不同pH值下二价离子对DNA凝聚的影响

论文摘要

DNA凝聚及电荷逆转在生命科学、高分子物理、医学应用等领域中发挥着重要作用。在溶液中,DNA的凝聚依赖于溶液中抗衡离子的化合价,要引起DNA凝聚通常需要化合价大于等于三的阳离子。然而,细胞中最常见的小型抗衡离子,如Na+,K+,Ca2+和Mg2+等小于三的金属阳离子,它们在一般情况下不能使DNA凝聚。我们发现通过改变溶液的pH值,能够使二价金属阳离子导致DNA发生凝聚。我们通过单分子磁镊（MT）实验,明确地证明了通过改变溶液的pH值,可以使Mg2+和Ca2+引起DNA凝聚。当溶液的pH值处于5-8时,二价离子作用后的DNA处于自由舒展状态。当溶液的pH值约为4时,DNA处于不稳定的过渡状态,也就是自由舒展到凝聚态的过渡。当溶液的pH值约为3时,DNA处于稳定的凝聚状态,而此凝聚过程是可逆的,可通过对溶液pH值的调控来完成。同时我们还发现,在低pH下,随着二价离子浓度的增加,DNA的凝聚力（Fc）先增加后减小,发生解凝聚。我们通过原子力显微镜（AFM）也证实了DNA的凝聚形态与pH值的依赖关系。再者我们通过动态光散射实验（DLS）,发现二价抗衡离子引起DNA临界凝聚时的DNA的电泳迁移率约-1.0×10-44 cm2V-1s-1,这对应于约中和DNA的89%的电荷。比曼宁理论二价抗衡离子约中和DNA的88%的电荷多了大约1%,这对于在低pH溶液中通过二价抗衡离子导致DNA凝聚也是有效的。最后我们用Langevin动力学的粗粒化模型模拟pH值对DNA凝聚的影响,发现模拟结果与实验结果一致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1 引言
•   2 研究现状
•   3 论文内容及结构
• 第二章 DNA凝聚的相关理论
•   1 DNA凝聚的相关机制与理论
•     1.1 泊松-玻尔兹曼理论
•     1.2 曼宁理论
• 第三章 实验方法与实验材料
•   1 实验方法
•     1.1 原子力显微镜（AFM）
•     1.2 单分子磁镊（MT）
•     1.3 动态光散射（DLS）
•     1.4 粗粒化模拟
•   2 实验材料
•     2.1 λ-DNA的修饰
•     2.2 磁球液的清洗
•     2.3 溶液及其它实验材料
•   3 样品制备
•     3.1 PBS溶液的配制
•     3.2 PBSA溶液的配制
• 2溶液的配制'>    3.3 Tris缓冲液及M Cl₂溶液的配制
•     3.4 原子力显微镜实验样品制备
•     3.5 单分子磁镊实验样品制备
•     3.6 动态光散射实验样品制备
•     3.7 分子动力学模拟
•   4 本章小结
• 第四章 证明二价抗衡离子导致的DNA凝聚
•   1 引言
•   2 结果与讨论
•   3 本章小结
• 第五章 在极低PH溶液中由二价离子调节的DNA凝聚和电荷中和
•   1 引言
•   2 结果与讨论
•   3 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   1 总结
•   2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高天勇

导师: 王艳伟

关键词: 凝聚,磁镊,原子力显微镜,动态光散射

来源: 温州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 物理学,基础医学,生物医学工程

单位: 温州大学

分类号: O552.6;R312

总页数: 53

文件大小: 5423K

下载量: 38