DNA分子在微纳米通道的分子动力学模拟
分子动力学论文 T型微-纳米通道论文 DNA电泳现象论文 熵受限论文 能垒论文
论文详情
模拟DNA电泳现象有助于DNA (Deoxyribonucleic Acid)分离装置的设计,本文采用混合粗粒化分子动力学方法(Coarse-Grained Hybrid Molecular Dynamics, CGH-MD)模拟了长链DNA分子在电场作用下穿越T型微-纳米通道的电泳过程。模拟了不同长度的DNA链在T型微-纳米通道中的迁移率随外加电场强度的变化;计算了不同长度DNA链在同一电场作用下穿越T型微-纳米通道过程中的能量变化;模拟了链长N分别为50,100,200,300的DNA链在同一外加电场作用下的电泳现象;分别模拟了纳米通道长度和深度的改变对DNA链迁移速率的影响。研究结果表明:在同一外加电场作用下,长链DNA的迁移率比短链DNA大,且DNA链的平均迁移率随外加电场的增强而增大并最终达到饱和状态。发现DNA链需要克服一个自由能壁垒才能从深通道进入浅通道,且短链DNA进入浅通道需要跨越的自由能壁垒远大于长链。模拟还发现DNA的电泳过程可以由靠近时间Tapp’激活时间Tact和穿越纳米通道时间Tacross三个时间段来描述,并且这三个时间段的长短与DNA链长有关,其中靠近时间Tapp和激活时间tact随DNA链长的增加而减小,而穿越纳米通道时间Tacross随链长非线性增大。我们还发现随着纳米通道长度和深度的增大,DNA链的迁移速率出现了涨落情况,表明选择恰当的T型微-纳米通道尺寸,能大大提高其对不同链长DNA的分离效率。本文对研究长链DNA穿越熵受限通道的动力学过程以及正确解释Han等人实验结果具有一定的指导和参考意义。
摘要 | 第1-5页 |
Abstract | 第5-8页 |
引言 | 第8-10页 |
1 文献综述 | 第10-17页 |
·课题的提出及研究背景 | 第10-11页 |
·模拟DNA运动的方法简介 | 第11-12页 |
·蒙特卡罗计算法 | 第11页 |
·布朗动力学模拟 | 第11-12页 |
·耗散粒子动力学模拟 | 第12页 |
·分子动力学模拟 | 第12页 |
·分离DNA链的国内外研究现状 | 第12-15页 |
·本文主要研究内容 | 第15-17页 |
2 电动现象及分子动力学模拟 | 第17-27页 |
·电动现象 | 第17-19页 |
·分子动力学模拟的原理 | 第19-20页 |
·分子动力学模拟细节 | 第20-25页 |
·势能模型的设定 | 第20页 |
·对比单位 | 第20-21页 |
·系统初始化 | 第21页 |
·周期性边界条件 | 第21-22页 |
·选取积分步长和循环次数 | 第22页 |
·截断势能与Verlet表列 | 第22-24页 |
·温度控制 | 第24-25页 |
·运动方程的积分算法 | 第25页 |
·宏观物理量的统计 | 第25页 |
·分子动力学模拟流程 | 第25-26页 |
·本章小节 | 第26-27页 |
3 自由体系中溶剂分子的密度分布及自扩散系数 | 第27-29页 |
·水分子的密度分布 | 第27页 |
·水分子的自扩散系数 | 第27-28页 |
·本章小节 | 第28-29页 |
4 T型微-纳米通道中DNA链运动的分子动力学模拟 | 第29-39页 |
·DNA链在微-纳米通道中基于熵变化的分离机制 | 第29-31页 |
·计算模型 | 第31-35页 |
·T型微-纳米通道模型 | 第31-33页 |
·粒子的运动方程 | 第33-35页 |
·T型微-纳米通道中电场的计算 | 第35-37页 |
·本章小节 | 第37-39页 |
5 计算结果及讨论 | 第39-52页 |
·T型微-纳米通道中离子的分布 | 第39-40页 |
·DNA链穿越T型微-纳米通道过程中的构象变化 | 第40-42页 |
·DNA链穿越T型微-纳米通道过程中的轨迹 | 第42-43页 |
·外加电场对DNA链穿越T型微-纳米通道的影响 | 第43-44页 |
·不同链长的DNA在T型微-纳米通道中的相对迁移率变化 | 第44-45页 |
·DNA链在熵受限通道内迁移过程中的能量变化 | 第45-47页 |
·DNA链穿越T型微-纳米通道的时间随链长的变化 | 第47-48页 |
·T型微-纳米通道内电渗流对DNA链迁移的影响 | 第48-49页 |
·纳米通道长度及深度对DNA链迁移速率的影响 | 第49-51页 |
·本章小节 | 第51-52页 |
结论 | 第52-53页 |
参考文献 | 第53-57页 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 | 第57-58页 |
致谢 | 第58-59页 |
论文购买
论文编号
ABS536382,这篇论文共59页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付
17.7。
不是会员,
注册会员!
会员更优惠
充值送钱!
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付
29.5。
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文