Выпуски

 / 

1997

 / 

Февраль

  

Обзоры актуальных проблем


Неупорядоченные полимеры


Институт биохимической физики РАН, ул. Косыгина 4, Москва, 119334, Российская Федерация

Рассматривается одиночная макромолекула с такими формами беспорядка, как разветвления, узлы и гетерогенные последовательности химически различных мономерных звеньев. Во всех случаях рассматриваются математически простейшие подходы, достаточные для достижения физического понимания. Для разветвленных полимеров изложена простая теория типа Флори, демонстрирующая различие классов универсальности для полимеров с замороженными и размороженными ветвлениями. Для узлов рассмотрена другая теория типа Флори, описывающая как набухание и/или коллапс полимерного кольца с замороженной топологией, так и распределение по узлам для размороженного случая. Для рассмотрения гетерополимеров систематически используется так называемая модель случайных энергий (МСЭ) Дерриды, заимствованная из теории спиновых стекол. Она позволяет описать просто и вместе с тем строго как стеклование глобулы гетерополимера со случайной последовательностью, так и конструирование последовательностей с энергетически оптимизированной конформацией основного состояния. Наряду с аналитической теорией рассматриваются компьютерные тесты стеклования пространственной структуры и конструирования последовательностей. Гипотеза о том, что в ходе биологической и/или предбиологической эволюции первичные структуры белков прошли стадию конструирования, ведет к предсказанию определенного типа корреляций в последовательностях белков. Изложенные в работе статистические тесты действительно выявляют корреляции предсказанного типа.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
PACS: 36.20.−r, 64.70.−p, 87.10.+e, 87.10.-v (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0167.199702b.0129
URL: https://ufn.ru/ru/articles/1997/2/b/
Цитата: Гросберг А Ю "Неупорядоченные полимеры" УФН 167 129–166 (1997)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Grosberg A Yu “Disordered polymersPhys. Usp. 40 125–158 (1997); DOI: 10.1070/PU1997v040n02ABEH000192

Список литературы (157) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (33) Похожие статьи (20)

  1. Лифшиц И М ЖЭТФ 55 2408 (1968); Lifshits I M Sov. Phys. JETP 28 1280 (1968); см. также, Лифшиц И М Избранные научные труды. Электронная теория металлов. Полимеры и биополимеры (М.: Наука, 1994)
  2. Doi M, Edwards S F The Theory of Polymer Dynamics (Oxford: Oxford University Press, 1987)
  3. Де Жен П Ж Концепция скейлинга в физике полимеров (М.: Мир, 1982)
  4. Лифшиц И М, Гредескул С А, Пастур Л А Введение в теорию неупорядоченных систем (Moscow: Nauka, 1982)
  5. Anfinsen C Science 181 223 (1973)
  6. Derrida B Phys. Rev. Lett. 45 79 (1980)
  7. Bryngelson J D, Wolynes P G Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 7524 (1987)
  8. Wolynes P G Spin Glass Ideas in Biology (Ed. D Stein) (Singapore: World Scientific, 1991) p. 1
  9. Shakhnovich E, Gutin A Biophys. Chem. 34 (3) 187 (1989)
  10. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T Biophys. J., in press
  11. Ptitsyn O B, Volkenstein M V J. Biomolec. Struct. Dynamics 4 137 (1986)
  12. Shakhnovich E, Gutin A Proc. Nat. Acad. Sci. USA 90 7195 (1993)
  13. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T Proc. Nat. Acad. Sci. USA 91 12976 (1994)
  14. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T Proc. Nat. Acad. Sci. USA 91 12972 (1994)
  15. Panyukov S, Rabin Y Phys. Rep. 269 1 (1996)
  16. Bates F, Fredrickson G H Ann. Rev. Phys. Chem. 41 525 (1990)
  17. Erukhimovich I, Khokhlov A Polymer Sci. 35 1522 (1993)
  18. Binder K Adv. Polymer Sci. 112 181 (1994)
  19. Гросберг А Ю, Каганова Е М, Молчанов С А Биофизика 29 30 (1984); Grosberg A Yu, Kaganova E M, Molchanov S A Biophysics 29 27 (1984)
  20. Grosberg A Yu J. Stat. Phys. 38 149 (1985)
  21. Гросберг А Ю, Каганова Е М ДАН СССР 294 838 (1987); Grosberg A Yu, Kaganova E M Sov. Phys. Dokl. 36 474 (1987)
  22. Гросберг А Ю, Шахнович Е И ЖЭТФ 91 837 (1986); Grosberg A Yu, Shakhnovich E I Sov. Phys. JETP 64 493 (1986)
  23. Гросберг А Ю, Шахнович Е И ЖЭТФ 91 2159 (1986); Grosberg A Yu, Shakhnovich E I Sov. Phys. JETP 64 1284 (1986)
  24. Гросберг А Ю, Шахнович Е И Биофизика 31 1045 (1986); Grosberg A Yu, Shakhnovich E I Biophysics 31 1139 (1986)
  25. Joanny J-F J. Physique II 4 1281 (1994)
  26. Garel T et al. Europhys Lett. 8 9 (1989)
  27. Grosberg A Yu, Izrailev S F, Nechaev S K Phys. Rev. E 50 1912 (1994)
  28. Sommer J-U, Daoud M Europhys. Lett. 32 407 (1995)
  29. De Gennes P G ""Chrysanthemums": Weak Micellisation" Preprint (1995)
  30. Веденов А А, Дыхне А М, Франк-Каменецкий М Д УФН 105 479 (1971); Vedenov A A, Dykhne A M, Frank-Kamenetskii M D Sov. Phys. Usp. 14 715 (1972)
  31. Azbel M Ya Biopolymers 19 61 (1980); Azbel M Ya Biopolymers 19 81 (1980); Azbel M Ya Biopolymers 19 95 (1980); Azbel M Ya Biopolymers 19 1311 (1980); Azbel M et al. Biopolymers 21 1687 (1982)
  32. Гросберг А Ю, Хохлов А Р Статистическая физика макромолекул (М.: Наука, 1989)
  33. Trifonov E N, Tan R K Z, Harvey S C Structure and Expression (Eds M H Sarma, R H Sarma) (Schenectady, NY: Adenin Press, 1988) p. 243
  34. Bednar J et al. J. Mol. Biol. 254 579 (1995)
  35. Higgs P G, Joanny J-F J. Chem. Phys. 94 1543 (1991)
  36. Kantor Y, Li, Kardar M Phys. Rev. Lett. 69 61 (1992); Kantor Y, Kardar M Europhys. Lett. 27 643 (1994); Kantor Y, Kardar M, Li H Phys. Rev. E 49 1383 (1994); Kantor Y, Kardar M Phys. Rev. E 51 1299 (1995); Kantor Y, Kardar M Phys. Rev. E 52 835 (1995); Ertas D, Kantor Y Phys. Rev. E (1996), in press
  37. Wittmer J, Johner A, Joanny J F Europhys. Lett. 24 263 (1993)
  38. Dobrynin A V, Rubinstein M J. Physique II 5 677 (1995)
  39. Gutin A M, Shakhnovich E I Phys. Rev. E 50 R3322 (1994)
  40. Гросберг А Ю Биофизика 29 569 (1984)
  41. Garel T, Leibler L, Orland H J. Physique II 4 2139 (1994)
  42. Marko J F, Siggia E D Macromolecules 27 981 (1994); Marko J F, Siggia E D Science 265 506 (1994); Marko J F, Siggia E D Phys. Rev. E 52 2912 (1995)
  43. Франк-Каменецкий М Д Самая главная молекула (М.: Наука, 1989)
  44. Zimm B H, Stockmayer W H J. Chem. Phys. 17 1301 (1949)
  45. Gutin A M, Grosberg AYu, Shakhnovich E I Macromolecules 26 1293 (1993)
  46. Isaacson J, Lubensky T C J. Physique Lett. 41 L469 (1980)
  47. Daoud M et al. Macromolecules 16 1833 (1983)
  48. Parisi G, Sourlas N Phys. Rev. Lett. 46 871 (1981)
  49. Daoud M, Joanny J-F J. Physique 42 1359 (1981)
  50. Gaunt D, Flesia S J. Phys. A 24 3655 (1991); Janse van Rensburg E, Madras N J. Phys. A 25 303 (1992)
  51. Shi-Min Cui, Zheng Yu Chen Phys. Rev. E 52 5084 (1995)
  52. Shi-Min Cui, Zheng Yu Chen Phys. Rev. E 53 6238 (1996)
  53. Grosberg A Yu, Gutin A M, Shakhnovich E I Macromolecules 28 3718 (1995)
  54. Kelvin Lord Trans. Roy. Soc. of Edinburg 25 217 (1868)
  55. Wu F Y Rev. Mod. Phys. 64 1099 (1992); Wu F Y Rev. Mod. Phys. 65 577 (1993)
  56. Kauffman L H Knots and Physics (Singapore: World Scientific, 1991)
  57. Атья М Физика и геометрия узлов (М.: Мир, 1995)
  58. Moffatt H K Nature 347 367 (1990)
  59. Frisch H L, Wasserman E J. Am. Chem. Soc. 83 3789 (1961)
  60. Delbrück M Mathematical Problems in the Biological Sciences, Proc. of Symposium in Applied Mathematics 14 55 (1962)
  61. Liang C, Mislow K J. Am. Chem. Soc. 116 11189 (1994); Liang C, Mislow K J. Am. Chem. Soc. 116 3588 (1994); Liang C, Mislow K J. Math. Chem. 15 245 (1994)
  62. Sumners D W, Whittington S G J. Phys. A 21 1689 (1988)
  63. Pippenger N Discrete Appl. Math. 25 273 (1989)
  64. Nechaev S K J. Phys. A 21 3659 (1988)
  65. Nechaev S Statistics of Knots and Entangled Random Walks (Singapore: World Scientific, 1996)
  66. Nechaev S K, Grosberg A Yu, Vershik AM J. Phys. A 29 2411 (1996)
  67. Edwards S F Proc. Phys. Soc. 91 513 (1967)
  68. Prager S, Frisch H L J. Chem. Phys. 46 1475 (1967)
  69. Khokhlov A R, Nechaev S K Phys. Lett. A 112 156 (1985)
  70. Вологодский А В, Лукашин А В, Франк-Каменецкий М Д ЖЭТФ 67 1875 (1974); Vologodskii A V, Lukashin A V, Frank-Kamenetskii M D Sov. Phys. JETP 40 932 (1975)
  71. Koniaris K, Muthukumar M Phys. Rev. Lett. 66 2211 (1991)
  72. Deguchi T, Tsurusaki K J. Knot Theory Ramifications 3 321 (1994)
  73. Grosberg A Yu, Feigel A, Rabin Y Phys. Rev. E, in press
  74. Grosberg A Yu, Nechaev S K Adv. Polymer Sci. 106 1 (1993)
  75. Drossel B, Kardar M Phys. Rev. E 53 5861 (1996)
  76. Франк-Каменецкий М Д, Вологодский А В УФН 134 641 (1981); Frank-Kamenetskii M D, Vologodskii A V Sov. Phys. Usp. 24 679 (1981); Vologodskii A V Topology and Physics of Circular DNA (Boca Raton: CRC Press, 1992)
  77. Tait P G Scientific Papers 1 273 (1898)
  78. Rolfsen D Knots and Links (Berkeley: Publish or Perish Press, 1976)
  79. Atiyah M Rev. Mod. Phys. 67 977 (1995)
  80. Кроуэл Р, Фокс Р Введение в теорию узлов (М.: Мир, 1965)
  81. Jones V F R Bull. Am. Math. Soc. 12 103 (1985)
  82. Katritch V et al. Nature (1996), in press
  83. Klenin K V et al. J. Biomolec. Struct Dynamics 5 1173 (1988)
  84. Liu L F, Depew R E, Wang J C J. Molec. Biology 106 439 (1976)
  85. Rybenkov V V, Cozzarelli N R, Vologodskii A V Proc. Nat. Acad. Sci. USA 90 5307 (1993)
  86. Shaw S Y, Wang J C Science 260 533 (1993)
  87. Tesi M C et al. J. Phys. A 27 347 (1994)
  88. Grosberg A Yu, Nechaev S K J. Phys. A 25 4659 (1992); Grosberg A Yu, Nechaev S K Europhys. Lett. 20 613 (1992)
  89. Grosberg A Yu, Nechaev S K, Shakhnovich E I J. Physique 49 2095 (1988)
  90. Jianpeng M, Straub J E, Shakhnovich E I J. Chem. Phys. 103 2615 (1995)
  91. Timoshenko E et al. J. Chem. Phys., in press
  92. Chu B, Ying Q, Grosberg A Yu Macromolecules 28 180 (1995)
  93. Chu B, Ying Q Macromolecules 29 1824 (1996)
  94. Grosberg A Yu, Kuznetsov D V Macromolecules 26 4249 (1993)
  95. Ganazzoli F, Ferla R La, Allegra G Macromolecules 28 5285 (1995)
  96. Grosberg A Yu et al. Europhys. Lett. 23 373 (1993)
  97. Sikorav J-L, Jannink G C.R. Acad. Sci. Paris 316 751 (1993)
  98. Sikorav J-L, Church G M J. Mol. Biol. 222 1085 (1991)
  99. Janse van Rensburg E J, Whittington S G J. Phys. A 24 3935 (1991)
  100. Cates M E, Deutsch J M J. Physique 47 2121 (1986)
  101. Semenov A N J. Physique 49 175 (1988)
  102. De Gennes P G Macromolecules 17 703 (1984); De Gennes P G Simple Views on Condensed Matter (Singapore: World Scientific, 1992) p. 215, reprinted
  103. Rabin Y, Grosberg A Yu, Tanaka T Europhys. Lett. 32 505 (1995)
  104. Frauenfelder H, Wolynes P G Physics Today 47 (2) 58 (1994)
  105. Goldanskii V I Tunneling Phenomena in Chemical Physics (New York: Gordon and Breach Sci. Publ., 1989)
  106. Finkelstein A V, Gutin A M, Badretdinov A Ya FEBS Lett. 325 23 (1993)
  107. Finkelstein A V, Badretdinov A Ya, Gutin A M Proteins 23 142 (1995)
  108. Finkelstein A V, Gutin A M, Badretdinov A Ya Proteins 23 151 (1995)
  109. Miyazawa S, Jernigan R Macromolecules 18 534 (1985)
  110. Godzik A, Kolinski A, Skolnick J Protein Sci. (BNW) 10 2107 (1995)
  111. Goldenfeld N Lectures on phase transitions and the renormalization group (Reading, Mass.: Addison-Wesley Press, 1992)
  112. Lau K F, Dill K A Macromolecules 22 3986 (1989)
  113. Obukhov S P Phys. Rev. A 42 2015 (1990)
  114. Garel T, Leibler L, Orland H J. Physique II 4 2139 (1994)
  115. Li H et al. Science 273 666 (1996)
  116. 27,8° — правильное значение угла электрослабого смешивания. К белкам это, конечно, не имеет никакого отношения: автор надеется на читательское чувство юмора...
  117. Mezard M, Parisi G, Virasoro M Spin Glass Theory and Beyond (Singapore: World Scientific, 1987)
  118. Koukiou F J. Phys. A 26 L1207 (1993)
  119. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T Phys. Rev. Lett. 76 3987 (1996)
  120. Hecht M H et al. Science 249 884 (1990)
  121. Editorial commentary Science 269 1821 (1995)
  122. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T J. Chem. Phys., in press
  123. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T Phys. Rev. E 51 3381 (1995)
  124. Sfatos C D, Gutin A M, Shakhnovich E I Phys. Rev. E 48 465 (1993)
  125. Shakhnovich E, Gutin A J. Chem. Phys. 93 5967 (1990)
  126. Pande V S et al. J. Phys. A 27 6231 (1994)
  127. Flory P Principles of Polymer Chemistry (Ithaca: Cornell University Press, 1953)
  128. Garel T, Orland H, Thirumalai D Preprint (1995)
  129. Gutin A M, Shakhnovich E I J. Chem. Phys 98 8174 (1993)
  130. Bryngelson J D J. Chem. Phys. 100 6038 (1994)
  131. Yue K, Dill K A Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89 4163 (1992)
  132. Abkevich V, Gutin A, Shakhnovich E J. Mol. Biol. 252 460 (1995)
  133. Ramanathan S, Shakhnovich E I Phys. Rev. E 50 1303 (1994)
  134. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T Macromolecules 28 2218 (1995)
  135. Shakhnovich E I Phys. Rev. Lett. 72 3907 (1994)
  136. Derrida B J. Physique Lett. 46 L401 (1985)
  137. Plotkin S S, Wang J, Wolynes P G Phys. Rev. E 53 6271 (1996)
  138. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T J. Chem. Phys. 101 8246 (1994)
  139. Pande V S, Grosberg A Yu, Tanaka T J. Chem. Phys. 103 9482 (1995)
  140. Гросберг А Ю, Хохлов А Р Физика в мире полимеров (М.: Наука, 1989)
  141. Monod J Chance and Necessity: an Essay on the Natural Philosophy of Modern Biology (New York: Vintage Books, 1971)
  142. Тупыгин А Ю, Чечеткин В Р ЖЭТФ 106 335 (1994); Tupygin A Yu, Chechetkin V R JETP 79 186 (1994)
  143. Chechetkin V R, Turygin A Yu Phys. Lett. A 199 75 (1995); Chechetkin V R, Turygin A Yu J. Theor. Biol. 175 477 (1995); Chechetkin V R, Turygin A Yu Phys. Lett. A 178 205 (1996)
  144. Лифшиц И М ЖЭТФ 65 1100 (1973); Lifshitz I M Sov. Phys. JETP 38 546 (1974)
  145. Peng C-K et al. Nature 356 168 (1992)
  146. Bairoch A, Boeckmann B Nucleic Acids Res. 20 2019 (1992)
  147. Pande V S Ph.D. Thesis (MIT, 1995)
  148. Strait B J, Dewey G Phys. Rev. E 52 6588 (1995)
  149. Eigen M, Schuster P The Hypercycle, a Principle of Natural Self-Organization (Berlin, New York: Springer Verlag, 1979); Eigen M, Winkler R Laws of the Game: How the Principles of Nature Govern Chance (New York: Harper & Row, 1983); Eigen M, Winkler-Oswatitsch R Steps Towards Life: a Perspective on Evolution (Oxford New York: Oxford University Press, 1992)
  150. Dyson F Origins of Life (Combridge: Cambridge University Press, 1985)
  151. Гросберг А Ю, Хохлов А Р Препринт (Пущино: НЦБИ, 1985)
  152. Gutin A, Abkevich V, Shakhnovich E Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 1282 (1995); Abkevich V, Gutin A, Shakhnovich E Proc. Natl. Acad. Sci. US A 93 830 (1996)
  153. Shakhnovich E, Abkevich V, Ptitsyn O Nature 379 96 (1996)
  154. Onuchic J N et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 3626 (1995)
  155. Shakhnovich E Phys. Rev. E, in press
  156. Романовский Ю М, Степанова Н В, Чернавский Д С Математическая биофизика (М.: Наука, 1984)
  157. Blumenfeld L A, Tikhonov A N Biophysical Thermodynamics of Intracellular Processes (Berlin: Springer-Verlag, 1994)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение