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DNA平衡离子凝聚的动态光散射分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O436.2[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]温州大学物理与电子信息工程学院,温州325035
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10974146,11274245)和浙江省自然科学基金(批准号:Y6090222)资助的课题.
中文摘要:

利用动态光散射技术系统地研究了不同化合价的平衡离子氯化钠(Na+)、氯化镁(Mg2+)、三氯六氨络合钴([Co(NH3)6]3+)和精胺([C10N4H30]4+)与DNA之间的相互作用.实验结果显示,当缓冲液中只包含Na+或Mg2+,且浓度c5mM时,DNA电泳迁移率之比约为2:1;当缓冲液单独包含Na+或[Co(NH3)6]3+,且浓度c5mM时,DNA的电泳迁移率之比约为4.5:1.而当平衡离子的化合价为4时,观察到DNA的电泳迁移率由负变正,意味着发生了电荷反转.在平衡离子浓度c〈5mM时,随着离子浓度的增大,迁移率之比逐渐增大.对于一价或二价平衡离子情形,实验结果与Manning的平衡离子凝聚理论的预言相符.对于三价平衡离子,实验结果与理论值有明显偏离.而对于四价离子,由于发生了DNA电荷逆转,基于平均场的平衡离子凝聚理论失效.另外,通过原子力显微镜观察到当平衡离子的化合价大于等于3时,DNA分子的构型发生变化.因此,自由溶液中的聚电解质的构型和离子关联效应在聚电解质迁移过程中起重要作用.

英文摘要:

The interaction between DNA and counter-ions of different valence, including sodium chloride (Na+), magnesium chloride (Mg2+), hexammine cobalt Ⅲ ([C0(NH3)613+), and spermine ([C10N4H3014+), is investigated by dynamic light scattering. It is found that the ratio of electrophoretic motilities of DNA in a buffer containing Na+ and Mg2+ is about 2:1, when the concentration of counter- ions c≥ 5 mM. But the ratio of DNA motilities in a buffer containing Na+ and [Co(NH3)6]3+ is about 4.5:1. When c 〈 5 mM, the ratio grows with increasing concentration of counter-ions. DNA charge reversal can be observed in the case of quadrivalent counter-ion. The experimental results are in good agreement with the Manning counter-ions condensation theory for cases of monovalent or bivalent counter-ions. However, when the valency of counter-ions is equal to three, the experimental data deviates from the expectation of the theory significantly. For the quadrivalent counter-ions, the counter-ions condensation theory, which is based on the average field, fails. Furthermore, through the atomic force microscopy, it is found that DNA molecules will condense into compact structures when the valency of counter-ions is equal to or greater than three. Thus, the conformation of polyelectrolyte in free solution and the ion correlation play an important role in the migration process of polyelectrolyte.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876