肌肉自发振动及鞭毛拍击的动力学理论

分子马达是当今生物物理的前沿问题。虽然对肌球蛋白、动力蛋白的单分子行为进行了深入的研究，然而有关肌肉的自发振动和鞭毛拍击仍缺乏理论解释。本项目以单分子行为与生物学效应之间的信息整合为目标，研究肌肉自发振动及鞭毛拍击的理论机制。研究内容如下：（1）构造肌纤维的简化模型。从肌球蛋白分子工作循环的机械化学偶联模型出发，利用化学动力学方法得到肌肉收缩时肌肉中大量肌球蛋白在各个生化状态的分布。计算出肌球蛋白从结合ATP到动力冲程发生自由能的变化，给出肌肉收缩产生力的表达式。考虑肌肉负载、粘滞损耗及肌纤维的简化模型，给出描述肌肉收缩及自发振动的统一的动力学方程并同实验结果进行比较。（2）研究总结动力蛋白的单分子动力学行为。构造鞭毛轴丝的简化模型。给出描述鞭毛拍击的动力学方程并同实验结果进行比较。本项目研究将为分子马达如何集体协作完成某一功能提供理论基础。