پديد آورنده :
كريمي، امير
عنوان :
مدلسازي راهرفتن كينزين بر روي ميكروتوبول و بررسي كمانش ميكروتوبول با استفاده از شبيهسازي اجزاي محدود
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 107ص. :مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهدي سلماني تهراني
استاد مشاور :
زهرا متين قهفرخي
توصيفگر ها :
ميكروتوبول , مدلسازي مكانيك سازهاي , راهرفتن كينزين , كمانش , شبيهسازي اجزاي محدود
استاد داور :
محمود كدخدايي، مهدي جوانبخت
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/08/18
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/14
چكيده فارسي :
در سالهاي اخير، بررسي پديدههايي هرچند از پيش شناخته شده، با رويكردهايي نو مورد توجه قرار گرفته است. بررسي و پژوهش در مورد پديدهها با رويكردهاي نو، يافتههايي نو و درپي آن كاربردهايي نو را بههمراه خواهد داشت. در پژوهش حاضر، خواص مكانيكي ميكروتوبولها و ايجاد يك مدلسازي مكانيك سازهاي براي بازتوليد رفتار مكانيكي ميكروتوبول بررسي شده است. همچنين خواص مكانيكي كمانش ميكروتوبول با استفاده از مدلسازي مكانيك سازهاي بهعنوان نوآوري در اين پژوهش مورد توجه قرار گرفته است. در انتها راهرفتن كينزين بر ميكروتوبول با استفاده از روش اجزاي محدود شبيهسازي شده است. مدلسازي مكانيك سازهاي توانسته است با انتقال معادلات حاكم مكانيك محيطهاي پيوسته، به مقياسهاي كوچك مانند نانو، علاوه بر برتريهاي محاسباتي نسبت به مدلسازيهاي موجود در اين مقياس، محدوديتهاي ذاتي اين مدلسازيها را از بين ببرد. مقدار ضريب كشساني ميكروتوبول در اين پژوهش 76/0 گيكاپاسكال بهدست آمده است كه با نتايج گزارش شده از پژوهشهاي مبتني بر آزمايش در منابع زيستي، 2% اختلاف دارد. همچنين مقدار سفتي خمشي بهدست آمده از اين پژوهش، تنها 7/0% با نتايج گزارش شده از پژوهشهاي مبتني بر آزمايش در منابع زيستي، اختلاف دارد. در آزمون كمانش پنج شكل مود اول بررسي شده و در تمامي مراحل، خواص مكانيكي رشتهي ميكروتوبول نسبت به طول مورد توجه و ارزيابي قرار گرفته است. پس از مدلسازي راهرفتن كينزين بر ميكروتوبول، نشان داده شده است كه رشتهي ميكروتوبول بسيار مستحكم تر از آن است كه راهرفتن كينزين همراه محموله و يا تجمع اين موتورهاي مولكولي بر ميكروتوبول، بتواند موجب گسيختگي اين رشته را فراهم كند. در انتها، نتايج بهدست آمده نشان ميدهد مدل مكانيك سازهاي بهوجود آمده براي ميكروتوبول، در بارگذاريهايي توانسته است با خطايي بسيا اندك نسبت به پژوهشها مبتني بر آزمايش در منابع زيستي رفتار مكانيكي ميكروتوبول را بازتوليد كند.
چكيده انگليسي :
In recent years, the study of phenomena, although already known, has been considered using new approaches. Studying and researching phenomena based on new approaches will bring new findings and subsequently new applications. In the present study, finite element simulation is utilized to propose a structural mechanics mode, in order to investigate the mechanical properties and mechanical behavior of microtubules. The buckling of microtubules has also been considered as an innovation in this study by using the proposed structural mechanics model. Moreover, Kinesin stepping on the microtubule is simulated, as well. Structural mechanics modeling is able to overcome the inherent limitations of these modelings by transferring the governing equations of the continuum mechanics to small scales such as nano, in addition to the computational advantages over the existing modeling at this scale. The elasticity modules of microtubules in this study obtained 0.76 GPa, which is 2% different from the reported results of experimental studies based on biological resources. Also, the amount of bending stiffness obtained from this study differs only 0.7% from the results reported from experimental research based on biological resources. In the buckling simulations, the five first mode shapes are investigated and, in all cases the mechanical properties of the microtubule filament are considered and evaluated with the length. After modeling of Kinesin stepping on microtubule, it was found that a microtubule filament is much stronger than that of being ruptured by kinesin stepping with cargo or by accumulation of these molecular motors on microtubule. Simulation outcomes show that for the loading cases which was studied, the proposed structural mechanics model is able to closely reproduce the mechanical behavior of a microtubule, compared with existing experimental results.
استاد راهنما :
مهدي سلماني تهراني
استاد مشاور :
زهرا متين قهفرخي
استاد داور :
محمود كدخدايي، مهدي جوانبخت