类。其中Myosin V是肌球蛋白超大家族中一类具有显着运动特征的肌球蛋白：其他的肌球蛋白一般以集体协作的方式运动,而Myosin V则可以单独地沿微丝作定向运动。随着单分子光镊技术、荧光纳米成像以及高速原子力显微镜技术的发展,Myosin V运动特性方面实验研究取得了长足的进步。与此同时,理论研究者也建立了一系列的模型,主要有“交臂模型”、“弹性杆臂模型”以及“多段刚性臂模型”等,来解释Myosin V的运动特性。Myosin V的定向运动经历了多种化学态和力学态的变化过程,其实质就是化学态与力学态的耦合过程。本文针对Myosin V定态持续性运动,结合"Hand-over-Hand"运动模式,建立了Myosin V机械化学循环的四态模型,认为Myosin V可以在其相互连接的两态之间进行随机跃迁。利用主方程和贝尔方程对模型进行分析和定量计算,得到在定态条件下,Myosin V持续运动的平均速度、平均弛豫时间、平均运行长度。理论结果同实验数据基本吻合,这为解释Myosin V的运动特性提供了新思路。本文包括四章,第一章肌球蛋白超大家族的介绍；第二章是Myosin V的运动特征的研究现状；第三章是本文的核心内容,建立Myosin V机械化学循环的四态模型,对模型进行分析与计算,并将得到的结果与实验数据相比较；第四章是本文总结与展望。
冯玉宇[9]（2015）在《耦合布朗马达的定向运输研究》文中指出物质和能量输运之间的关系一直是人们孜孜不倦在探寻的重点问题之一。在诸多输运现象中,生命活动中外力效果为零甚至是无外力的主动输运引起了学者广泛的注意。本文的研究受启发于生物体内一些蛋白能直接将ATP的化学能转化为机械能,无需经过热能的中间态,由这些蛋白进行的能量转化,其效率率远远超过了人造系统,我们称这类蛋白质为分子马达。分子马达在生命体内广泛存在,并行使着自身特定的职能,研究发现是这些分子马达的存在使得生命体的主动运输成为可能。人们准确分析了分子马达所处的环境,将分子马达简化为在空时非对称周期势中,受外部非平衡热涨落影响的布朗马达,从而模拟出生物体生命活动的机理。本文从分子马达结构、周期势的、非平衡热涨落等几个方面,深入分析了分子马达的输运机制。首先我们研究了分子达的构造及其所处环境。分子马达能够进行主动运输且输运效率之高,与其自身结构息息相关。在实验分析驱动蛋白、动力蛋白、肌球蛋白这三类分子马达蛋白的结构和在生物体运动的机理,再从物理学角度分析,将其视作处于棘轮势中的布朗粒子,分析其机械化学性质,并介绍如何实现了对分子马达从生物学向物理学的跨越。其次分了在噪声影响下粒子的输运,利用噪声谐振子严格可解的特点,对产生简谐噪声的坐标项和产生简谐速度噪声的速度项进行分析,解出能够反映噪声性质的关联函数,从而很好的模拟出对分子马达输运产生影响的非平衡热涨落。其次,通过对各种分子马达模型进行分析,对于分子马达的研究从一维的棘轮势着手,分别研究了粒子体系仅仅受棘轮势惯性影响,以及在添加外部非高斯噪声后,粒子体系受棘轮势惯性影响和噪声影响下,粒子体系的输运机制。对模型进行拓展,在二维的棘轮势中,分子马达仅仅受棘轮势和受棘轮势和噪声共同影响下,粒子体系的输运机制。最后,基与对粒子间存有相互作用的考虑,可以将分子马达看做是耦合的布朗粒子,考虑耦合分子马达受棘轮势和噪声影响下,粒子体系的输运机制。本文从时间、空间、分子马达内部结构以及马达所处环境等几个方面,简单的介绍了分子马达定向输运的产生机制,建立了较为完善的分子马达模型,深入的对分子马达输运机制进行了探讨。获得了各种最佳的参数,这些参数有助于指导以后纳米机器的制备,以及单分子操纵技术参数的选取,通过适当的调整参数还可以有效的实现粒子流的增强、抑制和反转,为进行粒子筛选参数的选取提供了依据。
张红卫[10]（2013）在《驱动蛋白马达动力学机制研究》文中研究说明驱动蛋白马达是一类以微管为轨道向其正向运动的线性分子马达。它们广泛存在于真核细胞中,并在细胞内的输运过程、细胞形成、有丝分裂及细胞功能等方面扮演着重要角色。对于驱动蛋白马达运动定向性、行进性和较高能量转化效率的研究,不仅有助于人们理解驱动蛋白马达两个头部之间的协同作用、步行机制以及各种相干因素对定向运动的影响,而且对于生物体内诸多生物蛋白马达行为的理解以及人工合成纳米机械都具有重要意义。本文采用基于布朗运动理论的布朗棘轮模型研究了驱动蛋白马达两个地位对等的头部交替与轨道蛋白结合,并沿微管做定向运动的物理学机制。研究内容主要包括以下两个大的方面：驱动蛋白马达的开环棘轮模型。驱动蛋白的两个头部弹性连接,马达与轨道的相互作用用不对称势描述,不对称势随机或周期性变化于马达的几个状态之间,但是不对称势的变化与系统的状态无关。主要提出了三个模型,包括（1）闪烁势中弹性耦合的双头分子马达模型。势能在两态间随机跃迁,马达定向流的大小和方向依赖于噪声强度、颈部尺度以及跃迁速率三者的耦合；另外,后两者大小的变化会引起流的反转,这很好地解释了拥有不同颈部尺度的分子马达沿细胞骨架不同方向运动的情况。（2）弹性耦合双头分子马达的inchworm模型。马达两个头部在一维不对称周期势下,周期性闪烁对应于一个ATP水解循环,运动轨迹呈现inchworm模式。随弹性系数k的增加,几率流趋于定值,且存在最优的颈部原长a使几率流达到最大值。马达效率随噪声强度变化存在有极大值,且随势打开时间ton的增加,马达效率呈现非线性递减。（3）二维弹性耦合双头分子马达的hand-over-hand模型。二维相互作用势下,双头分子马达的闪烁棘轮模型模拟了驱动蛋白马达的hand-over-hand运动。虽然粒子在y方向上的几率不为零,但是依然表现为x正方向上的定向运动。当存在外部负载情况下,流可以发生反转。马达做功的效率与温度和负载力有关,且随二者的变化都存在有极大值。反馈控制作用下的布朗棘轮模型。分别研究了马达系统根据马达的位置,或者环境温度的变化,通过系统的态来控制势的开关的信息模型。（1）在前一个模型中,无负载存在时,流随颈部尺度原长的变化在一定温度范围内呈现出周期性变化,当原长近似为势周期的整数倍时,耦合粒子的流为最小；施加外部负载力时,存在最优的颈部原长,流随负载力的变化会发生反转,马达的效率随温度及负载力的变化都存在有极大值。（2）布朗马达在温度控制的反馈作用下可以产生定向运动。反馈控制下的平均速度与能量比参数α、温度比参数β以及势的不对称参数α有关。当温度梯度发生反转时,粒子的平均速度也发生了反转。当α=0或者是β=1时,没有定向运动。当α和β与1的绝对值的差值越大,即参数的不对称性越大时,粒子的平均速度就越大。
二、分子马达沿轨道输运的闪烁模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、分子马达沿轨道输运的闪烁模型（论文提纲范文）
（1）温度反馈棘轮的定向输运特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 一、分子马达的研究背景 |
| 二、生物分子马达概述 |
| (一)动力蛋白马达 |
| (二)驱动蛋白马达 |
| (三)肌球蛋白马达 |
| (四)转动分子马达 |
| 三、小结 |
| 第二章 反馈布朗棘轮的研究现状 |
| 一、布朗运动理论 |
| (一)布朗运动与朗之万方程 |
| (二)涨落耗散定理 |
| 二、反馈布朗棘轮的理论研究 |
| (一)反馈棘轮的提出与研究进展 |
| (二)误差反馈棘轮的研究现状 |
| 三、小结 |
| 第三章 温度反馈棘轮定向输运的研究 |
| 一、误差反馈棘轮的数值计算方法 |
| 二、温度反馈控制棘轮模型 |
| 三、温度反馈棘轮的定向运动 |
| (一)温度振幅的影响 |
| (二)温度相位差的影响 |
| (三)临界温度的影响 |
| (四)温度频率ω的影响 |
| 四、小结 |
| 第四章 温度反馈棘轮的扩散与输运特性研究 |
| 一、温度反馈棘轮的扩散 |
| 二、温度反馈棘轮的定向输运特性研究 |
| 三、小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（2）粗糙势中耦合布朗粒子的定向输运性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 一、分子马达推动生命运动 |
| 二、分子马达的种类概述 |
| 三、分子马达的研究意义及应用前景 |
| (一)分子马达的研究意义 |
| (二)生物分子马达的应用前景 |
| 第二章 分子马达的动力学理论研究概述 |
| 一、布朗运动理论 |
| 二、朗之万方程与福克-普朗克方程 |
| (一)朗之万方程 |
| (二)福克-普朗克方程 |
| 三、布朗棘轮的提出与发展 |
| (一)布朗棘轮的提出 |
| (二)布朗棘轮实例——摇摆棘轮模型 |
| (三)棘轮模型的研究现状 |
| 四、粗糙棘轮的理论背景 |
| 五、斯托克斯效率的研究背景 |
| 第三章 锯齿势中耦合布朗马达的定向输运 |
| 一、锯齿势模型 |
| 二、参量说明 |
| 三、布朗马达的定向输运速度与斯托克斯效率计算 |
| 四、数值模拟方法 |
| 五、马达定向输运性能研究 |
| (一)势垒不对称度的影响 |
| (二)耦合自由长度的影响 |
| (三)噪声强度的影响 |
| (四)锯齿势中的流反转现象 |
| 六、小结 |
| 第四章 粗糙势中耦合布朗马达的定向输运 |
| 一、粗糙势模型 |
| 二、粗糙势中马达输运性能研究 |
| (一)扰动振幅的影响 |
| (二)耦合强度的影响 |
| (三)扰动波数的影响 |
| (四)外力振幅的影响 |
| (五)粗糙棘轮的流反转 |
| 三、小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（3）反馈耦合棘轮的能量转化效率研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 一、分子马达的生物学背景及研究意义 |
| 二、生物分子马达概述 |
| (一)动力蛋白马达的结构及功能 |
| (二)肌球蛋白马达的结构及功能 |
| (三)驱动蛋白马达的结构及功能 |
| (四)转动分子马达：ATP合成酶和鞭毛马达 |
| 三、小结 |
| 第二章 布朗棘轮的研究现状 |
| 一、布朗运动理论 |
| (一)布朗运动的朗之万方程 |
| (二)Einstein的朗之万理论 |
| 二、布朗棘轮的理论研究 |
| (一)斯莫卢霍夫斯基一费曼棘轮模型 |
| (二)闪烁棘轮模型 |
| (三)摇摆棘轮模型 |
| 三、反馈棘轮的定向输运研究 |
| (一)反馈棘轮的实验研究进展 |
| (二)反馈棘轮的数值研究方法 |
| (三)反馈棘轮的定向输运 |
| (四)反馈棘轮的输运效率研究进展 |
| 第三章 无负载反馈控制棘轮的定向输运 |
| 一、反馈控制棘轮模型 |
| 二、参量说明 |
| 三、反馈控制棘轮的定向输运 |
| (一)自由长度的影响 |
| (二)耦合强度的影响 |
| (三)外力振幅的影响 |
| 四、小结 |
| 第四章 反馈脉冲棘轮的能量转化效率 |
| 一、反馈脉冲棘轮模型 |
| 二、反馈脉冲棘轮的定向输运 |
| (一)自由长度的影响 |
| (二)耦合强度的影响 |
| 三、反馈脉冲棘轮的流反转 |
| 四、反馈脉冲棘轮的能量转化效率 |
| (一)自由长度的影响 |
| (二)耦合强度的影响 |
| 五、小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（4）交流驱动下布朗棘轮的斯托克斯效率研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 一、分子马达的生物背景及研究意义 |
| 二、分子马达的种类 |
| (一) 线性分子马达 |
| (二) 旋转分子马达 |
| 三、分子马达应用前景 |
| 第二章 布朗棘轮的理论研究 |
| 一、布朗棘轮的实验研究进展 |
| 二、布朗棘轮理论研究概述 |
| (一) 布朗棘轮的定向输运 |
| (二) 布朗棘轮的效率研究 |
| 三、朗之万方程和Fokker-Planck方程 |
| (一) 朗之万方程的数值计算 |
| (二) 由朗之万方程导出Fokker-Planck方程 |
| 四、布朗棘轮输运性能的理论研究基础 |
| (一) 势垒中布朗粒子的几率流 |
| (二) 布朗粒子的斯托克斯效率 |
| 第三章 交流驱动下布朗粒子的定向输运 |
| 一、棘轮模型的简介 |
| 二、布朗粒子几率流的解析求解 |
| 三、布朗粒子的定向输运研究 |
| (一) 外偏置力的影响 |
| (二) 噪声强度的影响 |
| (三) 外势不对称度的影响 |
| (四) 势垒高度的影响 |
| 第四章 交流驱动下布朗粒子的斯托克斯效率 |
| 一、斯托克斯效率的解析计算 |
| 二、布朗定向粒子输运性能研究 |
| (一) 外力振幅的影响 |
| (二) 噪声强度的影响 |
| (三）外势不对称度的影响 |
| (四）势垒高度的影响 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（5）集体分子马达动力学非稳定性及效率研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 分子马达的生物学背景简介 |
| 2.1 分子马达的分类 |
| 2.2 驱动蛋白 |
| 2.3 动力蛋白 |
| 2.4 肌球蛋白 |
| 2.4.1 肌球蛋白Ⅰ |
| 2.4.2 肌球蛋白Ⅱ |
| 2.4.3 肌球蛋白Ⅴ和肌球蛋白Ⅵ |
| 2.5 转动分子马达 |
| 2.5.1 ATP合酶 |
| 2.5.2 鞭毛马达 |
| 2.6 分子马达运动的轨道—细胞骨架中的微丝与微管 |
| 2.6.1 微丝 |
| 2.6.2 微管 |
| 2.7 实验研究 |
| 2.7.1 本体溶液中观测 |
| 2.7.2 单分子观测 |
| 第三章 布朗马达和两态棘轮势模型 |
| 3.1 爱因斯坦的布朗运动理论 |
| 3.2 郎之万方程 |
| 3.3 斯莫罗卓夫斯基方程 |
| 3.4 福克-普朗克方程 |
| 3.5 棘轮原理 |
| 3.6 两态棘轮势模型 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 非持续马达集体运动的动力学非稳定性 |
| 4.1 肌肉收缩理论 |
| 4.2 群体分子马达的两态棘轮势模型 |
| 4.3 数值计算结果与讨论 |
| 4.3.1 力-速度曲线中的动力学非稳定性 |
| 4.3.2 弹性耦合系统的自发振动 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 改进棘轮势模型下集体马达的高效率 |
| 5.1 肌球蛋白Ⅱ单分子动力冲程 |
| 5.2 模型 |
| 5.2.1 模型Ⅰ—在棘轮势模型中考虑马达的弹性 |
| 5.2.2 模型Ⅱ—考虑马达动力冲程 |
| 5.2.3 福克-普朗克方程和机械效率 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 模型Ⅰ的机械效率远小于实验观测值 |
| 5.3.2 模型Ⅱ的机械效率相比模型Ⅰ大大增加 |
| 5.3.3 马达弹性和脱离率影响马达系统效率 |
| 5.3.4 参与运输的马达因外力减小而减小 |
| 5.3.5 模型Ⅱ的力—速度曲线及其动力学非稳定性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）过阻尼反馈耦合棘轮的定向输运与效率研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 一、研究背景及意义 |
| 二、分子马达概述 |
| (一) 驱动蛋白(kinesin)马达 |
| (二) 肌球蛋白(myosin)马达 |
| (三) ATP合成酶 |
| (四) 鞭毛马达 |
| 三、小结 |
| 第二章 反馈布朗棘轮的定向输运与效率研究 |
| 一、反馈布朗棘轮的实验研究进展 |
| 二、反馈布朗棘轮的理论研究 |
| (一) 布朗棘轮模型 |
| (二) 布朗棘轮的反馈控制 |
| 三、反馈棘轮效率理论 |
| 四、反馈朗之万方程的数值计算 |
| (一) 反馈朗之万方程 |
| (二) 反馈朗之万方程的数值模拟 |
| 第三章 方波力作用下反馈耦合棘轮的输运性能研究 |
| 一、理论模型 |
| 二、参量说明 |
| 三、反馈耦合棘轮的定向输运研究 |
| (一) 外力的影响 |
| (二) 外力周期的影响 |
| (三) 噪声强度的影响 |
| (四) 耦合强度的影响 |
| 四、反馈耦合棘轮的输运效率研究 |
| (一) 外力振幅的影响 |
| (二) 外力周期的影响 |
| (三) 噪声强度的影响 |
| (四) 耦合强度的影响 |
| 五、小结 |
| 第四章 简谐力作用下反馈耦合棘轮的输运性能研究 |
| 一、理论模型 |
| 二、参量说明 |
| 三、反馈耦合棘轮的定向输运研究 |
| (一) 外力频率的影响 |
| (二) 相位的影响 |
| 四、反馈耦合棘轮的输运效率研究 |
| (一) 外力频率的影响 |
| (二) 相位的影响 |
| 五、小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（7）金纳米棒的偏光特性及其作为方向探针在单分子水平成像上的应用（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2金纳米棒的偏光特性 |
| 3单个金纳米棒方向成像方法 |
| 3.1暗场显微镜成像 |
| 3.2光热成像 |
| 3.3共聚焦显微镜成像 |
| 3.4微分干涉对比显微镜成像 |
| 3.4.1微分干涉对比显微镜成像 |
| 3.4.2双模式DIC/荧光光路显微镜成像 |
| 4单个金纳米棒方向成像技术手段 |
| 4.1脱焦成像 |
| 4.2全内反成像 |
| 4.3双通道成像 |
| 5金纳米棒作为方向探针在生物学中的应用 |
| 5.1生物过程的运动定位 |
| 5.2单分子示踪技术 |
| 5.2.1活细胞内单分子的示踪 |
| (1) 细胞膜上的平动和转动 |
| (2) 细胞内吞跨膜输运过程研究 |
| 5.2.2自由溶液中单分子的示踪 |
| 5.2.3液固界面上单个纳米颗粒方向动态行为 |
| 6结语 |
（8）Myosin V定态持续性运动特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第一章 肌球蛋白超大家族 |
| 1.1 肌球蛋白家族简介 |
| 1.1.1 Myosin Ⅱ结构与功能 |
| 1.1.2 Myosin Ⅴ结构与功能 |
| 1.1.3 Myosin Ⅵ结构与功能 |
| 第二章 Myosin Ⅴ运动特征的研究现状 |
| 2.1 Myosin Ⅴ运动的实验研究 |
| 2.1.1 Myosin Ⅴ荧光标记实验 |
| 2.1.2 Myosin Ⅴ光镊实验 |
| 2.1.3 Myosin Ⅴ高速原子力显微镜实验 |
| 2.2 Myosin Ⅴ运动的理论研究 |
| 2.2.1 弹性杆臂模型 |
| 2.2.2 多段刚性臂模型 |
| 2.2.3 聚合物模型 |
| 第三章 Myosin Ⅴ定态持续性运动特性的研究 |
| 3.1 Myosin Ⅴ机械化学循环的四态模型 |
| 3.2 Myosin Ⅴ定态持续性运动特性的理论分析 |
| 3.2.1 理论框架 |
| 3.2.2 结果和讨论 |
| 3.2.3 小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 本文工作总结 |
| 4.2 工作展望 |
| 基金 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）耦合布朗马达的定向运输研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 生命体内的分子马达 |
| 1.2 分子马达的输运机制 |
| 1.2.1 驱动力的来源 |
| 1.2.2 结构上存在的差异 |
| 1.2.3 分子马达的输运轨道 |
| 1.2.4 运输方向 |
| 1.2.5 运输方式 |
| 1.2.6 力的分析 |
| 1.2.7 马达协作 |
| 第二章 分子马达输运研究 |
| 2.1. 非平衡输运的产生 |
| 2.1.1 理想的布朗马达Smoluchowski—Feyman棘轮 |
| 2.1.2 生物中的布朗马达 |
| 2.1.3 布朗粒子的定向运动 |
| 2.1.4 布朗马达的工作模型 |
| 2.2 定向输运中的合作机制 |
| 2.2.1 合作对输运性质的改变 |
| 2.2.2 合作引起的对称性破缺 |
| 2.2.3 合作导致输运 |
| 第三章 噪声产生的物理机制 |
| 3.1 物理模型 |
| 3.2 简谐噪声及其关联函数 |
| 3.2.1 简谐噪声的关联函数 |
| 3.2.2 简谐速度噪声及其关联函数 |
| 第四章 对分子马达模型的分析及展望 |
| 4.1 分子马达模型的选取 |
| 4.1.1 一维势场中净粒子流的产生 |
| 4.1.2 一维势场中非高斯噪声影响下粒子流产生机理 |
| 4.2 结论 |
| 4.2.1 噪声参数对粒子输运的影响 |
| 4.2.2 噪声强度对输运结果的影响 |
| 第五章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）驱动蛋白马达动力学机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的意义与方法 |
| 1.2.1 医学与生物学意义 |
| 1.2.2 人造纳米机器方面 |
| 1.3 本文结构 |
| 第2章 驱动蛋白简介 |
| 2.1 分子马达 |
| 2.1.1 线性分子马达 |
| 2.1.2 旋转型分子马达 |
| 2.2 驱动蛋白的结构与种类 |
| 2.2.1 驱动蛋白超家族 |
| 2.2.2 驱动蛋白及微管的结构 |
| 2.3 驱动蛋白的运动特征 |
| 2.3.1 驱动蛋白的运动特征 |
| 2.3.2 驱动蛋白的运动模型 |
| 2.3.3 驱动蛋白的力化学耦合状态 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 布朗运动与棘轮模型 |
| 3.1 Einstein的布朗运动理论 |
| 3.1.1 布朗运动 |
| 3.1.2 Einstein扩散公式 |
| 3.2 Langevin方程 |
| 3.2.1 随机力与Langevin方程 |
| 3.2.2 涨落耗散定理 |
| 3.3 Fokker-Planck方程 |
| 3.3.1 Fokker-Planck方程 |
| 3.3.2 流 |
| 3.4 布朗棘轮 |
| 3.4.1 费曼-斯莫卢霍夫斯基棘轮(Feynman-Smoluchowski ratchet) |
| 3.4.2 布朗棘轮机制 |
| 3.5 分子马达的理论模型 |
| 3.5.1 布朗棘轮模型 |
| 3.5.2 机械化学模型 |
| 3.5.3 分子动力学模拟 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 弹性耦合的双头分子马达 |
| 4.1 闪烁棘轮 |
| 4.2 一维闪烁势中弹性耦合双头分子马达 |
| 4.2.1 模型 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 结论 |
| 4.3 弹性耦合双头分子马达的inchworm模型 |
| 4.3.1 模型 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.3.3 结论 |
| 4.4 二维弹性耦合双头分子马达的hand-over-hand模型 |
| 4.4.1 模型 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.4.3 结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 闪烁棘轮势中反馈控制作用的双头布朗马达 |
| 5.1 反馈棘轮 |
| 5.2 模型 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 无负载存在 |
| 5.3.2 存在反向负载力 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 不对称周期势场中温度反馈控制的布朗棘轮 |
| 6.1 温度棘轮 |
| 6.2 模型 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结及展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
四、分子马达沿轨道输运的闪烁模型（论文参考文献）
- [1]温度反馈棘轮的定向输运特性研究[D]. 刘天宇. 沈阳师范大学, 2021(09)
- [2]粗糙势中耦合布朗粒子的定向输运性能[D]. 刘晨昊. 沈阳师范大学, 2020(12)
- [3]反馈耦合棘轮的能量转化效率研究[D]. 延明月. 沈阳师范大学, 2019(08)
- [4]交流驱动下布朗棘轮的斯托克斯效率研究[D]. 吕明涛. 沈阳师范大学, 2018(11)
- [5]集体分子马达动力学非稳定性及效率研究[D]. 李金芳. 西北农林科技大学, 2017(12)
- [6]过阻尼反馈耦合棘轮的定向输运与效率研究[D]. 范黎明. 沈阳师范大学, 2017(01)
- [7]金纳米棒的偏光特性及其作为方向探针在单分子水平成像上的应用[J]. 杨玉东,刘公召,李冬至,徐菁华,杨林梅. 中国科学:化学, 2015(10)
- [8]Myosin V定态持续性运动特性的研究[D]. 刘毅. 内蒙古大学, 2015(12)
- [9]耦合布朗马达的定向运输研究[D]. 冯玉宇. 西北农林科技大学, 2015(04)
- [10]驱动蛋白马达动力学机制研究[D]. 张红卫. 郑州大学, 2013(10)