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《电子科技大学》 2004年
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盐浓度和温度对DNA结构和特性影响的研究

董瑞新  
【摘要】:DNA(deoxyribonucleic acid)是遗传信息的载体,遗传信息由DNA转录给mRNA(message ribonucleotide),然后以之为模板翻译成特定的蛋白质序列,通过蛋白质的加工、修饰形成一定的空间构象(conformation),以执行各种生物功能。DNA及其合成材料的优良弹性使其成为制作刚性的分子手柄、操纵其他分子的理想材料,可以作为纳米器件的基本单元而引起广泛的研究兴趣。DNA的独特结构和优良性能在生物、医学、材料等学科有着巨大的应用潜力。DNA的分子结构和特性与环境因素(例如温度、湿度、pH值、溶液的盐浓度等)密切相关, 当环境条件改变时,碱基的堆积、氢键相互作用以及磷酸基团之间的斥力都将随之改变。为了深入研究DNA的特性,本论文研究了盐浓度和温度对DNA结构和特性的影响,得到了一系列有价值的研究成果。 1) 首先简单描述了DNA的结构特点以及环境因素对其结构转变的影响,然后介绍了单分子操纵技术在DNA特性研究中的最新进展。 2) 分析了DNA分子受到外力作用时氢键的变化以及盐浓度对氢键和堆积作用能的影响,通过阳离子和DNA磷酸根之间的静电相互作用,对描述氢键的Morse势和堆积作用的范德瓦尔斯势进行了相应的修正,导出了盐浓度对氢键和堆积作用影响的表达式,给出了与盐浓度有关的DNA的弹性模型,得到了力-延伸曲线随盐浓度的变化规律:随着盐浓度的增加,延伸相变力非线性增加。同时还得到了折叠角分布随盐浓度的变化规律:对特定的相变延伸力,盐浓度较高时,分布曲线主要集中在 左右,分子处于B状态;随着盐浓度的降低,B状态的几率减小,S状态的几率增大;盐浓度减小到一定程度时,分布曲线主要集中在 左右,分子处于S状态;盐浓度的降低使B-S的转变更加容易。 3) 创新性地给出了与盐浓度有关的非线性哈密顿模型并研究了熔解(melting)相变特性,得到DNA的比热、熵以及变性(denaturation)温度与盐浓度的关系。通过进一步考虑主链格点振动的相互作用能,给出DNA的非线性动力学模型,讨论了盐浓度对DNA变性相变产生的影响,得到了描述界面运动的扭结孤波和相变力随盐浓度的变化规律。结果表明:相变与盐浓度、温度密切相关,溶剂离子改变了DNA的热动力学特性,变性温度随盐浓度的增加而增 WP=7 加;扭结孤波的宽度随盐浓度的增加而减小;DNA变性所需要的能量随盐浓度的增加而增加,相变力随之增加,盐浓度越高越不容易变性。 4) 利用拉曼光谱测量了DNA、胶原蛋白的温度效应。对DNA的拉曼光谱测量发现,几乎所有谱线强度随温度的变化都具有相同的规律,并从中得到了位于38℃、82℃的两个峰,其中82℃的相变峰与DSC(differential scanning calorimetry)的测量结果一致,38℃的峰与DNA的功能活跃区有关,在低温区没有发现相变点。当温度变化时,碱基、磷酸根等特征振动不同程度的受到影响,谱线强度和频率随温度呈非线性变化。在所有振动模式中,碱基的特征振动受到温度的影响最大,说明碱基的堆积程度与温度的变化密切相关。除了磷酸根的谱线1101cm-1以外,其余出现频率变化的谱线均随温度的升高向低波数移动,温度变化导致多数特征谱线的移动主要集中在变性的起始点70℃左右。 胶原蛋白在不同温度的拉曼光谱表明:当温度升高时,多数谱线向低波数移动,谱线1003 cm-1的波数基本保持不变,波数为1302 cm-1的谱线明显向高波数移动。通过拉曼谱线强度的温度依赖性得到了位于0℃、42℃、68℃和90℃的4个峰,其中42℃、68℃分别与DSC和SHG(second harmonic generation)的测量结果一致;0℃的峰与冰冻密切相关,90℃的峰与胶原的二级结构被破坏有关,这两个峰在其他文献中未见报道。 5) 测量了不同激发光源下红细胞的拉曼光谱,发现红细胞的拉曼谱具有明显的共振特性。通过结肠癌、乳腺癌细胞与对应的正常细胞拉曼光谱的对比,发现癌细胞的拉曼谱线强度和频率与癌细胞的状态有着明显的关系;由于细胞癌变,DNA的两个磷酸骨架峰782cm-1和1084cm-1明显减弱,说明DNA的磷酸骨架有一定的断裂,导致癌细胞的分裂繁殖失去有效的控制。癌细胞的拉曼谱线特征为癌症诊断和治疗提供了有力的实验依据。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q52

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【参考文献】
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1 王杰芳,王进,杨柳,刁振奇,李富广;电离辐射质粒pUC18 DNA结构变化的傅里叶变换拉曼光谱分析[J];光谱学与光谱分析;2002年02期
2 孙传文,徐怡庄,孙开华,吴奇光,李维红,许振华,吴瑾光;中红外光纤技术用于腮腺肿瘤诊断的研究[J];光谱学与光谱分析;1996年05期
3 许以明,杨红英,张志义;竹红菌乙素敏化的人红细胞膜结构光损伤的Raman光谱特征[J];中国科学C辑;1999年02期
4 计亮年,张黔玲,刘劲刚;生物医学中DNA的结构、构象、作用机制及其生物功能的研究进展[J];中国科学B辑;2001年03期
5 孙雪光,曹恩华,秦静芬,何裕建;双链、三链、四链DNA与溴乙锭相互作用的荧光研究[J];中国科学B辑;1998年06期
6 余多慰,柯惟中,陈宜峰;DNA构象研究中脱氧核糖拉曼信号的作用[J];化学物理学报;1995年06期
7 赵红霞,许以明,张志义;竹红菌乙素及其溴代物对DNA结构光敏损伤的Raman光谱[J];科学通报;1998年09期
8 李辉,韩宝善;原子力显微镜观测并切断在Si表面拉直的DNA分子[J];科学通报;2003年07期
9 赵愉,张骥华,徐祖耀;马氏体相变中的孤立子[J];上海交通大学学报;2000年03期
10 董瑞新,闫循领,庞小峰,刘盛纲;盐对DNA相变影响的非线性特性研究[J];物理学报;2003年12期
【共引文献】
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1 张青棋;光合作用认识史[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年04期
2 李永富;钟为章;马金生;蒋立凤;;复合酶对沙门氏菌杀灭作用的研究[J];安徽农业科学;2006年05期
3 孙江华;由人发制备胱氨酸的工艺研究[J];氨基酸和生物资源;2003年02期
4 孙江华;人发制备胱氨酸水解液中回收HCl的工艺研究[J];氨基酸和生物资源;2003年03期
5 吴传茂,吴周和,石勇;从必需氨基酸看发芽薏苡饮料的营养价值[J];氨基酸和生物资源;1998年03期
6 黄丽,战仁波,姜志国,谢晓芳;纳米SiO_2改性UHMWPE性能的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年03期
7 梁麦林,袁兵;分回路中有电阻时电感耦合电路的量子涨落[J];北京理工大学学报;2002年06期
8 文镜,金宗濂,陈文,周宗俊;榆黄蘑对小鼠血乳酸、血尿素、乳酸脱氢酶影响的实验研究[J];北京联合大学学报;1994年01期
9 邱俊强,冯美云;大强度训练对大鼠红细胞糖酵解代谢及2,3-二磷酸甘油酸的影响[J];北京体育大学学报;2004年03期
10 刘永春,胡之德;药物与蛋白质相互作用的荧光光谱法研究概述[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2005年01期
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1 张艳;韩爱云;黄仁录;;日粮中添加不同水平菊粉对肉鸡胆固醇的影响[A];河北省畜牧兽医学会2004年学术年会论文集[C];2004年
2 韩颖;邵桢;肖亚飞;刘春雨;张喜和;王兆民;;六氢吡啶在银表面吸附方式的研究[A];第十四届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2007年
3 段晓伟;赵云龙;曾错;徐晓倩;秦芬;成永旭;;交配对瘤背石磺两性囊及其相关器官发育与变化的作用[A];2006年上海市动物学会学术年会论文集[C];2006年
4 徐祖耀;;材料相变的孤立子理论[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
5 马福昌;吕迎春;;金属支架对BLM的K~+离子敏感特性的影响[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
6 陈黎明;易卫平;;期权定价新思路:量子金融观点[A];第八届中国管理科学学术年会论文集[C];2006年
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1 周成勇;多胺类金属配合物的合成、表征及其与DNA作用的研究[D];山西大学;2007年
2 夏会龙;植物对有机农药的吸收与污染修复研究[D];浙江大学;2002年
3 申烨华;重组人γ-干扰素生产工艺优化及α-糜蛋白酶复性研究[D];西北大学;2001年
4 罗权舟;整体柱材料的制备及其在生物分离分析中的应用[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
5 朱海;健骨二仙丸防治骨质疏松症机理及蛋白质组研究[D];广州中医药大学;2002年
6 黄光速;聚硅氧烷/聚丙烯酸酯阻尼材料的合成及性能研究[D];四川大学;2002年
7 杨其;用光散射方法研究PS/SAN共混体系在静态和动态剪切场中的相行为[D];四川大学;2002年
8 罗正鸿;D_4/APAEDMS本体开环共聚及其数学模拟[D];浙江大学;2003年
9 凌君;新型稀土催化剂催化开环聚合及Monte Carlo模拟研究[D];浙江大学;2002年
10 黄宇彤;酒精浓醪发酵菌种选育及发酵条件的优化[D];天津科技大学;2002年
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1 何晓燕;原子力显微镜观测DNA分子在几种基底表面的吸附及扩展[D];西北师范大学;2005年
2 汪乐余;半导体纳米荧光探针的合成、表征及应用[D];安徽师范大学;2002年
3 陈宇春;固载表面的毛细流定向组装及其在生物环境化学分析中的应用研究[D];西南师范大学;2003年
4 王慧玲;蟋蟀精子体外获能及顶体反应的研究[D];陕西师范大学;2000年
5 李玉强;丝状真菌β-半乳糖苷酶的研究[D];天津轻工业学院;2000年
6 姚中铭;天然色素栀子黄提取、精制工艺及稳定性的研究[D];天津轻工业学院;2000年
7 张锦芳;D-核糖生产菌株的选育——D-葡萄糖脱氢酶与D-核糖产量关系的研究[D];天津轻工业学院;2000年
8 罗玉辉;蛋白质分子中能量传递新理论有关问题的计算机模拟[D];电子科技大学;2000年
9 苏蕾;海洋生物碘钙的应用研究[D];山东师范大学;2000年
10 张英君;脱盐咸鸭蛋蛋清的水解规律研究[D];浙江大学;2001年
【同被引文献】
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1 徐又一,陈元胜,徐志康;光电导性聚酰亚胺的研究(Ⅲ)含咔唑、酞菁铜聚酰亚胺LB膜的制备及其光电导性能[J];功能材料;1997年06期
2 朱杰,孙润广;LB膜技术在生命科学中的应用研究[J];生命科学仪器;2005年01期
3 胡军,周丽绘,李鸿宁,李万鑫,刘洪来,胡英;Gemini表面活性剂联接基团对合成硅基介孔材料结构的影响[J];物理化学学报;2005年11期
4 杨燕;刘永兵;蒲万芬;胡琴;周明;赵金洲;;双子表面活性剂的研究进展[J];油气地质与采收率;2005年06期
【二级参考文献】
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1 甄启雄,叶保辉,刘劲刚,计亮年,王雷;钌多吡啶配合物的合成及插入配体的位阻效应对键合DNA的影响[J];高等学校化学学报;1999年11期
2 李红,蒋雄,王雷,叶保辉,计亮年;Co(phen)_2TATP~(3+)与DNA在旋转金盘金环电极上的相互作用研究[J];高等学校化学学报;2000年07期
3 吴建中,王雷,杨光,曾添贤,计亮年;钌多吡啶配合物的合成及结合DNA的研究[J];高等学校化学学报;1996年07期
4 张红雨,张志义,万谦,王大辉,李美芬;非离子胶束对竹红菌乙素及其溴代物基态和激发态的保护作用[J];感光科学与光化学;1996年02期
5 许以明,李传友,王桂玲;鲱精蛋白与鲱精酮蛋白结构的拉曼光谱研究[J];光散射学报;1997年01期
6 张志义,许以明;光卟啉(YHPD)光敏作用的分子机制——YHPD对蛋白质微观光敏损伤的激光喇曼光谱研究[J];中国科学B辑;1991年06期
7 许以明,张志义,张伟;竹红菌素及其衍生物对脂质体空间结构的微观光敏损伤的Raman光谱特征[J];中国科学C辑;1998年05期
8 许以明,张志义,徐国瑞;治癌药物YHPD对DNA光敏损伤的激光喇曼光谱研究[J];科学通报;1989年19期
9 蒋丽金;竹红菌素的结构、性质、光化学反应及反应机制(Ⅰ)——竹红菌素的结构和性质[J];科学通报;1990年21期
10 计亮年,张黔玲,巢晖;多吡啶配合物在大分子DNA中的功能及其应用前景[J];科学通报;2001年06期
【相似文献】
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1 宋云超;王春海;宁智;;追踪不可压缩两相流相界面的CLSVOF方法[J];农业机械学报;2011年07期
2 董瑞新,闫循领,庞小峰,刘盛纲;盐对DNA相变影响的非线性特性研究[J];物理学报;2003年12期
3 郑远旗 ,樊开明;盐浓度对肝素分子大小及稳定性的影响[J];四川大学学报(自然科学版);1985年01期
4 董瑞新,闫循领,庞小峰;盐离子对双链DNA分子弹性影响的研究[J];原子与分子物理学报;2004年04期
5 董瑞新,闫循领;盐离子对B-DNA到Z-DNA结构转变影响的理论研究[J];物理学报;2004年12期
6 董瑞新,刘盛纲,闫循领,庞小峰;盐离子对DNA延伸力的影响[J];原子与分子物理学报;2004年03期
7 郑金宝,和湖涛;气-液两相界面上的热质传输过程[J];低温工程;1995年01期
8 赵佳;蒋春云;沈晓艳;;拟南芥抗盐突变体筛选中盐浓度的确定[J];现代农业科技;2010年23期
9 谢一青,李志真,杨宗武;pH值、盐浓度及铝离子对菌根菌生长的影响[J];青海农林科技;2001年04期
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1 曹存巍;李若瑜;万喆;刘伟;王晓红;王端礼;Glenn Bulemer;Richard Calderone;;马尔尼菲青霉生理学特性研究[A];第二届全国深部真菌感染学术会议论文集[C];2007年
2 黄惠琴;吕家森;欧阳范献;鲍时翔;;海洋小单孢菌AM105液体发酵生产抗生素的研究[A];中国海洋生化学术会议论文荟萃集[C];2005年
3 冯小艳;耿信鹏;周烨;侯海云;;盐浓度对变性α-淀粉酶在疏水表面上吸附及构象的影响[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
4 何健;李顺鹏;;耐盐降解性菌株A1(Arthrobacter sp.)的分离和特性研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
5 陈洁;林栖凤;;水稻幼苗耐盐性半定量鉴定方法的建立(简报)[A];植物分子育种——第四届全国植物分子育种学术研讨会论文集[C];2004年
6 柴瑜;耿信鹏;彭晶晶;郑长征;;盐浓度对天然核糖核酸酶在疏水表面上吸附稳定性及构象影响的研究[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
7 任川;吴清松;;环路热管蒸发器主芯中渗流和相变传热现象的数学模型和数值模拟[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
8 冯德芹;杨礼富;卢伟东;张博;杨苏声;;达坂喜盐芽孢杆菌(Halobacillus dabanensis)D-8~T在不同盐浓度下生长的蛋白质组学比较分析[A];中国蛋白质组学第三届学术大会论文摘要[C];2005年
9 张鹏;王如竹;;重力作用下HeⅡ-HeⅠ的相变特性[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
10 柴晓杰;王晓庆;靳非;王宇航;王向东;;盐胁迫条件下盐藻的生长及特异表达蛋白的研究[A];东北三省生物化学与分子生物学学会2008年学术交流会论文摘要[C];2008年
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1 孙克年;水产抗应激饲料添加剂[N];江苏农业科技报;2003年
2 杨孝文 任秋凌;喝水多少也有度[N];保健时报;2003年
3 胡军;吃酱腌菜当心亚硝酸盐中毒[N];中国消费者报;2003年
4 卢强;超临界流体干燥法简介[N];广东建设报;2007年
5 本报记者 梁曦 钮晓庆 汪瑾 通讯员 江涛;各路专家综述塑业发展[N];中国化工报;2002年
6 本报记者 瓮晓梅;夏季当厨须当心[N];大众科技报;2001年
7 顾明芳;现代饮食避误区[N];医药经济报;2003年
8 国斌;俄专家称港湾污染加剧海洋生物腐蚀船体[N];北京科技报;2002年
9 兆民;几种冬季施工用材料[N];中国水利报;2003年
10 廖建国;薄钢板开发现状和未来展望③[N];世界金属导报;2003年
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1 董瑞新;盐浓度和温度对DNA结构和特性影响的研究[D];电子科技大学;2004年
2 周骏;多孔介质中胶体行为及其影响效应研究[D];中国海洋大学;2010年
3 郑敬茹;微萃取过程中相界面控制机理研究[D];天津大学;2010年
4 李小燕;低阻Ni/(Ba,Sr)TiO_3复合PTC材料的制备与电性能研究[D];天津大学;2008年
5 陈炳东;油用向日葵对Na~+盐胁迫的生理生化响应及农艺性状表现研究[D];甘肃农业大学;2009年
6 杨飞;片状无机纳米粒子在油/水界面的吸附及其稳定的Pickering乳液[D];山东大学;2007年
7 刘同环;pH和温度双重敏感性的仿生材料——P(DEA-co-MAA)的合成及与一些具有生物活性化合物的相互作用[D];兰州大学;2009年
8 陈卫民;亚硝酸盐对铜绿微囊藻生理特性的影响[D];南开大学;2009年
9 刘炳响;白榆耐盐生理生态机制研究[D];河北农业大学;2012年
10 韩志勇;咸淡水过渡带水敏感性及其应用研究[D];中国海洋大学;2008年
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1 杨燕瑞;大幅振荡剪切(LAOS)对复杂凝胶化体系的研究[D];华南理工大学;2011年
2 秦妍;相界面与对流换热间相互作用的数值模拟[D];大连理工大学;2005年
3 张于卉;两种薄子木属植物的引种栽培及耐盐性研究[D];南京林业大学;2012年
4 刘智微;苏牧2号象草新品种耐盐机制初探[D];南京农业大学;2011年
5 柴美厚;无芯法连续生产空心钢锭过程中相界面控制技术初步研究[D];重庆大学;2005年
6 安雪芹;室温下两相界面法制备量子点及其表征[D];东华大学;2009年
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9 类成龙;Fe-Ni-Ti三元合金体系相界面反应研究[D];中国石油大学;2009年
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