杨紫贝，邱 星，陈巧妮，王海燕

(北京师范大学 物理学系，北京 100875)

分子马达既具有酶的活性又具有运动活性，能够将三磷酸腺苷(ATP)水解产生的化学能转化为机械能，负担着包括肌肉收缩、细胞活动和细胞内物质输运等几乎所有的生物活性运动[1]．为理解分子马达定向运动的物理机制，国内外学者从理论和实验方面开展深入研究[2-6]，其中基于费恩曼棘轮思想的“布朗马达”是重要的理论模型之一[7]．布朗马达是将分子马达抽象为处于非对称周期势中的布朗粒子,在热噪声和非平衡涨落的条件下，能产生定向运动的物理模型．其中，非对称周期势表示分子马达与轨道的相互作用,这一作用导致布朗马达系统的对称性破缺；热噪声反映环境对分子马达的影响,引起布朗粒子的扩散运动；非平衡涨落是由ATP水解产生的，为驱动马达定向运动提供需要的能量，使系统偏离热力学平衡状态．研究表明，布朗马达产生定向运动的物理本质在于：非对称周期势和非平衡涨落的共同作用，使得一定温度下的布朗粒子向前和向后扩散的几率不同, 从而产生定向运动．

Visscher和Block等人[8]在单分子实验中发现驱动马达以8.2nm左右的固定步长定向行走,同时也具有一定的随机性，驱动马达的速度随负载力的增加而减小，马达每行走1步催化水解1个ATP分子,说明驱动马达的机械运动和化学反应是紧密耦合的。因此，在本文中我们在非对称周期势中考虑驱动马达的……