The dynamics of irreversible evaporation of a water–protein droplet and the problem of structural and dynamic experiments with single molecules


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The effect of isothermal and adiabatic evaporation on the state of a water–protein droplet is discussed. The considered problem relates to the design of various approaches for structural and dynamic experiments with single molecules involving X-ray lasers. The delivery of the sample into the X-ray beam is performed by a microdroplet injector in these experiments; and the approach time is in the microsecond range. A version of molecular-dynamics simulation for all-atom modeling of an irreversible isothermal evaporation process is developed. The parameters of the isothermal evaporation of a water–protein droplet that contains sodium and chloride ions at concentrations of approximately 0.3 M have been determined in computational experiments for different temperatures. The in silico experiments showed that the energy of irreversible evaporation at the initial stages of the process was virtually the same as the specific heat of evaporation for water. An exact analytical solution of the problem for the kinetics of irreversible adiabatic evaporation has been obtained in the limit of the high heat conductivity of the droplet (or a droplet size not exceeding ~100 Å). This solution contains parameters that were derived from simulation of the isothermal evaporation of the droplets. The kinetics of the evaporation and adiabatic cooling of the droplet were shown to be scalable according to the size of the droplet. Estimation of the rate of freezing of the water–protein droplet upon adiabatic evaporation in a vacuum chamber revealed the necessity of using additional procedures for stabilizing the temperature in the droplet nucleus that contains the protein molecule. Isothermal or quasi-isothermal conditions are more favorable for the investigation of macro-molecular structural rearrangements that are related to the functioning of the object. However, the effects of dehydration and a sharp increase in the ionic strength of the aqueous microenvironment of the protein must be taken into account in this case.

Об авторах

K. Shaitan

Moscow State University

Автор, ответственный за переписку.
Email: shaytan49@yandex.ru
Россия, Moscow, 119991

G. Armeev

Moscow State University

Email: shaytan49@yandex.ru
Россия, Moscow, 119991

A. Shaytan

Moscow State University

Email: shaytan49@yandex.ru
Россия, Moscow, 119991

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».