环境因素及几何受限对DNA凝聚影响的模拟研究

摘要

DNA分子作为生物界中的重要遗传物质，其性质一直以来都备受关注。目前实验表明，诸如温度、拥挤效应对DNA分子相关性质影响显著。例如，温度升高能够促进DNA凝聚，拥挤效应可以直接导致DNA凝聚。但是温度对DNA凝聚促进作用的机制及拥挤效应对高价反离子导致的DNA凝聚过程影响均有待于进一步认识。鉴于此，利用蒙特卡洛模拟方法，开展以下工作： （1）温度对DNA分子凝聚过程的影响。将温度对DNA分子驻留长度的影响整合到DNA分子凝聚的强关联模型中，探究温度对DNA凝聚单分子实验过程的影响，得到与单分子实验吻合的结果。拉力较小时，DNA发生凝聚过程，随着温度升高DNA凝聚越来越紧凑。 （2）在de Gennes 和 Odijk交叉区域系统地研究了拥挤效应对DNA凝聚过程的影响。利用DNA凝聚强关联模型表征DNA分子，与球状粒子受限于形状因子不同的受限空间，结果表明，拥挤效应显著促进DNA凝聚过程，球形受限的情况下，随着球形粒子体积分数增加，DNA分子由最初的线团状态逐步凝聚为面包圈结构，进一步转变为棒状结构，最后完全凝聚，而且临界体积分数与球形粒子直径呈正比；随着形状因子增加，在胶囊形受限体系中，拥挤效应对DNA凝聚的促进作用较为复杂，一旦形状因子大于1.6，随着体积分数的增加，DNA由完全凝聚状态逐渐转变为棒状结构，主要源于球形粒子重排，导致实际受限空间尺寸满足Odijk条件，从而促使完全凝聚DNA转变为棒状结构；对于恒定半径的情况，临界体积分数反比于形状因子，而恒定长度的情况下，临界体积分数正比于形状因子。

目录

第一个书签之前

摘要

Abstract

1 引言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究目的与研究内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

1.4论文创新及特色

2 理论模型及算法

2.1理论模型

2.1.1蠕虫链模型

2.1.2 DNA分子凝聚模型

2.2算法

2.2.1随机数与伪随机数

2.2.2蒙特卡洛模拟方法

2.2.3抽样统计方法（Metropolis判据）

3 拉力作用下温度对DNA凝聚影响

3.1引言

3.2理论模型

3.3结果与讨论

3.3.1拉力作用下温度对DNA凝聚影响

3.3.2拉力作用下温度对DNA去凝聚影响

3.4本章小结

4 几何受限下排空效应对DNA凝聚影响

4.1引言

4.2理论模型

4.3结果与讨论

4.3.1球形受限拥挤状态下的DNA凝聚相变过程

4.3.2胶囊受限拥挤状态下的DNA凝聚相变过程

4.4本章小结

5 总结以及展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录

致谢