Loading [MathJax]/extensions/TeX/boldsymbol.js
Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9: Високомолекулярна механіка

Альтернативний підхід до опису високомолекулярної конформації, що застосовується як до рівноважних, так і нерівноважних явищ, використовує механічний опис сил, що діють на ланцюг. Звичайно, сили присутні всюди в біології. Близько рівноваги вони існують як локальні коливальні сили, які індукують термічно керовані екскурсії від мінімуму вільної енергії, а біологічні системи використовують нерівноважні процеси, що генерують сили, отримані від зовнішніх джерел енергії (таких як АТФ) у численних процесах, таких як процеси транспорту та сигналізації. Наприклад, спрямований рух молекулярних двигунів вздовж актину та мікротрубочок або аллостеричний трансмембранний зв'язок події зв'язування лігандів у GPCR.

Наша увага в цьому розділі зосереджена на тому, як зовнішні прикладені сили впливають на високомолекулярну конформацію, і експерименти, які дозволяють обережно застосовувати та вимірювати сили на окремих макромолекулах. Вони виконуються для розуміння механічних властивостей та зв'язків напруження/деформації. Також можуть бути унікальними репортерами біологічної функції за участю напружених молекул.

Експерименти застосування сили однієї молекули
Діапазон сили (пН) Водотоннажність (нм) Швидкість завантаження (PN/сек)
Оптичний пінцет: 0,1-100 пН 0,1-10 5 5-10 Поблизу Екілібруйм
АСМ: 10-10 4 0,5-10 4 100-1000 Нерівновага!
Розтягування під течією: 0,1-1000 пН 10-10 5 1-100 Сила стійкого стану
MD симуляції: Арб. <10 нм 10 5 -10 7!

Запам'ятайте

  • 9.1: Сила і робота
    Тут ми зупинимося на поведінці розтягування та розширення макромолекул.
  • 9.2: Черв'ячний ланцюг
    Черв'ячний ланцюг - мабуть, найбільш часто зустрічаються моделі полімерного ланцюга при описі механіки і термодинаміки макромолекул. Ця модель описує поведінку тонкого гнучкого стрижня і особливо корисна для опису жорстких ланцюгів зі слабкою кривизною, таких як подвійна багатониткова ДНК. Його поведінка залежить лише від двох параметрів, які описують стрижень: (1) його жорсткість на вигин і (2) довжина контуру.
  • 9.3: Полімерна еластичність та поведінка сили та розтягування