Молекулярний нанос, що функціонує внаслідок флуктуацій потенціалу всередині мембрани

Автор(и)

  • Таисия Евгеневна Корочкова Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Вул. Генерала Наумова, 17, м. Київ, Україна, 03164, Україна
  • Василий Александрович Машира Інститут металофізики імені Г. В. Курдюмова вул. Вернадского, 36, м. Київ, Україна, 03164, Україна
  • Наталия Григорьевна Шкода Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Вул. Генерала Наумова, 17, м. Київ, Україна, 03164, Україна
  • Виктор Михайлович Розенбаум Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Вул. Генерала Наумова, 17, Київ, Україна, 03164, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24886

Ключові слова:

наномашини, наномеханізми, броунівські мотори, молекулярні насоси, приповерхнева дифузія, нерівноважні флуктуації

Анотація

Розглянуто модель молекулярного насосу, який внаслідок флуктуацій потенціалу створює направлений рух частинок через мембрану із заданими концентраціями на границях. Отримано чисельний розв’язок рівнянь для потоку частинок при стохастичному перемиканні двох пилоподібних потенціалів. отримано низькочастотну асимптотику, що дозволила порівняти механізми роботи молекулярного насосу та мотору, які функціонують в аналогічних режимах флуктуацій.

Біографії авторів

Таисия Евгеневна Корочкова, Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Вул. Генерала Наумова, 17, м. Київ, Україна, 03164

Кандидат фізико–математичних наук

Науковий співробітник

Відділ теорії наноструктурних систем

Василий Александрович Машира, Інститут металофізики імені Г. В. Курдюмова вул. Вернадского, 36, м. Київ, Україна, 03164

Молодший науковий співробітник

Відділ кристалізації

Наталия Григорьевна Шкода, Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Вул. Генерала Наумова, 17, м. Київ, Україна, 03164

Кандидат фізико–математичних наук

Науковий співробітник

Відділ теорії наноструктурних систем

Виктор Михайлович Розенбаум, Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Вул. Генерала Наумова, 17, Київ, Україна, 03164

Доктор фізико-математичних наук

Завідувач відділу

Відділ теорії наноструктурних систем

Посилання

  1. Hille, B. Ion Channels in ExcitableMembranes, 3rd ed. [Текст] / B. Hille. – Sunderland, MA: Sinauer Associates, 2001. – P. 1-93.
  2. Howard, J. Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskeleton [Text] / J. Howard // Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts. – 2001. – Part II. – P. 117.
  3. Alberts, B. Molecular Biology of the Cell, 4th ed. [Text] / B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. – New York: Garland Science, 2002. – 1392 p.
  4. Reimann, P. Brownian Motors: Noisy Transport far from Equilibrium [Text] / P. Reimann // Phys. Reports. – 2002. – Vol. 361, Issue 2-4. – P. 57–265.
  5. Hänggi, P. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale [Text] / P. Hänggi, F. Marchesoni // Rev. Mod. Phys. – 2009. – 81. – P. 387-442.
  6. Tsong, T. Y. Absorption and conversion of electric field energy by membrane bound ATPase [Text] / T. Y. Tsong, R. D. Astumian // Bioelectrochem. Bioenerg. – 1986. – 15. – P. 457-476.
  7. Markin, V. S. Energy transduction between a concentration gradient and an alternating electric field [Text] / V. S. Markin, T. Y. Tsong, R. D. Astumian, and R. Robertson // J. Chem. Phys. – 1990. – № 93. – P. 5062-5066.
  8. Markin, V. S. Frequency and concentration windows for the electric activation of a membrane active transport system [Text] / V. S. Markin, T. Y. Tsong // Biophys. J. – 1991. – № 59 (6). – P. 1308-1316.
  9. Chen, Y. Comparison of kinetics of formation of helices and hydrophobic core during the folding of staphylococcal nuclease from acid [Text] / Y. Chen, T. Y. Tsong, // Biophys. J. – 1994. – № 66. – P. 2151-2158.
  10. Rozenbaum, V. M. Catalytic wheel as a Brownian Motor [Text] / V. M. Rozenbaum, D.-Y. Yang, S. H. Lin, T.Y. Tsong // J. Phys. Chem. B. – 2004. – 108. – P. 15880-15889.
  11. Корочкова, Т. Е. Молекулярный насос, управляемый флуктуациями электрического поля [Текст] / Т. Е. Корочкова, В. М. Розенбаум; под ред. П. П. Горбика // Химия, физика и технология поверхности. – 2006. – Вып. 11-12. – С. 29–40.
  12. Gomez-Marin Two-state flashing molecular pump [Text] / Gomez-Marin, J. M. Sancho // EPL 86. – 2009. – P. 40002.
  13. Rozenbaum, V. M. Adiabatically driven Brownian pumps [Text] / V. M. Rozenbaum, Yu. A. Makhnovskii, I. V. Shapochkina, S.-Y. Sheu, D.-Y. Yang, S. H. Lin // Phys. Rev. E. – 2013. – 88, No. 1. – 012104-1-7.
  14. Risken, H. The Fokker-Planck Equation [Text] / H. Risken. – Springer-Verlag, Berlin — Heidelberg — New York — Tokyo, XVI, 454 p.
  15. Rozenbaum, V. M. Brownian motor with competing spatial and temporal asymmetry of potential energy [Text] / V. M. Rozenbaum, T. Ye. Korochkova, A. A. Chernova and M. L. Dekhtyar // Phys. Rev. E. – 2011. – 83, No. 5. – 051120-1-10.
  16. Корочкова, Т. Е. Точные аналитические решения в теории броуновских моторов и насосов. [Текст] / Т. Е. Корочкова, Н. Г. Шкода, А. А. Чернова, В. М. Розенбаум // Поверхность – 2012. – № 4(19). – P. 19–35.
  17. Hille, B. (2001). Ion Channels in ExcitableMembranes, 3rd ed. Sun¬derland, MA: Sinauer Associates, 1-93.
  18. Howard, J. (2001). Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskel¬eton // Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts, Part II, 117.
  19. Alberts, B., Johnson. A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. (2002). Molecular Biology of the Cell, 4th ed. New York: Garland Science, 1392.
  20. Reimann, P. (2002). Brownian Motors: Noisy Transport far from Equilibrium. Phys. Reports, Vol. 361, Iss. 2-4, 57-265.57.
  21. Hänggi, P., Marchesoni, F. (2009). Artificial Brownian motors: Con¬trolling transport on the nanoscale. Rev. Mod. Phys., 81, 387-442.
  22. Tsong, T. Y., Astumian, R. D. (1986). Absorption and conversion of electric field energy by membrane bound ATPase. Bioelectrochem. Bioenerg, 15, 457-476.
  23. Markin, V. S., Tsong, T. Y., Astumian, R. D., Robertson, R. (1990). Energy transduction between a concentration gradient and an alternating electric field. J. Chem. Phys., 93, 5062-5066.
  24. Markin, V. S., Tsong, T. Y. (1991). Frequency and concentration windows for the electric activation of a membrane active transport system. Biophys. J., 59 (6), 1308-1316.
  25. Chen, Y., Tsong, T. Y. (1994). Comparison of kinetics of formation of helices and hydrophobic core during the folding of staphylococcal nuclease from acid. Biophys. J., 66, 2151-2158.
  26. Rozenbaum, V. M., Yang, D.-Y., Lin, S. H., Tsong, T. Y. (2004). Catalytic wheel as a Brownian Motor. J. Phys. Chem. B, 108, 15880- 15889.
  27. Korochkova, T. Ye., Rozenbaum, V. M. (2006). Molekulyarnyi nasos, upravlyaemyi fluktuatciyami elektricheskogo polya. Chemistry, physics and technology of surface Issue 11-12, 436, 29-40.
  28. Gomez-Marin, Sancho, J. M. (2009). Two-state flashing molecular pump. EPL 86, 40002.
  29. Rozenbaum, V. M., Makhnovskii, Yu. A., Shapochkina, I. V., Sheu, S.-Y., Yang, D.-Y., Lin, S. H. (2013). Adiabatically driven Brownian pumps. Phys. Rev. E, 88, No. 1, 012104-1-7.
  30. Risken, H. (1984). The Fokker-Planck Equation. Springer-Verlag, Berlin — Heidelberg — New York — Tokyo, XVI, 454.
  31. Rozenbaum, V. M., Korochkova, T. Ye., Chernova, A. A., Dekhtyar, M. L. (2011). Brownian motor with competing spatial and temporal asymmetry of potential energy. Phys. Rev. E, 83, No.5, 051120-1-10.
  32. Korochkova, T. Ye., Shkoda, N.G., Chernova, A. A., Rozenbaum, V. M. (2012). Tochnye analiticheskie resheniya v teorii brounovskih motorov I nasosov. The surface, № 4(19), 19–35.

##submission.downloads##

Опубліковано

2014-06-19

Як цитувати

Корочкова, Т. Е., Машира, В. А., Шкода, Н. Г., & Розенбаум, В. М. (2014). Молекулярний нанос, що функціонує внаслідок флуктуацій потенціалу всередині мембрани. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6(69), 31–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24886

Номер

Том 3 № 6(69) (2014): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2014 Таисия Евгеневна Корочкова, Василий Александрович Машира, Наталия Григорьевна Шкода, Виктор Михайлович Розенбаум

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.