温度对微环DNA拓扑结构的影响及DNA表面凝聚机制研究

摘要

环状DNA的拓扑结构及其拓扑结构变化会影响到一系列分子过程。环状DNA不同拓扑状态由其连接数决定，通常使用凝胶电泳实验研究环状DNA的连接数特征。实验结果表明，随着温度的升高，环状DNA的凝胶电泳实验荧光显示带逐渐变宽，表明连接数的分布变宽，其方差变大。此外，DNA在纳米金颗粒、云母片和生物膜表面凝聚对单分子实验有重要应用。因此，对DNA与纳米金颗粒、云母片和生物膜等表面之间的相互作用的研究有重要意义。鉴于此，运用蒙特卡罗模拟方法，研究以上问题物理机制：
　　一、DNA的驻留长度以及扭转刚度对温度有很强的依赖关系，构建温度影响DNA驻留长度的粗粒化蠕虫链模型，探究温度对环状DNA拓扑结构的影响。结果表明，随着温度的上升，微环DNA的连接数与环绕数分布逐渐变宽，连接数方差逐渐变大；温度影响的扭转刚度对环状DNA的拓扑结构影响明显；随长度增长，单位长度的DNA对环绕数、连接数方差的影响先增大后不变，而温度效应在长度较长时则比较明显；在环状DNA长度为900nm时，连接数方差与实验结果相符。
　　二、建立DNA蠕虫棒模型，探究不同温度下环状DNA环绕数分布与连接数分布，对比蠕虫链模型，得出两个模型下的环绕数分布吻合的临界长度随温度变化的相图。结果表明，随着温度的升高，环绕数分布的临界长度不断减小。
　　三、在DNA蠕虫链模型中引入DNA与表面之间相互作用的摩斯势，探究DNA吸附在表面过程中弯折能与摩斯势能和表面曲率半径的竞争关系。结果表明，当摩斯势比较深或表面面曲率半径较大时，DNA可以很好的吸附在球形表面上。

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 环状DNA分子拓扑结构的研究背景及现状

1.3 DNA表面凝聚的研究背景

1.4 本文的研究目的与研究内容

1.5 本文创新点

第二章 基本算法与环状DNA拓扑结构

2.1 蒙特卡洛模拟基本原理

2.2 环状DNA 的拓扑结构

第三章 温度对环状DNA拓扑结构的影响

3.1 引言

3.2 蠕虫链模型

3.3 基于DNA蠕虫链模型计算方法

3.4 基于蠕虫链模型连接数分布计算方法

3.5 结果

3.6 本章小结

第四章 环状DNA蠕虫链模型与蠕虫棒模型比较研究

4.1 引言

4.2 蠕虫棒模型

4.3 基于蠕虫棒模型模拟计算方法

4.4 结果

4.5 本章小结与讨论

第五章 DNA表面凝聚机制研究

5.1 引言

5.2 DNA表面凝聚模型

5.3 DNA表面凝聚计算方法

5.4 结果

5.5 本章小结

第六章 展望

致谢

参考文献

附录

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