胶原分子力学特性的分子动力学模拟研究

发布时间：2020-12-30 15:21

　　关节软骨是一种具有明显可变形性的、特殊的组织。在关节软骨中,细胞外基质是一种由胶原纤维和蛋白多糖等成分组成的多聚体结构,这种结构为软骨组织提供了重要的力学性能。关节软骨中的胶原、蛋白多糖、间质液等成分之间的相互作用,形成了关节软骨特有的力学功能。但是,对于软骨当中各种成分有什么样的力学特性我们并不了解。并且使用实验的方法对这些成分的力学特性进行测定是存在一定难度的,实验的测定结果在很大程度上依赖于样本质量的好坏,并且实验过程中不能观察到微观水平下生物大分子的动态运动行为。在微观水平上,分子动力学模拟技术已经成为分析生物大分子体系的结构与动力学信息的有力工具。分子动力学模拟的基本模拟流程可以分为系统建立、能量最小化、平衡模拟、调控模拟与结果分析等步骤。本文针对关节软骨中的主要成分:胶原,借助分子动力学模拟方法,使用GROMACS分子动力学模拟软件包,结合胶原分子力学计算模型,对软骨中的胶原分子进行了单轴拉伸模拟仿真,并对其力学特性进行了分析,工作的主要内容及结果如下:第一,在CentOS系统上完成GROMACS软件包及相关软件的安装与调试工作。第二,根据胶原分子所处的生理环境,构建了一个... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

胶原分子杨氏模量测定系统

-2-图 1-2 纳米级胶原分子杨氏模量测试系统asaki[3]等人使用 X 射线衍射仪测定了胶原的杨氏模量，他们腱，实验测定表明这种胶原的杨氏模量为 2.9GPa。2002 年试系统对Ⅰ型胶原进行了拉伸测试，Ⅰ型胶原是从成纤维细，由于拉伸过程中拉伸力的不同，他们测定的胶原分子杨氏

图 1-3 微观电子力学系统与电镜扫描系统学模拟在胶原力学特性方面的研究现状的力学性质可以通过实验方法来测定，但测定结果，并且实验过程中不能表现微观现象。为了克服以学模拟的方法对胶原分子进行模拟研究。enzo[6]等人通过GROMACS软件，使用单轴拉伸分子了单轴拉伸模拟。模拟过程中采用 GROMOS96 Fo下进行。其模拟数据显示胶原分子的杨氏模量为 4。ehler[7]等人通过 NAMD 分子模拟软件，对胶原分子进性能的模拟测试。在不同拉伸速率下，胶原分子表别为 0.0001 /step、0.0002 /step、0.001 /step 时，a、8.71GPa、18.82GPa。这表明胶原分子具有加载速atthew D. Shoulders[8]和 Ronald T. Raines 对胶原纤维

【参考文献】：
期刊论文
[1]分子动力学模拟与分子生物力学[J]. 吕守芹,龙勉.  生物物理学报. 2012(01)

博士论文
[1]蛋白质力场中的主链二面角参数以及极化效应研究[D]. 黎永秀.华东师范大学 2014



本文编号：2947868