基于DNA弹性细杆模型的Euler-Lagrange方程
作者:
作者单位:

1.西北工业大学力学与土木建筑学院,西安,710072;2.国电南瑞科技股份有限公司,南京,211106

作者简介:

通讯作者:

李春,男,教授,博士生导师,E-mail: lichun@nwpu.edu.cn。

中图分类号:

O343

基金项目:

国家自然科学基金 11572251;陕西省自然科学基金 2018JM1040;中央高校基本科研业务费专项资金 3102017OQD060 3102017JC01003;3102017JC11001)资助项目国家自然科学基金(11572251)资助项目;陕西省自然科学基金(2018JM1040)资助项目;中央高校基本科研业务费专项资金(3102017OQD060,3102017JC01003,3102017JC11001)资助项目。


Euler-Lagrange Equations for DNA Chain by an Elastic Rod Model
Author:
Affiliation:

1.School of Mechanics, Civil Engineering and Architecture, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, 710072, China;2.NARI Technology Co Ltd, Nanjing, 211106, China

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    采用了分析力学的方法,基于最小势能原理,DNA弹性曲杆的Euler-Lagrange方程组,运用弹性细杆模型拟合了A-,B-,Z-DNA的r-h曲线,讨论了弹性细杆模型描述3种DNA几何构型的可行性。与实验数据对比发现,通过计算,给定合适的曲率κ、挠率τ、扭转角χ,圆截面弹性细杆模型可以用来描述A-,B-DNA的几何构型;当椭圆截面的长宽比k=0.141时,采用椭圆截面弹性细杆模型拟合Z-DNA的r0 -h曲线与实验结果相一致。此研究内容有望为DNA分子构型的研究与探索提供参考。

    Abstract:

    Based on the analytical mechanics, the Euler-Lagrange equations of DNA chain with elastic rod model are derived in detail by the variation of the free energy functional, which depends on the curvature κ, torsion τ, twisting angle χ and its derivative with respect to the arc-length of central axis curve of rod. With the different shapes of rod, we obtain the equilibrium equations of DNA with circular and noncircular cross sections, which provide an approach to describe the physical behaviors of A-, B-, Z-DNA. The results show that the elastic rod model with circular cross section can accurately characterize the equilibrium configurations of A- and B-DNA, while the model with elliptical cross sections (k=0.141) is more suitable for Z-DNA. This study might be helpful to characterize the mechanical properties of DNA chains or design DNA-template devices in a wide range of applications.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

萧业,孔斌,李春.基于DNA弹性细杆模型的Euler-Lagrange方程[J].南京航空航天大学学报,2019,51(4):540-546

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2018-08-24
  • 最后修改日期:2018-10-17
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2019-10-08
  • 出版日期:
您是第位访问者
南京航空航天大学学报 ® 2024 版权所有
技术支持:北京勤云科技发展有限公司