研究報告
| 學年 | 98 |
|---|---|
| 學期 | 1 |
| 出版（發表）日期 | 2010-01-01 |
| 作品名稱 | 生物高分子的力學與動力學性質 |
| 作品名稱（其他語言） | Mechanical and Dynamical Properties of Semiflexible Biopolymers |
| 著者 | 周子聰 |
| 單位 | 淡江大學物理學系 |
| 描述 | 計畫編號：NSC97-2112-M032-003-MY3 |
| 委託單位 | 行政院國家科學委員會 |
| 摘要 | 由於其在許多生物過程中扮演的重要角色，半柔軟的生物高分子的形狀和力學性質近年來吸引了相當多的關注。單分子技術上的進展，也提供了人們直接操控和觀察單個生物分子的彈性性質的強大工具。理論上，經常使用細長桿作為研究生物分子的模型。在我最近的一篇論文中(Phys. Rev. E, in press)，我研究了一根有均勻自發曲率的二維細長桿的形狀及其力學性質。我推導出了細長桿的穩定形狀所滿足的方程式，並求出了其解析解。在有限溫度下，我推導出其配分函數所滿足的微分方程，並且求出了不受外力時配分函數的解析解。在受到很小的外力和很大的外力的情況下，我也求出了細長桿力與伸長的關係。在新的計畫中，我將拓展之前的工作以考慮成圈效應、排斥體積效應、鹼基對的長程關聯的效應，以及在有限溫度下，受到中等外力拉伸時細長桿的彈性性質。 另一方面，螺旋是自然界中最簡單常見的形狀，因此形成螺旋所需的條件，以及螺旋的穩定性和彈性性質，都是相當有趣的問題。在我最近的兩篇論文中[Phys. Rev. E 71, 052801(2005); Modern Physics Letters B21, 1895-1913 (2007)]，我推導出一根具有自發曲率和自發扭曲的細長桿的形狀方程，並且為零溫下螺旋的力學性質提供了一個完整的圖像。在新的計畫裡，我將從靜態和動態兩方面來研究，形成不同於螺旋的其他形狀的條件及其相關的穩定性。我也將研究溫度對螺旋力學性質的影響。 再者，構成生物分子的單體間的交互作用如何導致一個螺旋形狀的機制，是相當重要的基本問題。在絕大多數的模型中，一個最基本的假設就是：「一個等向性的單體交互作用，不足以產生穩定的螺旋。」然而，最近一篇論文的模擬結果顯示，一個等向性的單體交互作用也能導致穩定的螺旋。這兩種模型所產生的螺旋的力學性質的是否有差異，是一個很值得研究的課題。 同時，在基因表達的調控，以及折疊 DNA 進入細胞核等生物過程中，雙股 DNA 分子必須彎折成圈。瞭解 DNA 成圈的基本物理機制，對於這類生物過程的定量描述是必要的。但是到目前為止，各種理論所得到的成圈機率仍然遠低於實驗的觀測值。我將著手研究dsDNA成圈的動力學過程，以及局域性的自發曲率對於成圈機率的影響。 |
| 關鍵字 | 生物高分子; 構形; 彈性性質; 動力學; 序列相關性; 成圈性; Biopolymer; Conformation; Elasticity; Dynamics; Sequence-dependence; Loop formation; Helix |
| 語言 | zh_TW |
| 相關連結 |
機構典藏連結 ( http://tkuir.lib.tku.edu.tw:8080/dspace/handle/987654321/54302 ) |