Нелинейная динамика клеточного рианодинового канала

Динамика высвобождения ионов кальция исследуется в рамках простейшей электронноконформационной модели клеточного рианодинового канала — гигантской белковой молекулы, играющей важную роль во множестве физиологических процессов. Учитывая всего две связанные степени свободы (внешнюю конформационную и внутреннюю электронную), мы вводим гамильтониан одиночного рианодинового канала, относящийся к классу спинбозонных гамильтонианов. Соответствующие уравнения движения являются нелинейной пятимерной динамической системой с двумя изолирующими интегралами движения. Гамильтонов хаос в этой системе возникает в результате трансверсального пересечения устойчивого и неустойчивого многообразий сепаратрисы соответствующей интегрируемой системы. Вычисленный максимальный показатель Ляпунова положителен в определенном диапазоне значений управляющих параметров. Вычисленные сечения Пуанкаре демонстрируют типичную картину гамильтонова хаоса с сосуществованием областей регулярного и хаотического движения, соответствующих регулярным и хаотическим колебаниям внутреннего состояния рианодинового канала. Численно обнаружена и объяснена перемежаемость этих колебаний, вызванная эффектом «прилипания» траекторий к границам островов регулярного движения в фазовом пространстве. Таким образом, даже одиночный рианодиновый канал способен работать в различных режимах (регулярном, хаотическом и слабо хаотическом) в зависимости от величины управляющих параметров.