Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
диссертация мембраны.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
1.64 Mб
Скачать

2.3. Возможные варианты распределения плотности фиксированных зарядов в рассматриваемой системе и их влияние на динамику движения ионов

Как уже упоминалось выше, систематичность движению в рассматриваемой модельной системе придает приложенное внешнее поле либо поле, сформированное фиксированными зарядами. Необходимо отметить, что для таких «небольших» систем, каковой можно считать отдельный мембранный белок в ограниченном пространстве вокруг и внутри мембраны, расположение фиксированных зарядов можно условно разделить на два типа. Первый тип — это фиксированные заряды, возникающие вследствие наличия заряженных аминокислотных остатков белка. Их влияние на движение зарядов в компартменте фактически определяется их положением относительно пространства гомогенной фазы, в которой происходит перемещение ионов. Как правило, в большинстве расчетов используют не целую величину (дробную часть) элементарного заряда имея в виду, что возникающее электрическое поле от истинных зарядов в конечном итоге в области действия на движущуюся отдельную частицу, по сути, представляет собой уже сложную суперпозицию многих полей, частично экранированных разными областями с разными диэлектрическими свойствами. Таким образом, вместо +1е возникает эффективный заряд +0.375е и т.д. Безусловно, такой подход в формировании сложного профиля потенциала позволяет очень точно отображать динамику взаимодействия, но именно такой подход и делает вычисления характеристик движения на микроуровне столь громоздкими. В предлагаемой в данной работе методике используется построение физической модели, которая по своей сути упрощает некоторые виды взаимодействия, сохраняя главные особенности. В связи с этим фиксированные заряды в составе белка принимаются кратными целому элементарному заряду и локализуются в виде физически малой точки с определенными координатами. Взаимодействие подобных зарядов со свободно движущимися частицами происходит в среде с неоднородными диэлектрическими свойствами, однако эти однородности локализуются внутри конкретных геометрически-определенных областей, например выступающих над поверхностью мембраны участком белка. Второй тип фиксированных зарядов — это заряды, расположенные непосредственно на поверхности мембраны. К ним следует отнести заряженные части полярных головок фосфолипидов, в частности фосфотидилсерина, а также другие подобные структуры. В. отличие от первого типа зарядов внутри белка, положение которых в пределах колебательных изменений и с учетом стабильности

» I

конформационных состояний во времени систематизировано и фиксировано, заряды же на поверхности мембраны всегда имеют стохастическое расположение (если не введено особое допущение), которое подвержено определенной лабильности, обусловленной латеральной диффузией. И в этом случае необходимо отметить, что для более точного расчета необходимо было бы использовать поля диполей, однако, как и в случае с белком это в значительной степени отягощает расчеты.

Фактически второе слагаемое в задаче (2.1) всегда вносит координирующий вклад в направление движения частицы. Например, в случае мембраны

содержащей белковый канал с положительно заряженными

\

аминокислотными остатками у поверхности, отрицательно заряженные частицы будут притягиваться по направлению к каналу, а положительные - отталкиваться. Данный весьма очевидный факт приводит к достаточно простой гипотезе: изменение плотности заряда в канале может обуславливать формирования такого поля, которое будет «втаскивать» нужные частицы в канал, причем этот процесс при условии баланса заряда в общем объеме раствора в малой степени будет зависеть от абсолютного содержания подобных частиц. Это важнейшее предположение будет более детально проверено на примерах моделирования реальных систем рассмотренных в Главе 5.