功能化G-四链体在生物传感和逻辑运算中的应用研究
发布时间：2022-01-06 03:21
DNA,又称脱氧核糖核酸,是一种重要的生命基础分子,广泛存在于大多数植物,动物细胞,微生物和生物体内。DNA碱基不同的排序组成不同的遗传指令,以引导生物遗传、生物发育与生命机能运作。随着科学研究的发展,DNA的作用和功能远远超出了人们最初发现这种遗传物质时的认识。由于DNA具有特异性识别能力、可预测性、可程序化和结构多态性等优点,被视为最有潜力的材料之一,广泛应用于特定目标的识别、复杂纳米结构和DNA分子机器的构建、数据存储、逻辑运算等。本论文利用DNA G-四链体作为主要的工作单元,构筑传感界面,改变荧光染料所处的微环境,探究其与其它发光物质如染料和银纳米簇等之间信号传导机制,并基于以上新发现构建一系列传感器和执行一系列逻辑运算功能。具体内容如下:1.我们通过层层组装的策略构筑传感表面,利用G-四链体（G4）形成过程中的结构变化实现Pb2+传感。以聚乙烯亚胺和聚胸腺核酸作为中介将富含鸟嘌呤的核苷酸连接在双偏振极化干涉仪（DPI）芯片表面,从而构筑传感界面;再利用铅离子与富含鸟嘌呤的DNA的特异性结合,引发DNA链的构象由单链变为四链体;DPI可实时记录这一构象变化过程,从而构建了一个...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．脱氧核糖核昔酸（Ａ）与四种碱基（Ｂ）的结构
１．１．２．１单链结构??多个核苷酸单元首尾通过磷酸二酯键相连形成的无分支多聚体就是单链结??构，如图１－２。磷酸二酯键连接相邻两个核苷酸的五碳糖的３’－轻基酯化和５’－羟??基酯化位点。磷酸二酯键和戊糖不断重复相连构成了?ＤＮＡ的磷酸骨架，同时磷??酸二酯键的形成使ＤＮＡ具有方向性。整条ＤＮＡ链中，露出磷酸基团的一端被??称为ＤＮＡ的５’端，而另一端游离出五碳糖上羟基的一端被称为３’端。ＤＮＡ两??端的基团也是实现ＤＮＡ功能化的关键。除了规律排列的磷酸骨架，碱基无序且??多样的组合使得ＤＮＡ能够储存丰富的遗传信息，指导ＲＮＡ转录和蛋白质的合??成。??ＮＭ２??〇６。??０＝１?〇—｜?ｐ??１?Ｍ??Ａ??〇?＿＿＿?ｉ?＾??０?Ｈ??ｏ＝ｐ—〇－??１??ｏ??图１－２．?ＤＮＡ单链结
基位于内侧，通过氢键相结合。中轴线与碱基平面垂直，与糖环平面平行；（３）??双链间遵循碱基互补配对的原则。Ａ和Ｔ互补配对，形成两个氢键，Ｃ和Ｇ互??补配对，形成三个氢键（图１－３）；?（４）顺长轴方向两个相邻核苷酸之间的距离为??０．３４?ｎｍ，沿中心轴方向，每１０个核苷酸可以转一周，因此双链螺旋的螺距为３．４??ｎｍ；?（５）两条链配对偏向一侧，在空间上形成大沟和小沟；（６）?ＤＮＡ双螺旋稳??定的结构需要两条链间互补碱基的氢键和碱基平面间的堆积力维系［１］。??。’、。．Ｈ?Ｈ?＼ｈ??图１－３．?ＤＮＡ双链结构平面示意图。??１．１．２．３?Ｔｒｉｐｌｅｘ?ＤＮＡ?结构??Ｔｒｉｐｌｅｘ?ＤＮＡ是ＤＮＡ在双链基础上借助第三条ＤＮＡ链形成的一种超分子??ＤＮＡ组装体［２］。第三条ＤＮＡ的碱基与Ｗａｓｔｏｎ－Ｃｒｉｃｋ双链大沟槽中的碱基对通过??氢键相互作用组装成Ｔｒｉｐｌｅｘ?ＤＮＡ。其基本结构单位为三碱基体系，三碱基体系??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铅离子诱导PS2.M构象改变特性及其氡非标记比色传感检测新方法[J]. 刘红文,季颖,宋春丽,田刚,李诗雅,杨桂英,吕昌银. 分析化学. 2018(05)
[2]锌、镉、铅离子在原位铋修饰掺硼金刚石薄膜电极上的传感分析[J]. 高成耀,佟建华,边超,孙楫舟,李洋,王晋芬,龚顺,惠允,徐钰豪,王晓青,谢虎成,夏善红. 分析化学. 2018(02)
[3]基于纳米金与纳米银簇间表面等离子增强能量转移效应特异性检测microRNA[J]. 王红亚,尹斌成,叶邦策. 分析化学. 2017(12)
[4]基于双重猝灭原理的分子信标定量检测凝血酶[J]. 翟琨,李奉权,史伯安,向东山. 分析化学. 2017(10)
[5]基于石墨烯信号放大策略的胆固醇分子印迹电化学传感器研究[J]. 白慧萍,王春琼,曹秋娥. 分析化学. 2017(10)
[6]基于主客体竞争模式的凝血酶适配体传感器的研究[J]. 姚雪莲,陈查丹,张晶,崔汉峰,林艳,洪年,何玲玲,孔德荣,樊浩,程林. 分析化学. 2017(10)
[7]基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器[J]. 刘晨光,王久军,张兴平,杨华林. 分析化学. 2017(02)
[8]采用X射线衍射解析人鸟嘌呤核苷酸解离刺激因子（RalGDS）Ras结合结构域的空间结构[J]. 黄雪英,雷明,沈阳,张巍,刘艳丽,刘珂,赵浩斌,祁超. 分析化学. 2015(06)
本文编号：3571626
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．脱氧核糖核昔酸（Ａ）与四种碱基（Ｂ）的结构
１．１．２．１单链结构??多个核苷酸单元首尾通过磷酸二酯键相连形成的无分支多聚体就是单链结??构，如图１－２。磷酸二酯键连接相邻两个核苷酸的五碳糖的３’－轻基酯化和５’－羟??基酯化位点。磷酸二酯键和戊糖不断重复相连构成了?ＤＮＡ的磷酸骨架，同时磷??酸二酯键的形成使ＤＮＡ具有方向性。整条ＤＮＡ链中，露出磷酸基团的一端被??称为ＤＮＡ的５’端，而另一端游离出五碳糖上羟基的一端被称为３’端。ＤＮＡ两??端的基团也是实现ＤＮＡ功能化的关键。除了规律排列的磷酸骨架，碱基无序且??多样的组合使得ＤＮＡ能够储存丰富的遗传信息，指导ＲＮＡ转录和蛋白质的合??成。??ＮＭ２??〇６。??０＝１?〇—｜?ｐ??１?Ｍ??Ａ??〇?＿＿＿?ｉ?＾??０?Ｈ??ｏ＝ｐ—〇－??１??ｏ??图１－２．?ＤＮＡ单链结
基位于内侧，通过氢键相结合。中轴线与碱基平面垂直，与糖环平面平行；（３）??双链间遵循碱基互补配对的原则。Ａ和Ｔ互补配对，形成两个氢键，Ｃ和Ｇ互??补配对，形成三个氢键（图１－３）；?（４）顺长轴方向两个相邻核苷酸之间的距离为??０．３４?ｎｍ，沿中心轴方向，每１０个核苷酸可以转一周，因此双链螺旋的螺距为３．４??ｎｍ；?（５）两条链配对偏向一侧，在空间上形成大沟和小沟；（６）?ＤＮＡ双螺旋稳??定的结构需要两条链间互补碱基的氢键和碱基平面间的堆积力维系［１］。??。’、。．Ｈ?Ｈ?＼ｈ??图１－３．?ＤＮＡ双链结构平面示意图。??１．１．２．３?Ｔｒｉｐｌｅｘ?ＤＮＡ?结构??Ｔｒｉｐｌｅｘ?ＤＮＡ是ＤＮＡ在双链基础上借助第三条ＤＮＡ链形成的一种超分子??ＤＮＡ组装体［２］。第三条ＤＮＡ的碱基与Ｗａｓｔｏｎ－Ｃｒｉｃｋ双链大沟槽中的碱基对通过??氢键相互作用组装成Ｔｒｉｐｌｅｘ?ＤＮＡ。其基本结构单位为三碱基体系，三碱基体系??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]铅离子诱导PS2.M构象改变特性及其氡非标记比色传感检测新方法[J]. 刘红文,季颖,宋春丽,田刚,李诗雅,杨桂英,吕昌银. 分析化学. 2018(05)
[2]锌、镉、铅离子在原位铋修饰掺硼金刚石薄膜电极上的传感分析[J]. 高成耀,佟建华,边超,孙楫舟,李洋,王晋芬,龚顺,惠允,徐钰豪,王晓青,谢虎成,夏善红. 分析化学. 2018(02)
[3]基于纳米金与纳米银簇间表面等离子增强能量转移效应特异性检测microRNA[J]. 王红亚,尹斌成,叶邦策. 分析化学. 2017(12)
[4]基于双重猝灭原理的分子信标定量检测凝血酶[J]. 翟琨,李奉权,史伯安,向东山. 分析化学. 2017(10)
[5]基于石墨烯信号放大策略的胆固醇分子印迹电化学传感器研究[J]. 白慧萍,王春琼,曹秋娥. 分析化学. 2017(10)
[6]基于主客体竞争模式的凝血酶适配体传感器的研究[J]. 姚雪莲,陈查丹,张晶,崔汉峰,林艳,洪年,何玲玲,孔德荣,樊浩,程林. 分析化学. 2017(10)
[7]基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器[J]. 刘晨光,王久军,张兴平,杨华林. 分析化学. 2017(02)
[8]采用X射线衍射解析人鸟嘌呤核苷酸解离刺激因子（RalGDS）Ras结合结构域的空间结构[J]. 黄雪英,雷明,沈阳,张巍,刘艳丽,刘珂,赵浩斌,祁超. 分析化学. 2015(06)
本文编号：3571626
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