用DNA制成的人造分子机器

生物细胞重要的功能都是由生物大分子(核酸和蛋白质)组成的分子机器完成的.科学家向大自然学习,也试图用这些大分子造出人造机器来,以让它们完成特殊的任务.比如,以ＤＮＡ为工具,来排列胶体粒子,引导半导体纳米晶体或金属线的生长,用ＤＮＡ双螺旋手征性转换所产生的机械运动,来制造纳米机器开关等.据2000年8月10日的《Ｎａｔｕｔｅ》杂志报道[1],Ｂｅｌｌ实验室的科学家们发明了也是用ＤＮＡ做成的一种分子机器,如果交替地供给两种互补的ＤＮＡ片段,这种机器就可以像剪刀那样做开合运动.这种分子机器主要由Ａ,Ｂ,Ｃ三种ＤＮＡ片段组成.Ａ的…     

直接测定量级为皮牛顿的力

在2005年对质量的测定可达到10^-21克（仄克）的水平，力的大小在2006年可测到10^-18牛顿（aN）的水平．但在生物细胞实验的领域内，对力的测定并不需要这样高的灵敏度，一般只要达到10^-12牛顿（ON）的水平即可．例如处于运动状态的肌肉，它的蛋白质分子在输送能量时所需的力约为6pN，在室温下将DNA分子拉开的力约为9-20pN，而把DNA分子推至相反的两端则需要65pN的力．按照这种需求，美国Sandia国家实验室的S．Koch博士和他的同事们就沿着这种思路去研制有效测试这一范围的肌肉力作用的传感器．他们称其为Sandia传感器．传感器的核心部分是一根1毫米长，粗为微米大小的弹簧，是利用标准多晶硅显微机械加工过程制作的，弹簧的力学性能是完全遵守经典的胡克定律，即压缩或拉伸弹簧的力等于弹簧的形变长度与弹性系数之积．Sandia传感器中的弹簧，它的弹性系数K～1pN／nm．     

原子力显微镜及其对DNA大分子的应用研究

详细讨论了原子力显微镜的基本原理和针尖－样品间相互作用力，大量实验结果表明，ＡＦＭ这个高分辨成像技术对ＤＮＡ大分子进行应用研究是非常适合的，同时我们也讨论了样品制备方法的改进、成像模式和环境选择等因素对ＤＮＡ大分子ＡＦＭ结果的影响以及ＡＦＭ在ＤＮＡ分子结构研究中的一些局限性。     

随心所欲弯曲DNA分子的方法

2009年8月7日美国和德国科学家在Science上发表题为《Folding DNA into Twisted and Curved Nanoscale Shapes》的论文,宣布发明了一种新的方法,可以在纳米尺度上将DNA分子任意弯曲．这个技术可以用来加工纳米机械零件,包括纳米齿轮、纳米圆环、纳米螺丝管等,应用范围涉及药物注入、光电子学等领域．     

盐离子对DNA延伸力的影响

在Ahsan等给出的描述DNA分子弹性的两状态虫链模型的基础上,考虑到盐离子浓度对静电自由能的影响,得到了延伸力随盐浓度的变化规律,结果表明:在低力和高力范围延伸力受盐浓度的影响较小,相变延伸范围随盐浓度的增加非线性增加,与实验测量一致.     

DNA分子的电导率

自从50年前发现DNA分子的双螺旋结构以来，科学家们一直希望了解DNA分子的复杂结构与其化学及电性质之间的相互关系，其中很重要的一个问题是过去所测定的DNA分子的电导率结果很不一致，它可以表现为绝缘体、半导体、金属和低温下的超导体．     

碱基序列对DNA分子电子结构的影响

将DNA分子看成一维二元随机序列，利用负本征值理论计算其态密度，针对碱基对分布和相对含量等参量，讨论了DNA分子的电子结构.结果表明碱基对分布和相对含量都对电子能态结构影响较大，说明碱基序列对DNA分子的电子结构影响很大. 关键词： DNA分子 电子态密度 碱基对     

光学分子成像技术观察纳流芯片对DNA分子的研究

λ-DNA与荧光染料YOYO-1结合,利用荧光显微技术对DNA分子在毛细现象作用下进入宽40 nm、深60 nm的纳米沟道内,并在其内部被拉伸以及沿沟道移动的情形进行了观察.讨论了DNA分子在沟道内的运动情况.结合光学分子成像技术与该尺寸范围的纳流芯片,将有助于研究生物分子的动力学和静力学性质.     

应用分子梳技术对DNA与组蛋白相互作用的研究

利用分子梳技术对λ DNA和组蛋白的相互作用进行了研究. 通过这种简单有效的方法，我们将λ DNA分子拉伸到26—28 μm，相当于其原长（约162 μm）的16—17倍. 当组蛋白与DNA结合后，DNA分子发生凝聚现象，复合体的拉伸长度明显变短，其峰值分布在10—14 μm之间. DNA 组蛋白复合体的拉伸长度与组蛋白的浓度、与碱基对和荧光染料的比例有显著的关系. 关键词： 分子梳 组蛋白 DNA 荧光显微     

碱基对组分、电极位能及界面耦合对DNA分子I-V特性的影响

在紧束缚近似下,利用传输矩阵方法,计算研究了碱基对组分、金属电极位能及DNA分子与电极耦合强度对DNA分子I-V特征的影响.计算结果表明:由单一碱基对构成的DNA分子的饱和电流强度远大于由两种碱基对按一定组分随机分布的DNA分子的饱和电流强度,且当DNA分子中两种碱基对的含量相等时,其饱和电流强度最小.同时,富含C-G碱基对的DNA分子比富含A-T碱基对的DNA分子的电子输运能力大.金属电极位能对DNA分子电子输运的影响体现在两方面,当偏压较小时,电极位能具有阻碍电荷注入的效果,当偏压较大时     

用单分子技术研究抗癌药物顺铂对DNA结构的影响

文章作者用磁镊与原子力显微镜研究了抗癌药物顺铂对单个DNA分子结构的影响.当顺铂浓度较低时,DNA链变得柔软,驻留长度从～52 nm显著缩短到～15 nm; 当顺铂浓度较高时, DNA表现出凝聚现象.基于单分子拉伸和原子力显微镜（AFM）成像两方面的实验结果,文章作者提出一个顺铂导致的DNA变软(softening)-成环(looping)-缩短(shortening)-凝聚(condensing)模型（简写为SLSC模型）来解释观察到的DNA凝聚,并认为通过远程交联使DNA形成小环结构是铂类抗癌药物作用的重要特征.     

维生素C对紫外线诱发DNA损伤的保护作用

用拉曼光谱探讨维生素C对紫外线诱发DNA损伤的保护作用。测量了小牛胸腺DNA水溶液及其添加微量维生素C并经过9min和30min紫外辐射的拉曼光谱,紫外线的辐射照度为18．68W／m^2。实验结果表明：在浓度为O．2mmol／L的维生素C存在的条件下,全波段的紫外辐射对DNA只造成了轻微的损伤。DNA被保护可能是因为紫外辐射虽然产生了对DNA损伤很大的自由基,但维生素C具有清除自由基的能力。另外由于DNA和维生素C在260nm处对紫外线都有很强的吸收能力,因此也可能是维生素C对紫外线的吸收能力强于DNA,从而保护了DNA。