随机强耦合旋转马达中的非平衡能量转换

分子尺度的生命系统由许多具有强且异质相互作用的组分构成,它们在远离平衡态的条件下运行,并受到强烈的涨落影响。这些条件对高效、精确且快速的自由能转换提出了重大挑战,然而自然界演化出了众多能做到这一点的分子机器。利用精妙的旋转机器 FoF1-ATP 合酶的简单模型,我们研究了非平衡驱动力、热涨落以及强耦合子系统之间相互作用的相互影响。该模型揭示了有效自由能转换的设计原理。最值得注意的是,虽然紧耦合在直觉上很具吸引力,但我们发现输出功率在中等强度耦合下达到最大化,这种耦合允许通过随机涨落进行润滑,同时将滑移降至最低。