Самоорганизация жесткоцепных амфифильных макромолекул в разбавленных и концентрированных растворах

• Автор: Марков, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание.
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1Рмодель. Белковоподобные макромолекулы

1.2 Двумерная классификация мономерных звеньев.

1.3 Компьютерное моделирование амфифильных, на уровне отдельного мономерного звена, макромолекул.

1.3.1 Переход клубок глобула амфифильных макромолекул.

1.3.2 Раствор сополимерных НА макромолекул

1.4 Жесткоцепные макромолекулы.

1.4.1 Тороидальная глобула

1.4.1.1 Экспериментальные наблюдения макромолекулы ДНК

1.4.1.3 Теория стабильности тороидальной глобулы
1.4.2 Компьютерные исследования жестких макромолекул
1.4.3 Стабильность тороидальной, цилиндрической и сферической глобул компьютерный эксперимент.
1.5 Жесткие амфифильные макромолекулы
Глава 2 Модель жесткоцепной амфифильной макромолекулы и техника моделирования
2.1 Модель.
2.2 Метод молекулярной динамики детали расчета
2.3 Определение сегмента Куна
Глава 3. Конформационные свойства жесткоцепных амфифильных макромолекул. Бесконечно разбавленные растворы.
3.1 Изученные системы
3.2 Зависимость перехода клубокглобула от жесткости цепи
3.3 Зависимость размера глобулы от степени полимеризации макромолекулы. .
3.4 Форма глобулы
3.5 Внутримолекулярное строение глобулы
3.6 Визуальный анализ глобулы и ожерельеподобные конформации
3.7 Карта попарных расстояний
3.8 Диаграммы состояний
3.9 Обсуждение и сравнение с экспериментом.
Глава 4. Самоорганизация в полу разбавленных растворах.
4.1 Техника компьютерного эксперимента и измеряемые величины.
4.2 Стабильность глобул жесткого амфифильного гомополимера к изменению концентрации.
4.3 Агрегация полимерных цепей при изменении качества растворителя.
4.4 Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. . Заключение
Введение.
Актуальность


На основе результатов данной диссертационной работы опубликовано четыре статьи в реферируемых журналах три в международных и одна в российском. Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на конференции студентов и аспирантов по химии и физике полимеров и тонких органических пленок, Солнечногорск, на Европейских полимерных конгрессах в Москве, в Порторож Словения, Грац Австрия, на Малом полимерном конгрессе, Москва, на днях голландской полимерной науки в Люптерен, Нидерланды в , и гг. Личный вклад. Результаты, изложенные в диссертации, получены лично автором. Постановка задач исследований, определение методов их решения и интерпретация результатов выполнены совместно с научными руководителями при его личном участии. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 8 страниц, включает рисунков и список литературы из 0 наименований. Первая глава содержит обзор литературы по теме диссертации. Вторая глава представляет модель и технику проведения компьютерного эксперимента. Третья глава посвящена исследованию разбавленного раствора жестких амфифильных гомополимеров различной длины с разным качеством растворителя. Изучению внутримолекулярного строения глобул амфифильных макромолекул. Влиянию длины и жесткости макромолекул на конформационные диаграммы. Рассматривается влияние жесткости макромолекул на агрегационные свойства. Описываются механизмы агрегации. Глава 1 Литературный обзор. НРмодель. Белковоподобные макромолекулы. Явления самоорганизации, наблюдающиеся в полимерных системах, обусловлены различным характером взаимодействия разных мономерных звеньев, включенных в полимерную цепь, с растворителем и между собой. Свойства полимеров, состоящих из мономерных звеньев с разной степенью сродства с водой, в растворе сложным образом зависят от гидрофобных, дипольдипольных, электростатических взаимодействий и процессов образования водородных связей. Простейшая модель, описывающая этот сложный ансамбль взаимодействий, была предложена Лау и Дилл 1,2, которые предложили разделить мономерные звенья на два класса гидрофобные Я и гидрофильные или полярные Р. Амфифильные греч. Ы с двух сторон и рку1оБ влечение, склонность, состоящие из гидрофильных и гидрофобных групп, макромолекулы они моделировали как цепочку гидрофильных полярных и гидрофобных бусинок Рисунок 1. Вода является хорошим растворителем для гидрофильных Р звеньев и плохим для гидрофобных Н звеньев. В воде звенья эффективно притягиваются друг к другу, а Р звенья отталкиваются, что и является причиной образования сложных микроструктур. Морфология возникающих микроструктур во многом определяются последовательностью Н и Р мономерных звеньев. НР модель использовалась для исследования различных амфифильных макромолекул 3, на ее основе строились теоретические модели реальных белков . Рисунок 1. Схематическое представление НРмодели. Одним из важных свойств глобулярных белков является их способность не выпадать в осадок при переходе клубок глобула. От агрегации глобулярный белок защищает гидрофильная оболочка, образующаяся вокруг гидрофобного ядра . Разумно предположить, что для описания глобул такого строения достаточно найти закон распределения первичную последовательность Н и Р звеньев вдоль цепи. Для моделирования первичной последовательности растворимых глобул в работах был предложен оригинальный метод, так называемый, конформационно зависимый синтез белковоподобных макромолекул. Этот метод направлен не на изучение процессов, обусловливающих специфическое сворачивание белков при коллапсе, а на создание простейших модельных НР сополимеров, способных подобно белкам формировать растворимые глобулы. Рисунок 1. Этапы приготовления белковоподобных НР сополимеров а плотная глобула, б процедура покраски, в готовый сополимер. Процедура компьютерного приготовления белковоподобных НР сополимерных макромолекул включает несколько этапов см. Рисунок 1. Из случайного гомополимерного клубка формируется плотная глобула рис.