pBR322质粒DNA的原子力显微镜成象及剪切研究

研究DNA分子间和分子内相互作用力,可以帮助人们了解DNA分子的结构及其功能.由于对这些相互作用力进行直接测量时,不仅需要控制体系的稳定性,同时外加作用力又不能对体系产生影响.因此,目前只是利用X射线,光散射和核磁共振等手段对作用力进行直接的物理或热力学测量.虽然渗透压技术已经应用到DNA双螺旋非特定分子间力的测量,但对于具有特定取向的复杂分子相互作用,就需要在单个分子间进行直接测量.原子力显微镜(AFM)可以检测到10~(-14)N数量级的针尖-样品相互作用力,横向分辨率可达0.01nm,而接触面积只有10nm~2,并且可以在近生理溶液条件下操作,因此它是非常适合研究DNA分子间相互作用力的.事实上,利用AFM研究Biotin-streptavidin体系中的单个分子间相互作用以及DNA双链间的相互作用力已有报道.     

用暗场电镜技术观察DNA分子的超螺旋结构

随着拓扑异构酶的发现和深入研究,人们越来越多地注意到双链DNA分子的超螺旋结构在DNA复制、RNA转录甚至可能在基因表达调控中的重要生物学意义。虽然对于小分子环状DNA,可以通过密度梯度离心的方法分离,进而可经凝胶电泳把超螺旋数不同的分子区分出来,并推算出每个分子的超螺旋数,但核酸电镜技术可以给出更为直观的超螺旋分子的图象,与生化研究手段互相补充,互相印证,从而成为研究超螺旋DNA分子的重要实     

ArF准分子激光作用超螺旋PUC18 DNA的AFM研究

激光对DNA作用的机理研究,国内外尚无定论,有待进一步深入.龚立三等用YGA四倍频激光(265nm,30ps,50mJ)和准分子激光(KrF的248nm,Laser Roman的512nm)处理λ-DNA和λ-DNA/HindⅢ,用紫外分光光度计和琼脂糖凝胶电泳检测,增色效应和拖尾的出现表明DNA的结构键被激光脉冲切断.作者用YAGQ开关二倍频激光(532nm,1.5mJ,20ns)照射λ-DNA/HindⅢ、鱼精 DNA、小牛胸腺DNA和酵母RNA,测定了DNA的UV谱,并讨论了激光辐照导致DNA链断裂的分子机制.到目前为止,尚没见到采用扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)为手段研究激光对DNA作用机理的报道. 我们在文献中报道了AFM观察CO_2激光作用后的质粒DNA和小牛胸腺DNA样品的结果.本文中用ArF准分子激光(193nm,单脉冲能量为220mJ,20ns)作用超螺旋PUC18 DNA,并用AFM获得了它们的结构图象,讨论了激光和DNA的可能作用机理.     

DNA变异结构的扫描隧道显微镜研究

脱氧核糖核酸(DNA)是生命活动的主要遗传物质,它在不同的环境下可以产生结构变化,如经加热处理等会使DNA的舣螺旋发生解旋等变化。 最近有人用扫描隧道显微镜(STM)在人气下直接观察了裸露的B,A,Z-DNA的双螺旋结构和单链DNA的结构,证明了STM是研究核酸结构的有力工具。但经过变性处理     

利用磁镊研究促旋酶与DNA的结合

促旋酶(gyrase)在原核生物的生命活动中扮演着重要的角色,它是已知拓扑异构酶中,唯一能够向DNA引入负超螺旋的酶.本文中,我们利用磁镊(magnetic tweezers)对促旋酶和DNA的相互作用进行了单分子实时观测.实验发现,在不加入ATP时,促旋酶能够同时与两段DNA(G片段和T片段)结合,但这种结合较弱,施加0.7pN的外力就能逐渐破坏两者的结合;但加入高浓度的诺氟沙星后,促旋酶与DNA的结合明显增强,甚至能够抗衡5.9pN的外力.促旋酶还会影响超螺旋的几何尺度:不加入促旋酶时,DNA超螺旋的几何尺度由DNA所受拉力决定,而加入促旋酶后,超螺旋DNA几何尺度变小,并且主要由DNA与促旋酶的相互作用而不再是所受拉力所决定.而且促旋酶与正负超螺旋的结合能力不同,它更容易与正超螺旋结合.同时,发现促旋酶从DNA上解离的时间符合双指数分布.我们提出的模型能够很好地解释这个分布,并与他人提出的模型的结果进行了比较.     

轴向扭转引起的DNA分子构象的屈曲

细胞中的DNA通常存在着超螺旋现象。这与这些高分子的结构受到的约束有关,例如环合、与蛋白体结合等。当一定的超螺旋数存在时,DNA的构象可能表现出两种反应:一种是超螺旋数转化为双螺旋扭转率的变化,但分子的空间构象不变;另一种则是DNA的空间构象发生显著变化。这些现象对于理解DNA在细胞中的组织及功能具有重大意义。     

环状DNA的拓扑手性和拓扑非手性

环状DNA拓扑结构与其功能的关系是近代化学和生物学研究的焦点之一。基于纽     

方铅矿和辉钼矿表面的STM研究

自从Binnig和Rohrer开创了用STM研究物质表面结构的新途径以来,这一方法已迅速应用到各个研究领域,时至今日所获得的成果充分表明,STM是研究物质表面结构强有力的工具。 1988年,Zheng等首次将STM用于矿物表面结构的研究,并获得了令人鼓舞的成果。     

DNA单分子力学及相关生物学

1953年DNA分子双螺旋结构的发现不仅为自然科学研究开辟了全新领域,而且对人类的文化、艺术,乃至人类对自身的理解都起到了巨大的推动作用.正如20世纪初的"相对论"和"量子论"带来了原子能时代和信息时代一样,"基因组"在人们社会生活的方方面面发生着深刻影响,生命科学新时代、大科学的研究格局和潮流正由此而逐步形成.     

煤结构的STM和AFM研究

扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)是Binnig等人于80年代研制成功的新型表面分析仪器.它们具有原子级高分辨率,能够用于实时地观察原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质.将STM和AFM用于煤的研究,迄今为止尚未见报道.煤的主体由复杂的高分子化合物组成,结构极不均一.通过成像技术,在无降解的前提     

DNA超螺旋的基因转录波

当你走到窗前,顺时针方向旋转拉窗帘的双股绳子,使长到足以获得一个双螺旋,然后在两股绳子之间插入一支笔,并向前推动笔而不旋转,你这就是在制作一个转录过程的机械模型:笔或者RNA聚合酶沿着DNA(即相互卷曲的双链)移动。从此实验中可以看到,当RNA聚合酶移位时,将会使它前面的DNA卷得过紧,而后面的DNA不足卷曲。换句话说,DNA在RNA聚合酶前成为正的超卷曲,而在后成为负的超卷曲(见图)。虽然是DNA螺旋结构的必然结果,但这个随RNA聚合酶移动的超螺旋波似乎是幻想的.然而,王·J.C.及其合作者最近所做的漂亮实验证实了这些超螺旋波实际上在原核和真核细胞中都存在。这些数据将无疑会改变对DNA超螺旋的生物学     

黝锡矿和赤铁矿表面的STM研究

STM用于矿物表面的研究始于1988年。近几年来,经过各国科学家的努力,虽然已将实验条件由真空发展到了大气、常温,从而使STM的实际应用向前迈进了一大步。但由于STM对样品表面的苛刻要求,迄今为止,STM在矿物方面的研究对象仅限于石墨、辉钼矿、方铅矿等具有极完好解理的少数矿物。为了拓宽STM在矿物学中的应用范围,我们在对辉钼     

表面手性现象的STM研究

表面手性现象研究是一与表面物理、表面化学、结构化学、立体化学等学科密切相关、在基础和应用研究方面均具意义的重要领域. 近年来, 利用STM等现代分析手段, 该领域的研究取得了显著进展. 结合我们的近期研究工作, 概述了目前利用STM技术进行表面手性现象研究的代表性结果, 包括表面手性分子的绝对构象判定、二维组装结构和由分子吸附引起的特殊手性表面结构等, 并对该领域的未来发展进行了展望.     

纳米尺寸ZnS胶体颗粒结构状态的STM研究

纳米尺寸颗粒介于分子、原子及体材料之间,对它们的各种性质的研究目前已引起了广泛的重视.形成物质纳米尺寸凝聚态颗粒的方法可初步分为两大类,一类涉及到原子的聚集,另外一类方法则利用受控化学反应产生凝聚态物质颗粒的胶体溶液.运用第二类方法形成的ZnS,CdS等半导体颗粒,在光照条件下,价带上的电子吸收适当波长的光跃迁至导带,形成空穴-电子对.电子与空穴迁移至半导体颗粒表面,即可与颗粒表面的底物发生氧化还原反应,实现光电的化学转化.由于这种光催化作用,使得它们     

菁染料聚集态结构的STM观察

光谱增感染料在溶液中和在各种基底上,分子平面以直立或侧立的方式紧密有序的排列形成各种聚集态。一种特定的染料在不同条件下可以形成各种不同的聚集态或几种聚集态同时并存,导致吸收光谱偏离溶液中分子吸收光谱±100nm。吸附在卤化银晶体表面上的染料分子,其聚集态的不同影响卤化银的感光性能,因而染料聚集态的结构一直受到感光科学界的重视。过去人们已从实验上和理论上对它进行了广泛的研究,认为所有聚集态的基本结     

用STM看到的DNA

两位来自新墨西哥州的科学家用隧道扫描显微镜(STM)第一次得到了组成DNA的独立碱基的图像,他们的成动更接近了人们的预期,即直接测定DNA顺序,来取代目前所使用的繁琐的化学方法,测定人类基因组的顺序。到目前为止,STM和其他一些先进的显微镜得到的图像只能解析DNA分子的螺旋形状,这些最新的结果显示每个核苷酸和螺旋结构,螺旋结构决定了碱基是一个嘌呤(腺嘌呤或鸟嘌呤)还是一个嘧啶(胞     

表面活性剂分子的STM

利用扫描隧道显微镜研究了两种表面活性剂分子的吸附结构：（1）十四烷基磺酸钠（ST），（2）十六烷基磺酸钠（SHS）。在STS和SHS的高分辨STM图像中，分别可以观察到单个分子的一端有规则的亮点，它伞被认为是分子中的磺酸基所致。两种分子在石墨表面形成有序的二维长程结构，相邻分子或以甲基相对、或以磺酸基与磺酸基相对的方式排列。     

植物DNA分子标记技术的研究和应用

植物ＤＮＡ分子标记技术的研究和应用中国科学院化工冶金研究所生化工程国家重点实验室博士后唐巍研究员欧阳藩当代生物学研究的一个重要领域是基因组分析,但是它的进展在很大程度上取决于ＤＮＡ分子标记技术的进步和发展。自从Ｂｏｓｔｅｉｎ和Ｗｈｉｔｅ等于１９８０年...