核酸的组成与理化性质课件.ppt

1、朱德裕核酸的理化性质及核酸的理化性质及DNA纳米技术纳米技术一、一般理化性质二、核酸的酸碱性质（磷酸基，碱基）三、核酸的水解（糖苷键，磷酸二酯键）四、核酸的紫外吸收（碱基）五、核酸的变性、复性与分子杂交六、DNA纳米技术主要内容主要内容vDNA为白色纤维状固体，RNA为白色粉末状固体。均微溶于水，其钠盐易溶于水。不溶于一般有机溶剂。v核酸分子细长，溶液的粘度很大，且DNA溶液的粘度比RNA的大得多。发生变性或降解时，它们的粘度降低。v一般而言DNA比RNA稳定。一、一般物理性质一、一般物理性质v由于核苷酸含有磷酸与碱基，为两性电介质，但但偏于酸性偏于酸性。它们在不同pH的溶液中解离程度不同，在

2、一定条件下可形成兼性离子。v在某一pH的溶液中，两性电解质所带净电荷为零，此时溶液的pH称为等电点（pI）。对于核苷酸来说，当带负电荷的磷酸基正好与带正电荷的含氮环数目相等时的pH，即为核苷酸的等电点。二、核酸的酸碱性质二、核酸的酸碱性质1 1、碱基的解离、碱基的解离 碱基中杂环分子中的N具有结合和释放质子的能力，既有碱性解离又有酸性解离.而环外的氨基的碱性很弱，在生理条件下不能质子化。CA2 2、核苷的解离、核苷的解离胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHONNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHO

3、CH2OHHOHHOHHHOCH2糖环的存在影响了碱基的解离：增强了碱基的酸性解离，即增强了碱基上可解离基团的酸性。核糖中羟基解离的pK值通常在12以上，不予考虑。由于磷酸基的存在，核苷酸具有较强的酸性。碱性：来自于碱基，较弱酸性：来自于碱基和磷酸OOOHOHPROOOHO-PROOO-O-PRpK1=0.71.6pK2=5.96.53 3、核苷酸的解离、核苷酸的解离胞嘧啶核苷酸的解离胞嘧啶核苷酸的解离 OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOCMPpKa2=4.5-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOOCMPpKa3=6.4-pI =CMPpKa1+pKa22=0.8+4.5

4、2=2.65OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHOCMPpKa1=0.80H+-OCH2HHOHHOHHONNONH2POOHHOCMP+H+多核苷酸中磷酸二酯键中的多核苷酸中磷酸二酯键中的磷酸基团只磷酸基团只有一个解离常数有一个解离常数由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱性（氨基）是一个弱碱，所以核酸的等电点比较低。pI DNA：约为 4.0 4.5 RNA：约为 2.0 2.5RNA的等电点比DNA低的原因，是RNA分子中核糖基2-OH通过氢键促进了磷酸基上质子的解离。DNA没有这种作用。4 4、核酸的滴定曲线、核酸的滴定曲线IIII从从pH12pH12或或pH2.5pH

5、2.5分别反向分别反向滴定滴定 I I从从pH6.9pH6.9用用酸或碱正向酸或碱正向滴定滴定 小牛胸腺DNA的滴定曲线正滴定曲线I的非缓冲区较宽；逆滴定曲线II的非缓冲区较窄；两条曲线不能重合，反映出天然DNA与变性DNA的滴定曲线是不同的。DNA分子内部的氢键的变化，碱基的暴露由于碱基对之间的氢键性质与其解离状态相关，而解离状态又与pH有关。所以，溶液的pH范围直接影响核酸结构中碱基对间的稳定性。对于DNA，在pH4-11之间为稳定，超越此范围，DNA将变性。在中性或偏碱缓冲液中，核酸解离成阴离子，在电场中向阳极移动。迁移率与核酸的大小和构象有关，可用于核酸的分离、鉴定溴化乙啶染色溴化乙啶

6、染色核酸的凝胶电泳核酸的凝胶电泳简单介绍简单介绍 琼脂糖凝胶电泳技术琼脂糖凝胶电泳技术提取出来的质粒跑电泳胶 经常有1-3条带单酶切双酶切质粒的两条链没有断裂，形成超螺旋，叫共价闭合环状质粒DNA（covalently closed circular DNA，简称cccDNA，或super coil DNA）质粒DNA中有一条链发生一处或多处断裂，形成松弛的环状分子，称为开环DNA，open circular DNA，简称ocDNA线性质粒DNA，即环状双链DNA两条链均断裂，linear DNA。闭合DNA构型紧密，空间位阻最小，所以跑得最快，而开环DNA空间位阻最大，所以跑得最慢。二、核酸

7、的水解二、核酸的水解腺苷酸NNNN9NH2OOHOHHHHCH2H12OPO-HOO5（一）酸水解 顾名思义，在酸性条件下水解；糖苷键和磷酸酯键都能被酸水解，但糖苷键比磷酸酯键更易被酸水解；嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键对酸更不稳定（更易水解）嘌呤碱的糖苷键嘧啶碱的糖苷键磷酸酯键酯键糖苷键OHRNA-水解OHOH2CHHHbaseHOOPOHO2-核苷酸3-核苷酸 混合物环磷酸酯（二）碱水解RNARNA的的磷酸酯键易被碱水解磷酸酯键易被碱水解2-2-或或3-3-核苷酸核苷酸DNADNA对稀碱稳定对稀碱稳定,因为没有因为没有2-OH2-OH；RNA水解核酸的水解核酸的磷酸二酯磷酸二酯酶称为核酸酶

8、酶称为核酸酶；核酸酶的分类核酸酶的分类 (1)(1)按底物专一性分按底物专一性分 非特异性核酸酶非特异性核酸酶:作用于作用于DNADNA和和RNARNA 核糖核酸酶核糖核酸酶(RNase)(RNase)：作用于：作用于RNARNA 脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶(DNase)(DNase)：作用于：作用于DNADNA (2)(2)按切割位点分按切割位点分 核酸内切酶核酸内切酶(endonuclease)(endonuclease)核酸外切酶核酸外切酶(exonuclease)(exonuclease)既可内切，也能外切的核酸酶既可内切，也能外切的核酸酶 （3 3）其它，双链酶，单链酶等）其它，双

9、链酶，单链酶等（三）酶水解蛇毒磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶1、磷酸二酯酶（非特异性核酸外切酶）识别5末端水解DNA（RNA）得3-核苷酸识别3末端水解DNA（RNA）得5-核苷酸OH2.核糖核酸酶类（RNase）(1)牛胰核糖核酸酶（pancreatic ribonuclease,简称RNase A或RNase I）只作用只作用RNA，不作用于，不作用于DNA；十分耐热；十分耐热；具有极高专一性的内切酶，其作用位点为嘧啶核苷具有极高专一性的内切酶，其作用位点为嘧啶核苷（Py）-3-磷酸磷酸与其他核苷酸之间的连接键；与其他核苷酸之间的连接键；产物是产物是3嘧啶核苷酸结尾。嘧啶核苷酸结尾。当然，有不少

10、核糖核酸酶当然，有不少核糖核酸酶通常不能识别通常不能识别RNARNA的的序列。序列。如如Argonaute Argonaute 蛋白，在蛋白，在RNARNA的的特定位点特定位点进行切进行切割，并常需要小割，并常需要小RNARNA（small RNAsmall RNA）的帮助）的帮助 3脱氧核糖核酸酶类 v(1)(1)牛胰脱氧核糖核酸酶（牛胰脱氧核糖核酸酶（DNasel)DNasel)：此内切酶切断双链：此内切酶切断双链DNADNA或单链或单链DNADNA成为以成为以5-5-磷酸为末端的寡聚核苷酸，平磷酸为末端的寡聚核苷酸，平均长度均长度4nt4nt，需镁离子，需镁离子(或或MnMn2+2+，C

11、oCo2+2+)，最适，最适pH 7-8pH 7-8。v(2)(2)牛脾脱氧核糖核酸酶（牛脾脱氧核糖核酸酶（DNase)DNase)：降解：降解DNADNA成为成为3 3-磷酸末端的寡聚核苷酸，平均长度磷酸末端的寡聚核苷酸，平均长度6nt6nt。最适。最适pH 4pH 45 5，需需0.3 mol0.3 molL L钠离子激活，镁离子可以抑制此酶。钠离子激活，镁离子可以抑制此酶。PPPPPPPPPPPPPPPPP主要来源于主要来源于细菌细菌，功能是，功能是降解外源的降解外源的DNADNA，不降解自身细胞的，不降解自身细胞的DNADNA。因为它们自己的。因为它们自己的DNADNA在在自身相应位点

12、自身相应位点上经甲基化修饰上经甲基化修饰而受而受到保护。到保护。(3)DNADNA限制性内切酶（restriction endonucleaserestriction endonuclease）在大肠杆菌K菌株上生长的噬体则表示为(K)。用这种(K)噬菌体感染大肠杆菌B菌株，形成噬菌斑的效率就很低，称为限制。但用这些变化了的(B)噬菌体再感染B菌株，它们就可以在B菌株上有效地生长，称之为修饰。无论是限制还是修饰，都是由宿主控制的，我们统称为宿主控制的限制与修饰现象。宿主控制的限制与修饰现象由两种酶活性配合完成的，一种叫修饰的甲基转移酶，另一种叫核酸内切限制酶。根据限制酶的结构，辅因子的需求，切

13、割位点与作用方式等，可根据限制酶的结构，辅因子的需求，切割位点与作用方式等，可分为分为、型三大类。型三大类。类和类限制性内切酶，同时具有修饰及认知切割的作用。其中I类限制性内切酶通常其切割位点距离识别位点可达数千个碱基的距离，如：EcoB，EcoK。类限制性内切酶可识别短的不对称序列，切割位点与识别位点通常距20多个碱基对，如EcoPI。类和类酶在基因工程中基本不用。型酶型酶就是就是通常指的限制性内切酶通常指的限制性内切酶，只具有认知切割的作用，只具有认知切割的作用，修饰作用由其它蛋白执行。所识别的位点多为短的回文序列，修饰作用由其它蛋白执行。所识别的位点多为短的回文序列，所所切割序列常即为识

14、别位点切割序列常即为识别位点。这种限制性内切酶在分子克隆中得。这种限制性内切酶在分子克隆中得到了广泛应用，它们是重组到了广泛应用，它们是重组DNADNA的基础。的基础。限制酶的分类型核酸限制性内切酶的基本特性 a.具有具有严格的碱基专一性严格的碱基专一性，有专一的识别顺序，有专一的识别顺序,在特定位点在特定位点切割DNA分子 b.产物具有黏性末端或平整末端 EcoRI第一位：第一位：E为大肠杆菌E.coli属名的第一个字母，第二、三位：种名的头两个字母第二、三位：种名的头两个字母coco第四位：第四位：菌株菌株R R第五位：第五位：罗马字，从该细菌中分离出来罗马字，从该细菌中分离出来 的这一类

15、酶的编号。的这一类酶的编号。限制性内切酶的命名限制性内切酶的命名 限制酶的命名限制酶的命名：属名属名种名种名菌株菌株 Eco R I编号编号Hind流感嗜血杆菌d株（Haemophilus influenzae d）讨论讨论 质粒的构建质粒的构建四、四、核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收由于碱基具有共轭双键体系，使核酸在260-290nm波长范围内有独特的紫外吸收，最大吸收峰在260nm附近。核酸的紫外吸收是核酸定量测定的基础。OD260的应用/nmA260300220 260核酸在核酸在260nm 260nm 附近有最大吸收值，据此特性可附近有最大吸收值，据此特性可定性和定量定性和定量检测核酸和核

16、苷酸。（蛋白质在检测核酸和核苷酸。（蛋白质在280280nm nm 有一吸收峰）有一吸收峰）1 判断核酸样品的纯度。纯DNA A260/A280值1.8（实验中通常（1.65-1.85）纯RNA A260/A280值=2.0 若含有杂蛋白等，则A260/A280比值明显降低。对于纯的样品，只要读出260nm的A值即可算出含量。A260=1,相当于50g/ml双螺旋DNA 或40 g/ml单链DNA（或RNA）或20 g/ml寡核苷酸 2 定量测定核酸纯品：核酸溶液的紫外吸收可以用核酸溶液的紫外吸收可以用摩尔磷吸光系数摩尔磷吸光系数 (p)(p)来表示，来表示，测定核酸的测定核酸的 (p)(p)

17、可可判断判断DNADNA制剂是否发生变性或降解制剂是否发生变性或降解。A：样品的光吸收值：样品的光吸收值 C：每升溶液中磷的摩尔数：每升溶液中磷的摩尔数 L：比色杯内径：比色杯内径 L CA)p(8)磷的原子量(30.9每升中磷的重量C(g g)W W 3 判断DNA是否变性：核苷酸单链双螺旋；核苷酸单链双螺旋；RNARNADNADNA；核酸的光吸收比其各核苷酸成分的光吸收值之和要少核酸的光吸收比其各核苷酸成分的光吸收值之和要少30304040，这是双螺旋中这是双螺旋中碱基紧密堆积碱基紧密堆积在一起造成的。在一起造成的。在DNA的变性过程中，摩尔吸光系数增大（增色效应，这是因为双螺旋结构使碱基

18、对的电子云发生重叠，因而减少了对紫外光的吸收）；在DNA的复性过程中，摩尔吸光系数又减小（减色效应）。DNA的紫外吸收光谱核苷酸变性核苷酸变性DNA天然天然DNA五、核酸的变性、复性及杂交五、核酸的变性、复性及杂交核酸的变性是指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键及碱基堆积力的破坏，变成单链结构的过程。核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。（一）变性(denaturation)骤然冷却核酸变性特征 ODOD260260增高（增色效应）增高（增色效应）粘度下降粘度下降 沉降系数和浮力密度增加（变性聚集）沉降系数和浮力密度增加（变性聚集）旋光偏振光改变旋光偏振光改

19、变 酸碱滴定曲线改变酸碱滴定曲线改变 生物活性部分或全部丧失生物活性部分或全部丧失RNARNA本身只有局部的双螺旋区，所以变性行为所引起的性质变化本身只有局部的双螺旋区，所以变性行为所引起的性质变化没有没有DNADNA那样明显那样明显。（1）温度；加热到80100（热变性）（2）pH改变 （3）化学试剂：尿素、甲醛 （4）离子强度 （5）其它理化因素：紫外线、X射线及荧光染料处理等 引起核酸变性的因素（1）热变性DNA热变性曲线AT区先解链GC区后解链 DNA的变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。当DNA的稀盐溶液加热到80-100时，双螺旋结构即发生解体，两条链彼此分开，形成无规线

20、团。螺旋双链开始局部分开螺旋双链一半解开TmTm值值将将DNADNA溶液溶液进行加热变性过程中进行加热变性过程中，使，使DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构失去一半失去一半（达到最大值的达到最大值的50%50%）时的）时的温度称为该温度称为该DNADNA的熔点，用的熔点，用TmTm表表示。示。DNADNA的的TmTm值一般在值一般在82958295之间之间 与其它有机固体物质类似，DNA分子也有特定“熔点”。v(1)DNA(1)DNA的均一性的均一性 均一性愈均一性愈高的样品，变性过程的温度高的样品，变性过程的温度范围愈小。范围愈小。v(2)G-C(2)G-C之含量之含量。因为因为GC对含3个

21、氢键，AT对含2个氢键，故G-C对相对含量愈高，Tm 亦愈高 经验式经验式:(G-C)%=(Tm-69.3)2.44 影响Tm值的因素v(3)(3)介质中的离子强度介质中的离子强度 一般在一般在较高较高的离子强度时（起的离子强度时（起着中和电荷作用，从而稳定着中和电荷作用，从而稳定DNADNA），），DNADNA的的TmTm值值较高较高，而且熔解过程发生在一个较小的温度范围之内。而且熔解过程发生在一个较小的温度范围之内。大肠杆菌DNA在不同KCI浓度下的熔解温度曲线DNA制品一般不保存在极稀的电解质溶液中，不过一般生物学实验中常采用较低的离子强度并低温保存。（4）溶液的pH值：pH过高过低引起

22、DNA变性,通常加NaOH 降低Tm的值。（5）变性剂的使用：可使Tm降低。有机试剂对DNA变性的影响许多有机试剂均可导致DNA变性。主要包括脲/酰胺、有机溶剂 等；变性原因，主要是因为一方面在有机变性剂存在下离子溶剂化能力很低，致使天然DNA分子的负电荷难于中和，DNA分子中负电荷相互排斥；另一方面由于有机试剂具有疏水性，能促使暴露的非极性疏水碱基趋于稳定，有利于DNA的变性。简介简介 碱变性法提取质粒碱变性法提取质粒u变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。u热变性的DNA在缓慢冷却的条件下复性称为退火(annealing)。若骤然冷却至低

23、温时，DNA不可能复性。uDNA复性后，一系列性质将得到恢复，但是生物活性一般只能得到部分的恢复。(二)核酸的复性影响复性因素：(1)单链片段浓度越高，随机碰撞的频率越高，复性速度越快。(2)较大的单链片段扩散困难，链间错配频率高，复性较慢。(3)片段内的重复序列多，则容易形成互补区，因而复性较快。真核DNA的重复序列就是通过复性动力学研究发现的。（4）维持溶液一定的离子强度，消除磷酸基负电荷造成的斥力，可加快复性速度 v热变性的热变性的DNADNA单链，在复性时并不一定与单链，在复性时并不一定与同源同源DNADNA互补互补链链形成双螺旋结构，它也可以与形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互

24、补序在某些区域有互补序列的列的异源异源DNADNA单链形成双螺旋结构。这样形成的新分子单链形成双螺旋结构。这样形成的新分子称为杂交称为杂交DNADNA分子（分子杂交）。分子（分子杂交）。vDNADNA单链与互补的单链与互补的RNARNA链之间也可以发生杂交。链之间也可以发生杂交。(3)核酸的杂交（hybridization）核酸分子的杂交技术核酸分子的杂交技术变性变性复性复性 基于核酸变性和复性的原理，并依据基于核酸变性和复性的原理，并依据碱碱基间互补配对基间互补配对的原则而建立的一门技术。主要的原则而建立的一门技术。主要用于确定两种相同或不同的核酸分子间用于确定两种相同或不同的核酸分子间同源

25、性同源性的鉴定。的鉴定。变性变性复性复性复性复性核酸探针（核酸探针（nucleic acid probe）:某一具有某一具有特定序列特定序列并且用同位素或其他化学方法并且用同位素或其他化学方法标标记的记的DNA或或RNA片段片段。通常是人工合成的。通常是人工合成的。几种分子杂交法几种分子杂交法v1 1、SouthernSouthern 印迹法（印迹法（Southern blotingSouthern bloting）分析分析DNADNA的杂交方法，的杂交方法，v2 2、NorthernNorthern印迹法（印迹法（Northern blotingNorthern bloting）分析分析RN

26、ARNA的杂交方法的杂交方法v3 3、WesternWestern印迹法（印迹法（Western blotingWestern bloting）分析分析蛋白质蛋白质的杂交方法的杂交方法Southern Blotting工作原理示意图工作原理示意图Southern Blotting常是指通过吸附或电泳方法将经凝胶电泳分离的大分子物质从胶上转移到固相载体上，再与特定的探针反应从而达到检测或鉴定这些大分子物质的过程。Northern Blotting Northern Blotting（RNARNA）基因芯片基因芯片基因芯片(genechip)（又称DNA芯片）的原型是80年代中期提出的。基因芯片的

27、测序原理是杂交测序方法，该技术系指将大量核酸探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。通俗地说，就是通过微加工技术，将数以万计、乃至百万计的特定序列的DNA片段（基因探针），有规律地排列固定于2cm2 的硅片、玻片等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵列，与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基因芯片。基因芯片主要用于基因检测工作。即通过与一组已知序列的即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，在探针杂交进行核酸序列测定的方法，在一块基片表面固定了一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针序列已知的八核

28、苷酸的探针。当溶液中。当溶液中带有荧光带有荧光标记的样品标记的样品核酸序列核酸序列TATGCAATCTAG，与基因芯片上对应位置的核，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置荧光强度最强的探针位置，获得一，获得一组序列组序列完全互补的探针序列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。据此可重组出靶核酸的序列。基因芯片测序原理讨论 基因芯片生物芯片生物芯片是指通过微加工技术和微电子技术在固格体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片分为三大类：

29、即基因芯片、蛋白质芯片和芯片实验室。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。生物芯片的主要功能就是生物化学反应三个步骤，即样品的制备，生化反应、结果的检测和分析。比如，用于表达谱检测、突变分析、多态性测定的基因芯片就是检测芯片。芯片实验室是生物芯片技术发展的最终目标。它将样品的制备、生化反应到检测分析的整个过程集约化形成微型分析系统。DNADNA纳米技术纳米技术纳米技术（nanotechnology）是一门多学科的综合性科学，它着眼于使我们可以在分子和原子水平处理物质。其目的在于研究在纳米尺度（通常指0.1到100纳米）时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。现在，“纳米”被科学家们

30、和企业家们滥用而形成“纳米泡沫”。1990年，IBM公司的科学家成功地使用扫描探针慢慢地把35个氙原子移动到各自的位置，组成了IBM三个字母 碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的圆筒结构2010年诺贝尔物理学奖 DNA nanotechnologyvDNA 作为一种天然的生物大分子，在纳米尺度上构建功能结构方面有得天独厚的优势：互补法则的唯一性和高度特异性，可预测，可编程双螺旋结构，高机械刚性和较高的物化稳定性多种工具酶进行精确加工和控制DNA纳米技术的本质就是DNA自组装，而自组装的核心就是碱基互补配对原则。可见，DNA纳米技术是利用了它的化学属性，而非生物属性（携带遗传信息），这就是它与生物技术的

31、根本区别。DNA纳米技术的先驱v1982 年，美国纽约大学化学系的Seeman 首先提出可使用带有互补黏性末端的分枝DNA 分子来构建二维有序阵列DNA 分子瓦（DNA tile）自组装DNA DNA 折纸术折纸术就是将天然DNA中的长单链进行反复折叠，并用短链加以固定，由此就能绘出方形、星形等一系列对称的DNA图形。2006 年，美国加州理工学院的保罗.罗斯蒙德 Rothemund首次在Nature上提出了“DNA 折纸术”（DNA origami）:利用200 多条短的DNA 辅助链，通过折叠M13mp18 基因组DNA（长单链），得到大约100nm大小、任意形状的二维结构，如矩形、正方形

32、、三角形、星型和笑脸等形状。DNA折纸术自组装的优点是设计方法简单，操作容易，原料DNA无需纯化，可一步反应组装出复杂的图案，而且产率较高。结合其它方法和技术，可以通过折纸术组装出更为复杂的三维结构。但是这种模块化的方法不适用于将大量小链组装成预先确定的、复杂的形状。最近，发展出单链分子瓦法（single-stranded tiles，SSTs）：将每个单链片设计成含有一个短的、独特的碱基DNA链，使这些单链结构如砖块一样能环环相扣，类似如搭“积木”，进一步形成特定形状。三维DNA自组装v最近5 年来，三维DNA 纳米结构的研究取得了蓬勃的发展，大量的三维DNA 基元被成功构建。vTurber

33、field 小组利用4 条单链DNA 成功构建了一系列大小的DNA 四面体结构，并且尝试利用这些DNA 四面体作为药物输运体系进行药物控释研究v多种3D模型，包括立方体，四面体，八面体，十二面体，巴基球，纳米管等新的进展vNat.Nano.（2011）：DNA纳米隧道电穿孔技术可对细胞精确用药；vScience（2012）：利用DNA纳米结构开发出人工膜通道；vSci.Rep.（2012）：DNA纳米结构电化学生物传感器开发成功v2012年science一篇文章中，用DNA折纸术构建了一个可给个体细胞递送极小“货物”载荷并影响它们行为的纳米机器人。v2012年，利用了DNA微芯片来编码书籍，首

34、次展示了DNA可用来存储数据。v在2013年1月23日Nature上发表的新研究中，科学家们在人工合成的DNA中“记录”了一段长达26秒的剪辑音频、一篇论文的副本、一张照片等信息。将这些存储信息编译为由 0和1组成的电脑能够读懂的2进制数据。之后，将这些二进制代码的“0”和“1”再转换成代表DNA的4个碱基的代码A、T、G、C。通过这串字母，他们绘制了几千个DNA片 段的蓝图，每一个都包含文件的一段。文件被分成片段，每一个片断要用指数代码标记，代码包括片段所归属文件以及在文件中的位置，就像是一本书中 的页码和每页的标题一样。存储信息存储信息简介和讨论 DNA折纸术DNA艺术画这个时代追求的就是个性，有很多人都讨厌撞衫。简而言之，将DNA相关图片处理为艺术图谱。DNA图谱艺术品独特性。DNA艺术画首创于欧美。大象的DNA艺术图片 DNA艺术画是将各种动植物的基因数据“可视化”，用鲜艳的色彩和图案表现出来。讨论 DNA艺术画