非平衡稳态下分子马达输运性质的热耗散量化
亚细胞过程
2017-04-05 v2 统计力学
生物物理
生物大分子
摘要
通过将分子马达的单分子时间轨迹映射为单环 Markov 过程，理论分析使我们能够评估马达耗散的热量，并阐明其对平均速度和扩散率的依赖关系。与平衡态下的被动布朗粒子不同，分子马达的速度和扩散常数彼此密切相关。特别是，我们的研究明确指出，扩散率随产热的增加是活性粒子的自然结果，这让人联想到近期的实验前提，即放热酶的扩散因其自身催化周转释放的热量而增强。与自由扩散的放热酶相比，动力学被限制在一维轨道上的 kinesin-1 在将构象涨落转化为局部定向运动方面具有极高的效率，因此其扩散率随周转率的增加表现出显著更高的增强。将分子马达与自由扩散的酶置于同等地位，我们的研究为理解放热酶的热增强自扩散提供了热力学基础。
引用
@article{arxiv.1612.05747,
title = {Quantifying the Heat Dissipation from a Molecular Motor's Transport Properties in Nonequilibrium Steady States},
author = {Wonseok Hwang and Changbong Hyeon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.05747},
year = {2017}
}