Теория кристаллизации Ландау и подход волн плотности в комплексных системах

• Автор: Коневцова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Современные представления о структурах вирусных капсидов и квазикристаллах и основных принципах их формирования

1.1 Теория квазиэквивалентности Каспара и Клуга

1.2 Капсид вируса как физическая система

1.3 Теория кристаллизации Ландау

1.4 Теория конденсирующихся волн плотности и структуры икосаэдрических капсидов

1.5 Квазикристаллическая теория формирования вирусных капсидов

1.6 Квазикристаллические структуры

2 Теория кристаллизации квазикристаллических структур

2.1 Построение квазикристаллической структуры октагонального квазикристалла Мп81А1 в рамках теории кристаллизации Ландау
2.2 Условная минимизация свободной энергии Ландау в случае октагональных квазикристаллов
2.3 Теория кристаллизации Ландау и квазикристаллические структуры в кластерном приближении
2.4 Минимизация свободной энергии Ландау с учетом ограничений накладываемых внутренней структурой кластеров
3 Хиральный квазикристаллический порядок и додекаэдрическая геометрия капсидов семейства паповавирусов
3.1 Локальный пентагональный порядок распределения белков в капсиде вируса бычьей папилломы
3.2 Пентагонапьная укладка Пенроуза и структура капсида вируса бычьей папилломы

3.3 Неоднородная фазонная деформация пентагональной укладки Пенроуза, необходимая для образования хирального порядка протеинов..
4 Тайлинговый подход, додекаэдрическая геометрия и структуры некоторых
сферических вирусных капсидов
4.1 Капсид вируса бычьей папилломы и принцип квазиэквивалентности Каспара и Клуга
4.2 Тайлинговый подход для капсидов некоторых сферических вирусов
4.3 Хиральный пентагональный порядок организации протеинов в капсидах некоторых малых вирусов
Заключение
Список цитированной литературы

Введение
Актуальность темы
Развитие экспериментальных методов исследования наноструктур и структур с некристаллическим порядком привело к более глубокому пониманию свойств некоторых физических и биологических объектов, изучаемых физикой конденсированного состояния. Среди последних отдельно стоит выделить капсиды - твердые вирусные оболочки, сформированные множеством идентичных копий одной, реже нескольких, белковых молекул. Они сохраняют геном вируса от внешних воздействий и способствуют процессу инфицирования. В то время как окончательное формирование капсида нуждается в специфических биологических событиях, начальные этапы самосборки представляют собой пассивные физические процессы. Ряд экспериментальных данных свидетельствует о возможности формирования вирусного капсида в лабораторных условиях в очищенном от генома растворе белка без локального потребления энергии. Кроме того, процесс самосборки может быть обратим, а вирусные оболочки характеризуются высоким уровнем пространственной организации белковых единиц.
Расположение белков в капсиде является регулярным, симметричным и показывает высокую степень позиционного и ориентационного упорядочения. Вирусным капсидам со сферической топологией свойственна глобальная икосаэдрическая симметрия, сочетающаяся с областями локального кристаллического порядка. В то же время икосаэдрическая симметрия несовместима с глобальной кристаллической и запрещена в периодических структурах. Однако дифракционная картина некоторых металлических сплавов имеет икосаэдрическую симметрию и подобно дифракционной картине от традиционных кристаллов состоит из регулярно расположенных ярких рефлексов. Этот удивительный факт, обнаруженный в

В 1976 году Роберт Амманн независимо от Пенроуза также обнаружил решение проблемы Ванга с помощью ромбов (рис 1.11) и создал ряд апериодических мозаик с октагональной симметрией [47].
Рисунок 1.11- Октагональная мозаика Амманна.
Открытие квазикристаллов вызвало огромный интерес в физике твердого тела и в кристаллографии. Определение атомной структуры веществ, названных квазикристаллами, стало нетривиальной задачей, так как из-за их апериодичности стандартные кристаллографические методы не могли использоваться напрямую. Почти сразу возникло два подхода к моделированию квазикристаллических структур, основанных на двух различных теоретических концепциях строения квазикристаллических укладок.
Первой была концепция высокомерной кристаллографии, введенная Де Вольффом для несоразмерно модулированных структур [48] и развитая Янссеном для квазикристаллического случая [49]. Данный подход