张力作用下的DNA分子破坏机制研究开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

蛋白质-dna相互作用对生命至关重要,并控制着基本的基因组过程,如复制、转录、翻译、剪接和dna修复。稳定性是遗传物质的重要条件之一,只有具备了稳定性才能够使每一种生物生生不息,才能够使每一种性状代代相传。而遗传物质 dna 就具有这一重要特征。dna是脱氧核糖核苷酸 (deoxyribonucleic acid)的简称 ,是主要的遗传物质 ,对遗传信息的储存与传递有着极其重要的作用。1953 年 ,watson 和 crick 利用 x 射线晶体衍射技术成功推测出dna的双螺旋结构口,随后碱基互补配对原则也被提出。早期的单分子实验对单个dna分子的力学行为有了新的认识。细胞通过狭窄的孔隙迁移时,它们会引起dna损伤,并产生基因组变异。实验表明,这种损伤是由变形核中染色质的机械应力引起的dna断裂所致。因此,研究拉伸dna分子在的结构变化将有助于理解蛋白质识别dna和蛋白质与dna之间相互作用的机理。

单分子实验近期的成就通过以直接控制dna分子和其结构特征的方式为dna双螺旋的力学特性的研究投来了曙光。特别的,dna分子双链的弹性效果已被大量的研究,揭示了其独一无二的力学特性,包括非凡的大角度扭转(大约是弯曲的两倍)和在扭转下的自然绷紧行为。大量实验也都演示出其弹性特性与螺旋结构极为相关,例如轴向上升(沿螺旋轴线方向相邻碱基对间的距离)和螺旋重复(每个碱基对螺旋的角度)与那些特定碱基序列、二核苷酸阶梯、中性或带电改进的碱基对小分子的结合相比不同。然而这些产生有趣的双螺旋结构特性的原因依然是难以得知的。利用高分子-纳米粒子粗粒化模型,对高分子纳米复合材料(polymer nano-composites,pnc)的拉伸、压缩及平衡态过程进行分子动力学模拟研究.通过模拟pnc的拉伸及压缩过程,研究纳米粒子大小、质量分数对pnc力学性能的影响及拉伸、压缩过程中pnc体系微观交联网络的变化。

综上所述,对dna分子在张力作用下的破坏研究具有非常深远意义。本课题的目的即是要针对dna有限元仿真并根据有限元仿真的结果与有限元分析的结果进行比较分析,确定影响dna螺旋结构力学性能的主要因素。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容

1. 用有限元软件研究dna分子在受拉情况下的变形。

2. 利用后处理软件分析计算结果。

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3. 研究计划与安排

  1. 阅读dna分子拉伸相关文献,查阅相关的文献不少于15篇,其中外文文献不少于10篇,翻译一篇相关的英文资料,原文应不少于20,000英文印刷符。

    (1-2周)

  2. 学习使用有限元软件;(3-8周)
  3. 使用有限元软件建立dna受拉的模型,进而研究dna分子的破坏机制;(9-12周)
  4. 整理计算结果,撰写毕业论文,字数不少于12000字。

    (13-14周)

  5. 论文答辩。

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    4. 参考文献(12篇以上)


    [1]李宁宁,王雷,刘源,等.高分子纳米复合材料拉伸及压缩的分子动力学模拟[j].《高分子学报》,2014,63(9):1292-1300.

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