Квантово-механические взаимодействия в системе макромолекул и процессы передачи энергии между водородными связями

• Автор: Беспалова, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Донецк
• Количество страниц: 170 c. : ил

ГЛАВА I. ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭНЕРГИИ И МЫШЕЧНОЕ СОКРАЩЕНИЕ

(Обзор)

§1. Миграция энергии в биологических системах

§1.1.Резонансный перенос энергии молекулярного

возбуждения

§1.2.Первичные фотохимические процессы

§2. Физика мышечного сокращения

§2.1.Структура мышцы и мышечных белков

§2.2.Модель скользящих нитей

§2.3.Биохимия и механика мышцы

§2.4.Обсуждение некоторых моделей в свете гипотезы

скользящих нитей
§3. Молекулярный механизм мышечного сокращения
Глава II.РЕЗОНАНСНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ МЕЖДУ ВОДОРОДНЫМИ
СВЯЗЯМИ. АДИАБАТИЧЕСКОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ
§1.Гамильтониан, собственные функции и энергии
системы водородных связей в нулевом приближении
§2.Расщепление пересекающихся резонансных уровнений вследствие взаимодействия протонов разных связей
§3.Приближенное вычисление матричных элементов перехода в случае одномерного движения протонов
§4.Двух- и трехмерное движение протонов и численные
расчеты расщепления термов
§5. Обсуждение
ГЛАВА 111. ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭНЕРГИИ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИСТЕМЕ ДВУХ
ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ КОЛЕБЛЮЩИМИСЯ АТОМАМИ
§1. Базисные функции для системы протонов и "тяжелых" атомов
§2.Истинная функция системы

§3.Приближенная система уравнений для коэффициентов Cj (I)
§4.Приближенное решение системы уравнений (3.22)
для Cj (~tf
§5.Решение уравнений для (Т} для переходов без изменения чисел заполнения /1К
§6.Решение системы уравнений_для коэффициентов и в трех областях Т~-Т•> Т- О методом
возцущений
§7. Обсуждение
Глава IV. ДВИЖЕНИЕ БИОПОЛИМЕРОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ ВОЗБУЖДЕННЫХ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ
§1.Квазистационарные состояния протонов водородных
связей
§2.Колебания актиновых глобул под действием квазиупругой внешней силы
§3.Локальное колебание системы глобул при
§4.Решение неоднородной системы уравнений,когда
возбуждена одна водородная связь
§5.Решение неоднородной системы уравнений (4.9)-
(4.10) в случае силы общего вида (4.7)
§6.Приближенное нахождение волновой функции взаимодействующих связей
§7.Решение самосогласованной задачи о движении
глобул актина и передачи энергии возбувдения
§8.0 бсужде ние
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ. РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ ДЛЯ
КОЭФФИЦИЕНТОВ С; В РАЗЛИЧНЫЕ МОМЕНТЫ ВРЕМЕНИ
ЛИТЕРАТУРА

Для описания и понимания строения и функционирования всех существующих биологических систем в принципе вполне достаточно известных нам основных законов физики [ I ] . Своеобразие живых организмов, что отличает их от неживой природы,состоит в особой организации сложных молекулярных систем. Элементарные законы, определяющие свойства атомов и молекул тел неживой природы действуют также и в молекулярных системах живых организмов.
(В результате создания теории Гайтлера-Лондона и метода молекулярных орбиталей теория структуры молекул и химических реакций начала строиться на основе квантовой механики. Следующим шагом явилось развитие квантово-механических представлений о биологических явлениях (в той степени в какой они зависят от строения молекул и реакций между ними). Экспериментальные возможности определения и анализа пространственной структуры биологических макромолекул открыли путь к расшифровке кода наследственности, к изучению механизмов передачи генетической информации, а также ферментативных реакций, в рамках квантово-механических представлений.
В качестве одного из примеров применения квантовой механики к биологическим явлениям можно привести объяснение эволюции живых существ с помощью квантовых скачков. Согласно Э.Шре-дингеру [2] последние лежат в основе внезапных стаций в биологических системах. В 1963 году Лёвдин [з] предположил, что мутации как и старение связано с одновременным туннелированием протонов на водородных связях между парами оснований ДНК. Это приводит к их неправильному спариванию и последующей утере за-

z- МЕМБРАНА

в2 в, в
'°Т
л"0 А
- cé—J
Аі Л
Рис.1.10 [l8j. Предполагаемое расположение электроотрицательных атомов А > Ait Ag» • • • на нитях миозина и 3 , 3, , Зг> •• • - на нитях актина.
Рис.І.ІІ [і23]. Зависимость уровней энергий протона от
для основного и возбужденных состояний при 3 =12 *'-6.