Symmetries of transition times in complex biophysical systems
| Thesis title in Czech: | Symetrie dob přechodových dějů v komplexních biofyzikálních systémech |
|---|---|
| Thesis title in English: | Symmetries of transition times in complex biophysical systems |
| Key words: | Cyklické reakce, Markovovy řetězce, doba dokončení cyklu, mnohačásticový systém |
| English key words: | Cyclic reaction networks, Markov chains, cycle-completion time, many-particle system |
| Academic year of topic announcement: | 2019/2020 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Macromolecular Physics (32-KMF) |
| Supervisor: | RNDr. Artem Ryabov, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 16.12.2019 |
| Date of assignment: | 16.12.2019 |
| Confirmed by Study dept. on: | 13.02.2020 |
| Date and time of defence: | 14.07.2020 09:00 |
| Date of electronic submission: | 04.06.2020 |
| Date of submission of printed version: | 04.06.2020 |
| Date of proceeded defence: | 14.07.2020 |
| Opponents: | prof. RNDr. Petr Chvosta, CSc. |
| Guidelines |
| Teoretický popis nerovnovážných mezoskopických procesů je obvykle založen na efektivní stochastické dynamice vybraných stupňů volnosti. Základním předpokladem při konstrukci takové dynamiky je požadavek platnosti mikroskopické reverzibility stochastických trajektorií, který je do modelu zakomponován prostřednictvím tzv. podmínky lokální detailní rovnováhy. Jedním z nečekaných důsledků lokální detailní rovnováhy je identita distribucí dob přechodů podél a proti gradientům volné energie, objevená v kontextu transportu skrze buněčné membrány [1] a při popisu cyklických chemických reakcí [2], jako jsou jednotlivé „kroky“ molekulárních motorů [3].
V čerstvé studií [4] bylo poukázáno na univerzální charakter porušení identity časů přechodů v komplexních mnohočásticových interagujících systémech s krátkodosahovou repulzivní interakcí. Cílem této bakalářské práce bude, v návaznosti na Ref. [4], vybudovat zjednodušený model jak s přitažlivou tak s odpudivou interakci mezi částicemi difundujícími v jednodimenzionálním periodickém prostředí. Model bude studován prostřednictvím kinetických Monte Carlo simulací a poruchovou teorií. Optimálním výstupem práce bude odhalení univerzálního experimentálně měřitelného mechanismu porušení symetrie dob přechodů a jeho detailní diskuze v závislosti na typu (přitažlivé vs. odpudivé) a síle mezičásticových interakcí. |
| References |
| [1] A.M. Berezhkovskii, G. Hummer, and S.M. Bezrukov, Phys. Rev. Lett. 97, 020601 (2006).
[2] H. Qian and X. Sunney Xie, Phys. Rev. E 74, 010902(R) (2006). [3] R.D. Astumian, Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 5067 (2007). [4] A. Ryabov, D. Lips, and Ph. Maass, J. Phys. Chem. C 123, 57149 (2019). [5] N. G. Van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry (3rd ed., North-Holland Personal Library). [6] C.W. Gardiner, Handbook of Stochastic Methods for Physics, Chemistry and the Natural Sciences (2nd ed., Springer-Verlag Berlin 1983). [7] Další odborná časopisecká literatura dle doporučení vedoucího. |