BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
TẠ THỊ QUYÊN
HIỆU ỨNG ĐÁM ĐÔNG ĐẠI PHÂN TỬ ĐỐI
VỚI TÍNH CHẤT CUỐN CỦA PROTEIN
LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ
Hà Nội – 2019
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
TẠ THỊ QUYÊN
HIỆU ỨNG ĐÁM ĐÔNG ĐẠI PHÂN TỬ ĐỐI
VỚI TÍNH CHẤT CUỐN CỦA PROTEIN
Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
Mã số: 8440103
LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS. TS. Trịnh Xuân Hoàng
Hà Nội – 2019
LỜI CẢM ƠN
Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy
giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập
cũng như trong thời gian triển khai đề tài.
Đặc biệt, Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất tới Thầy - PGS.
TS. Trịnh Xuân Hoàng, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới: Ban Giám đốc, Phòng đào tạo của Học
Viện Khoa Học Công Nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam; Ban Giám hiệu cùng toàn thể đồng nghiệp trường THPT Yên Khánh B -
Ninh Bình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập
và nghiên cứu đề tài của mình.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, đặc biệt là chồng và các con tôi
đã luôn ở bên, yêu thương, động viên, cổ vũ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để
tôi hoàn thành khoá học này.
Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng, song do thời gian nghiên cứu có hạn,
kinh nghiệm nghiên cứu chưa nhiều, nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Tác
giả kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của Hội đồng khoa
học, các thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2019
Tác giả luận văn
TẠ THỊ QUYÊN
1
MỤC LỤC
Mở đầu ...........................................................................................................3
Chương 1: Tổng quan về cuốn protein và hiệu ứng đám đông đại phân tử......6
1.1. Các thông tin cơ bản về protein ......................................................7
1.2. Hiện tượng cuốn protein trong ống nghiệm ....................................8
1.3. Mô hình hai trạng thái trong cuốn protein .......................................9
1.4. Hiệu ứng đám đông đại phân tử đối với cuốn protein ...................10
1.5. Lý thuyết hạt tỷ lệ ........................................................................12
Chương 2: Các mô hình và phương pháp mô phỏng ......................................22
2.1. Mô hình Go cho protein ................................................................24
2.2. Mô hình đại phân tử đám đông .....................................................26
2.3. Phương pháp động lực học phân tử dựa trên phương trình Langevin
..............................................................................................................28
2.4. Phương pháp phân tích biểu đồ có trọng số ................................32
Chương 3: Một số kết quả nghiên cứu ...........................................................33
3.1. Ảnh hưởng của đám đông đại phân tử lên nhiệt độ chuyển pha
cuốn ....................................................................................................34
3.2. Ảnh hưởng của đám đông đại phân tử lên độ ổn định của trạng thái
cuốn ......................................................................................................37
Kết luận ........................................................................................................41
Tài liệu tham khảo .......................................................................................42
2
Mở đầu
Ngày nay, với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ và
sự bùng nổ thông tin trên nhiều lĩnh vực, thế giới đang bước vào thời đại của
toàn cầu hoá, con người ngày càng khẳng định vị thế trong quá trình phát
triển của nhân loại. Cùng với đó, nhu cầu chăm sóc, bảo vệ sức khoẻ ngày
càng được tăng cường, y học ngày càng phát triển.
Vật lý sinh học là môn khoa học liên ngành, ứng dụng lý thuyết và
phương pháp của khoa học vật lý vào các vấn đề sinh học, y học. Phạm vi
nghiên cứu của vật lý sinh học rất rộng, trải từ phân tích trình tự ADN tới các
mạng nơ-ron thần kinh. Trong vật lý sinh học, nghiên cứu về protein là một
trong những hướng nghiên cứu quan trọng, do protein là các phân tử thực hiện
hầu hết các chức năng của cơ thể sống. Các nghiên cứu về protein nói riêng và
các phân tử sinh học nói chung trong những năm gần đây đã mang lại nhiều
hiểu biết về cơ chế phân tử của các quá trình xảy ra trong cơ thể sống, góp
phần đáng kể vào các tiến bộ trong y học, trong đó có việc xác định nguyên
nhân của các loại bệnh và tìm ra thuốc điều trị bệnh.
Trong vật lý sinh học, một hiệu ứng hiện nay đang được các nhà khoa
học quan tâm nghiên cứu là hiệu ứng đám đông đại phân tử (macromolecular
crowding effect), nghĩa là ảnh hưởng của môi trường đậm đặc các đại phân tử
bên trong tế bào lên các quá trình xảy ra trong đó. Tỷ lệ thể tích lên tới 40%
bị chiếm bởi các đại phân tử trong tế bào được cho là có ảnh hưởng lớn đến
sự ổn định và chức năng của protein. Đám đông đại phân tử cũng được cho là
làm tăng khả năng kết tụ của các protein, được biết là nguyên nhân của nhiều
loại bệnh liên quan tới thần kinh như Alzeihmer, Parkison. Việc nghiên cứu
các quá trình sinh hoá trong điều kiện thực tế với sự hiện diện của đám đông
đại phân tử là thực sự cần thiết cho hiểu biết của chúng ta về sự sống ở cấp độ
phân tử. Tuy vậy, các hiểu biết về hiệu ứng đám đông đại phân tử vẫn còn rất
3