基于反射干涉光谱技术研究核酸的解链过程

论文摘要

DNA序列在理解生命细胞及其基因组解码产生的功能方面发挥着巨大的作用。目前,DNA序列的检测已广泛应用于医学诊断、生物学研究、食品工业监测和环境监测等许多领域。在DNA序列的检测过程中,DNA分子的捕获效率主要取决于寡核苷酸杂交,而杂交过程会受到解链温度(T_m)的影响,因此确定杂交的T_m可以有效的提高捕获效率,从而提升检测精度。确定寡核苷酸杂交的T_m的方法主要是制备基于表面栓系核酸探针技术的各种生物传感器,目前已有许多基于光学检测手段的生物传感器的研究工作应用于DNA分子的杂交检测。本文设计了一种基于反射干涉光谱(RIFS)技术的新型纳米生物传感器,并以此为基础搭建了集温度控制、分子检测、数据分析于一体的光学检测系统,实现了对核酸解链过程的检测。论文首次以镀金多孔纳米阳极氧化铝为传感器基底用于检测DNA分子的解链过程。通过将寡核苷酸分子与孔的内壁结合,制备了DNA分子探针,并通过温控装置施加均匀温度场研究了DNA分子的解链温度T_m。论文基于自行搭建的系统和自行制备的光学检测系统,研究了不同碱基数目DNA分子的解链过程,揭示了链长对于DNA分子解链温度的影响规律,实验结果与理论数据高度一致。论文还进一步研究了碱基错配和多碱基失配对于解链过程的影响,建立了对于DNA分子解链温度的检测方法。本文搭建的光学检测系统具有优异的热稳定性、理化特性以及优良的生物相容性,其在生物分子研究领域具有巨大潜力和重要应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 基因序列检测
•     1.1.1 序列检测方法
•     1.1.2 解链温度
•   1.2 生物传感器
•     1.2.1 生物传感器原理及分类
•     1.2.2 反射干涉光谱技术
•       1.2.2.1 反射干涉光谱技术的原理
•       1.2.2.2 反射干涉生物传感器的应用
•   1.3 多孔纳米材料的概述
•     1.3.1 多孔纳米材料特性
•     1.3.2 多孔纳米阳极氧化铝的应用
•   1.4 本论文的研究内容及意义
• 第二章 核酸解链的光学检测系统
•   2.1 基于多孔纳米氧化铝生物传感器的光学检测系统
•     2.1.1 系统搭建
•     2.1.2 数据分析原理
•     2.1.3 基底的制备及表征
•   2.2 多孔纳米阳极氧化铝基底
•     2.2.1 多孔纳米阳极氧化铝特性
•     2.2.2 镀金多孔纳米阳极氧化铝热稳定性
•   2.3 本章小结
• 第三章 核酸解链温度研究
•   3.1 样品制备
•     3.1.1 实验材料
•     3.1.2 实验装置
•     3.1.3 实验流程
•       3.1.3.1 多孔纳米氧化铝制备流程
•       3.1.3.2 探针ssDNA分子制备流程
•   3.2 DNA分子解链温度检测
•     3.2.1 空基底与dsDNA分子的光学特性
•     3.2.2 60bpDNA分子解链过程的研究
•   3.3 DNA分子碱基数目对解链过程的影响
•     3.3.1 30bpDNA分子解链过程的研究
•     3.3.2 碱基数目对解链温度的影响规律
•   3.4 本章小结
• 第四章 错配核酸的解链温度研究
•   4.1 实验材料
•   4.2 样品的制备
•   4.3 碱基错配对解链过程的影响
•     4.3.1 30bp链长完全互补与碱基错配DNA分子的解链过程
•     4.3.2 60bp互补和60bp错配的解链过程
•   4.4 多碱基失配解链过程研究
•     4.4.1 60bp非完全互补的碱基失配
•     4.4.2 60bp-15bp和15bp-60bp解链过程研究
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陆瑶

导师: 王凯歌

关键词: 反射干涉光谱,多孔纳米阳极氧化铝,解链温度,碱基错配

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,生物学

单位: 西北大学

分类号: Q523;O433

总页数: 54

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