教師資料查詢 | 類別: 研究報告 | 教師: 周子聰 Zicong Zhou (瀏覽個人網頁)

標題:生物高分子的力學與動力學性質
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
語言中文
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