Termodynamika molekulárních motorů

• Název práce v češtině: Termodynamika molekulárních motorů
• Název v anglickém jazyce: Thermodynamics of molecular motors
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Artem Ryabov, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Cílem této teoretické práce bude výpočet a diskuze základních dynamických a termodynamických charakteristik určujících vlastnosti molekulárních motorů. Studované veličiny budou definovány jako funkcionály na trajektoriích stochastických procesů popisujících přechody mezi konformačními stavy molekul. Teoretické výsledky budou konfrontovány s výsledky stěžejních experimentů v této oblasti.

Seznam odborné literatury

[1] J. Howard, Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskeleton (Sinauer, New York, 2001)
[2] A. B. Kolomeisky and M. E. Fisher, Molecular Motors: A Theorist's Perspective, Annual Review of Physical Chemistry 58, 675 (2007)
[3] E. R. Kay et al., Synthetic Molecular Motors and Mechanical Machines, Angew. Chem., Int. Ed. 46, 72 (2007)
[4] U. Seifert, Efficiency of Autonomous Soft Nanomachines at Maximum Power, Phys. Rev. Lett. 106, 020601 (2011)
[5] N. G. Van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry (3rd ed., North-Holland Personal Library)

Předběžná náplň práce

Molekulární motory zajišťují chod řady životně důležitých biologických procesů uvnitř buněk. Jejich efektivita při přeměně různých forem energie na mechanickou práci je pozoruhodná, uvážíme-li, že dynamika těchto strojů je kvůli jejich malým rozměrům silně ovlivněna termálními fluktuacemi okolního prostředí (motorem může být i jediná makromolekula). Snaha o pochopení a napodobení funkce těchto strojů je jedním z nejaktivněji se rozvíjejících směrů výzkumů v moderní biofyzice a chemii. Avšak i přes intenzivní teoretické a experimentální studium, základní principy fungování molekulárních motorů stále zůstávají z větší části nepochopeny.