水溶液中の溶質が感じるポテンシャルの揺らぎと溶質間相互作用
水溶液中の溶質が感じるポテンシャルの揺らぎと溶質間相互作用
批准号:
18031028
负责人:
秋山 良
金额:
$3.26万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份:
2006
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2006 至 2007
中文摘要
細胞質では多数の巨大分子が混み合っている。この混み合った水溶液の安定性が最近関心を持たれる様になり議論されて来ている。この問題に対する理論的取り組みは、主に巨大分子に着目して行われて来た。そうした従来の取り組みに対して、我々は溶媒分子の並進運動の効果を調べた。そのため、溶媒分子をも露に扱う模型を扱う必要があった。そこで、液体の積分方程式理論(OZ-HNC理論)を用いてこの問題を再検討した。多くの枯渇力の議論の場合と同様に、巨大分子を含む各分子は剛体球モデルで扱った。その結果、混み合い分子が希薄な場合ですら、1)巨大球間相互作用の引力部分は溶液分子の並進運動に由来している事、及び2)巨大球間相互作用における混み合い分子添加効果を定性的に説明する為に、混み合い分子添加に伴う溶媒分子を含めた全数密度の変化が重要である事が分かった。この問題について小粒子を無視する事のできる条件などを考察した。また具体的な蛋白質のモデルや、キセノシの吸着などの計算を行い複雑な形状の分子にたいしてもこうした溶媒分子の取り扱いが重要である事を示した。平成19年度には上記の結果をふまえて、単純電解質溶液中の同符号に帯電した巨大球間相互作用に対する研究を開始した。その結果は、2つの巨大球が同符号の電荷を持つ場合でも、電解質濃度が細胞質程度であれば、溶媒分子の並進運動効果による引力は重要である事を示唆している。さらに、この計算結果と、より詳細な水のモデルを用いた場合の計算結果を比較検討する事で、ホフマイスター系列及び逆ホフマイスター系列を合理的に理解する描像を得た。溶質会合の(逆)ホフマイスター系列の話として考える。まず、ホフマイスター系列は、イオン半径が小さくなるに従って溶質分子間の引力が強くなると纏められる。溶媒分子の並進運動効果による引力は、溶液を構成する分子の数密度に概ね比例する。ここで、イオン半径の小さなイオンほど電縮の効果が大きいため、溶液を構成する分子の数密度が大きくなる。従って、イオン半径の小さなイオンほど、同じ濃度での溶液分子が駆動する溶質間引力は大きくなる。よって、溶液分子の数密度に注意する事でホフマイスター系列は説明できそうである。一方、正電荷を持った溶質の会合に対するアニオンの効果は逆ホフマイスター系列になるが、これは水分子に対してSPC/Eなどの詳細な水分子モデルを用いた場合にのみ計算結果に現れる。この事は、アニオンから水をはぎ取る脱水和の効果が系列を決める大きな要因になっていると理解出来る。これらの内容を纏めて出版した。
英文摘要
細胞質では多数の巨大分子が混み合っている。この混み合った水溶液の安定性が最近関心を持たれる様になり議論されて来ている。この問題に対する理論的取り組みは、主に巨大分子に着目して行われて来た。そうした従来の取り組みに対して、我々は溶媒分子の並進運動の効果を調べた。そのため、溶媒分子をも露に扱う模型を扱う必要があった。そこで、液体の積分方程式理論(OZ-HNC理論)を用いてこの問題を再検討した。多くの枯渇力の議論の場合と同様に、巨大分子を含む各分子は剛体球モデルで扱った。その結果、混み合い分子が希薄な場合ですら、1)巨大球間相互作用の引力部分は溶液分子の並進運動に由来している事、及び2)巨大球間相互作用における混み合い分子添加効果を定性的に説明する為に、混み合い分子添加に伴う溶媒分子を含めた全数密度の変化が重要である事が分かった。この問題について小粒子を無視する事のできる条件などを考察した。また具体的な蛋白質のモデルや、キセノシの吸着などの計算を行い複雑な形状の分子にたいしてもこうした溶媒分子の取り扱いが重要である事を示した。平成19年度には上記の結果をふまえて、単純電解質溶液中の同符号に帯電した巨大球間相互作用に対する研究を開始した。その結果は、2つの巨大球が同符号の電荷を持つ場合でも、電解質濃度が細胞質程度であれば、溶媒分子の並進運動効果による引力は重要である事を示唆している。さらに、この計算結果と、より詳細な水のモデルを用いた場合の計算結果を比較検討する事で、ホフマイスター系列及び逆ホフマイスター系列を合理的に理解する描像を得た。溶質会合の(逆)ホフマイスター系列の話として考える。まず、ホフマイスター系列は、イオン半径が小さくなるに従って溶質分子間の引力が強くなると纏められる。溶媒分子の並進運動効果による引力は、溶液を構成する分子の数密度に概ね比例する。ここで、イオン半径の小さなイオンほど電縮の効果が大きいため、溶液を構成する分子の数密度が大きくなる。従って、イオン半径の小さなイオンほど、同じ濃度での溶液分子が駆動する溶質間引力は大きくなる。よって、溶液分子の数密度に注意する事でホフマイスター系列は説明できそうである。一方、正電荷を持った溶質の会合に対するアニオンの効果は逆ホフマイスター系列になるが、これは水分子に対してSPC/Eなどの詳細な水分子モデルを用いた場合にのみ計算結果に現れる。この事は、アニオンから水をはぎ取る脱水和の効果が系列を決める大きな要因になっていると理解出来る。これらの内容を纏めて出版した。
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溶媒分子の並進運動由来の巨大分子間引力相互作用と熱測定
来自溶剂分子平移运动和热测量的大分子之间的有吸引力的相互作用
DOI:
--
发表时间:
2006
期刊:
熱測定 33(3)
影响因子:
--
作者:
[秋山良, 狩野康人, 木下正弘]
通讯作者:
木下正弘
Remarkable Solvent Effects on Depletion Interaction in Crowding Media : Analysis by the Integral Equation Theories
拥挤介质中溶剂对耗尽相互作用的显着影响:积分方程理论分析
DOI:
--
发表时间:
2006
期刊:
Journal of the Physical Society of Japan 75
影响因子:
--
作者:
[R.Akiyama, Y.Karino, Y.Hagiwara, M.Kinoshita]
通讯作者:
M.Kinoshita
Interaction between like-charged colloidal particles in aqueous electrolyte solution: Attractive component arising from solvnet granularity
电解质水溶液中带同电荷的胶体颗粒之间的相互作用:溶剂网粒度产生的有吸引力的成分
DOI:
--
发表时间:
2007
期刊:
Condensed Matter Physics 10
影响因子:
--
作者:
[R., Akiyama・N., Fujino・K., Kaneda・M., Kinoshita]
通讯作者:
Kinoshita
Changes in the thermodynamic quantities upon contact of two solutes in solvent under isochoric and isobaric conditions
在等容和等压条件下溶剂中两种溶质接触时热力学量的变化
DOI:
--
发表时间:
2006
期刊:
The Journal of Chemical Physics 125
影响因子:
--
作者:
[M.Kinoshita, Y.Harano, R.Akiyama]
通讯作者:
R.Akiyama
化合物ライブラリー構築のための新しい方法論の開発
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批准号:01J05386
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.28万
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财政年份:2001
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负责人:秋山 良
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依托单位:
レチナール蛋白質の励起状態ダイナミクスの解析
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批准号:97J02012
-
项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.54万
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财政年份:1998
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负责人:秋山 良
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依托单位:
国内基金
海外基金
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单分子生物物理技术发展与应用
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批准号:JCZRQT202500030
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:
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依托单位:
射频电磁暴露下细胞膜界面生物物理信号调控机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:
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依托单位:
蛾气味受体分子识别机制的计算生物物理研
究
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批准号:Z24C050004
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:王勇
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依托单位:
基于观测和CMIP6/LUMIP试验的毁林/造林生物物理效应模拟评估和约束研究
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批准号:42375115
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:葛骏
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依托单位:
青藏高原植被变化对地表温度的生物物理反馈
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批准号:42301115
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:朱艺旋
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依托单位:
细菌鞭毛马达定子单元分子机制的计算生物物理研究
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批准号:32371300
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:王勇
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依托单位:
探索TAZ转录凝聚体的生物物理属性调控机制与功能
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批准号:32370591
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:陆华松
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依托单位:
耦合生物物理与生化地球化学过程的土地覆被变化多尺度气候效应研究
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批准号:42371102
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:李琰
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依托单位:
力信号与生化信号协同调制免疫细胞两个关键界面过程的生物物理研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:55万元
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批准年份:2022
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负责人:元冰
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依托单位:
黄土高原地区生物物理因素驱动下树干储水的抗旱机制及模拟
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:郭建斌
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依托单位: