DNA动态逻辑回路与静态结构自组装的生物化学应用研究
发布时间：2023-02-01 19:13
DNA纳米技术包括以DNA动态链置换反应为研究对象的动态纳米技术和以形成不同DNA结构为目的的静态纳米技术。利用DNA纳米技术,实现对DNA动态和静态纳米器件构建的过程称之为DNA纳米工程。DNA纳米工程并不强调DNA分子作为遗传信息载体的原有功能,而是将DNA视为一种分子材料,通过合理的序列设计使DNA链按照既定的方式杂交或发生链置换,最终实现信号的传递或者结构的生成。DNA严格的沃森-克里克碱基互补配对规则,序列的可设计性以及功能基团的可定制性为构建一系列基于DNA动态或者静态纳米技术的纳米反应网络或者纳米器件奠定了基础。无论是动态还是静态的DNA纳米技术,在过去的几年里都取得了长足的发展。其中,基于DNA动态杂交和链置换反应的DNA动态纳米技术,经过上个世纪最后几十年对DNA分子杂交热力学性质的摸索和沉淀,终于在本世纪初期开始崭露头角。随着链杂交和链置换动力学研究的逐步深入,人们基于DNA动态纳米技术开发出了DNA逻辑门,DNA分子马达,DNA步行者,DNA逻辑计算网络等诸多功能各异的DNA反应网络。而在DNA静态纳米技术领域,人们在简单DNA双链杂交的基础上,构建出许多复杂精致...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 化学视角下的DNA分子
1.1.1 DNA与纳米工程
1.1.2 DNA的化学合成
1.2 DNA动态逻辑回路
1.2.1 DNA杂交和链置换的热力学及动力学基础
1.2.2 DNA链置换反应与动态逻辑回路
1.3 DNA的结构自组装
1.3.1 DNA催化自组装
1.3.2 DNA杂交自组装
1.3.3 DNA结构辅助自组装
1.4 本论文的研究构想
第2章 熵驱动信标：一种无酶无发夹核酸放大策略的设计与应用研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验步骤
2.3 结果与讨论
2.3.1 熵驱动信标的构建和热动力学计算
2.3.2 目标DNA引发的零背景信号增强
2.3.3 信标系统的热稳定性
2.3.4 单碱基突变的选择性
2.3.5 链呼吸速率和系统选择性的关系
2.3.6 细胞匀浆监测以及信号触发设计
2.4 小结
第3章 内建DNA反应网络的智能原型细胞的构建与免疫模拟研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 实验步骤
3.3 结果与讨论
3.3.1 原型细胞中AIRS工作机理的分步阐述
3.3.2 AIRS构建
3.3.3 人工病原体和原型细胞的表征
3.3.4 装载效率
3.3.5 人工病原体侵染和病原体DNA的转运
3.3.6 原型细胞中的AIRS
3.4 小结
第4章 DNA步行者探针用于监测活细胞膜上动态瞬时的分子碰撞
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 实验步骤
4.3 结果与讨论
4.3.1 DNA探针的表征
4.3.2 DNA探针的运动
4.3.3 通过设计DNA竞争游戏来研究膜脂分子碰撞取的向性
4.3.4 膜脂分子碰撞速率的计算
4.3.5 细胞膜上每种脂分子的有效浓度以及脂分子扩散面积估算
4.3.6 DNA探针用于研究膜蛋白分子的碰撞速率
4.4 小结
第5章 树枝状DNA催化自组装复合物用于有效的基因沉默
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 实验仪器
5.2.3 实验步骤
5.3 结果与讨论
5.3.1 DNA树枝状复合物的组装与表征
5.3.2 DNA树枝状复合物的细胞选择性
5.3.3 DNA树枝状复合物作为载体的si RNA基因沉默
5.4 小结
第6章 金属交联的DNA胶束：球面合成，结构阐明以及细胞内在化研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂
6.2.2 实验仪器
6.2.3 实验步骤
6.3 结果与讨论
6.3.1 铜交联的DNA胶束
6.3.2 银交联的DNA胶束
6.3.3 金交联的DNA胶束
6.3.4 标准电极电势的计算
6.3.5 金属交联的DNA胶束探针
6.3.6 铜交联的双链DNA胶束
6.4 小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3734391
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 化学视角下的DNA分子
1.1.1 DNA与纳米工程
1.1.2 DNA的化学合成
1.2 DNA动态逻辑回路
1.2.1 DNA杂交和链置换的热力学及动力学基础
1.2.2 DNA链置换反应与动态逻辑回路
1.3 DNA的结构自组装
1.3.1 DNA催化自组装
1.3.2 DNA杂交自组装
1.3.3 DNA结构辅助自组装
1.4 本论文的研究构想
第2章 熵驱动信标：一种无酶无发夹核酸放大策略的设计与应用研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验步骤
2.3 结果与讨论
2.3.1 熵驱动信标的构建和热动力学计算
2.3.2 目标DNA引发的零背景信号增强
2.3.3 信标系统的热稳定性
2.3.4 单碱基突变的选择性
2.3.5 链呼吸速率和系统选择性的关系
2.3.6 细胞匀浆监测以及信号触发设计
2.4 小结
第3章 内建DNA反应网络的智能原型细胞的构建与免疫模拟研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.2.3 实验步骤
3.3 结果与讨论
3.3.1 原型细胞中AIRS工作机理的分步阐述
3.3.2 AIRS构建
3.3.3 人工病原体和原型细胞的表征
3.3.4 装载效率
3.3.5 人工病原体侵染和病原体DNA的转运
3.3.6 原型细胞中的AIRS
3.4 小结
第4章 DNA步行者探针用于监测活细胞膜上动态瞬时的分子碰撞
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 实验仪器
4.2.3 实验步骤
4.3 结果与讨论
4.3.1 DNA探针的表征
4.3.2 DNA探针的运动
4.3.3 通过设计DNA竞争游戏来研究膜脂分子碰撞取的向性
4.3.4 膜脂分子碰撞速率的计算
4.3.5 细胞膜上每种脂分子的有效浓度以及脂分子扩散面积估算
4.3.6 DNA探针用于研究膜蛋白分子的碰撞速率
4.4 小结
第5章 树枝状DNA催化自组装复合物用于有效的基因沉默
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 实验仪器
5.2.3 实验步骤
5.3 结果与讨论
5.3.1 DNA树枝状复合物的组装与表征
5.3.2 DNA树枝状复合物的细胞选择性
5.3.3 DNA树枝状复合物作为载体的si RNA基因沉默
5.4 小结
第6章 金属交联的DNA胶束：球面合成，结构阐明以及细胞内在化研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂
6.2.2 实验仪器
6.2.3 实验步骤
6.3 结果与讨论
6.3.1 铜交联的DNA胶束
6.3.2 银交联的DNA胶束
6.3.3 金交联的DNA胶束
6.3.4 标准电极电势的计算
6.3.5 金属交联的DNA胶束探针
6.3.6 铜交联的双链DNA胶束
6.4 小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3734391
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