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1、1大分子马达脱附对微丝密度分布的 Monte Carlo计算机模拟【摘要】 目的 探讨大分子马达的脱附现象对一维微丝密度分布的影响。方法 采用一维开放边界条件的完全非对称性简单排斥过程(TASEP)描述大分子马达在微丝上的运动情况，通过 Monte Carlo计算机模拟实验得到大分子马达脱附概率对其密度分布影响。结果 在固定大分子马达尺度 l=3 的条件下：当脱附概率 q1/(l+1)=0.366 和 q1/(l+1)=0.366 or q1/(l+1)即 q0.366 时，微丝稳定态时只存在 4 个稳定的密度分布相，如图 2 所示。该图中，计算机模拟给出了 l=3、N=3000、q=0.7
2、条件的相图 ;而图 3 中，给出图2 中所有相的一个具体密度分布图。图 3 中分别给出了低密度 /低密度相(ld/ld)、最大流/高密度相(mc/hd)、最大流/ 低密度相(mc/ld)和低密度/高密度相(ld/hd)。随着脱附概率 q 的逐渐减小，相图中将会出现高密度/ 高密度相(hd/hd)，如图 4 所示。当 q 的值小于 1/(l+1)而大于 1/l(l+1)/(l+1)-1时，即 0.155进一步减小脱附概率 q，当 q1/(l+1)=0.366，相图中只会存在ld/ld、 mc/ld、ld/hd 和 mc/hd 4 个密度相。随着 q 值的减小，hd/hd 相将会出现，从而密度相图
3、中出现 5 个密度相。而q1/l(l+1)/(l+1)-1=0.155 时，mc/hd 相将会消失，相图中又只存在 4 个相。由上述实验结果可知，在分子马达大小不变的条件下，一维微丝的密度分布相图完全由大分子马达的脱附概率的大小来决定。在脱附概率较大时，不会出现 hd/hd 密度相，这说明较大脱附概率不会导致缺陷两边的微丝同时存在堵塞的现象，也就是不会影响马达在整个微丝上的运输效率;脱附概率较小时，存在 hd/hd 密度相，这说明小脱附概率将会导致整个微丝上的马达发生堵塞，从而减小马达运输物质的效率;在脱附概率更小时，hd/hd 密度相区域范围变大，将 mc/hd 相给吞没，这说明随着脱附概率
4、的逐步减小，微丝上的马达运输效率越来越低。此外，本实验还发现决定微丝密度相图的脱附概率临界值和大分子马达的尺度有非常密切的关系，该关系有待于从理论作出进一步的解释。7【参考文献】1 Lipowsky R, Klumpp S. Life is motion: multiscale motility of molecular motors J. Physica A,2005,352(1):53-112.2 Qian H. A simple theory of motor protein kinetics and energetics J. Biophys Chem,1997,67(1-3):263
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