dna分子模型图片

智能DNA分子纳米机器人模型以短的单链DNA为骨架，长度通常为100个左右的核苷酸，通过自身折叠形成纳米尺度的结构。在试管液体环境下，智能DNA分子纳米机器人会自动识别目标生物分子，然后迅速集结展开“围攻”，实现对目标生物分子的捕获和信号放大，有助于研究人员对其快速追踪。

我们所熟知的机器人都是“钢铁战士”，帮助人类完成高危、高难度的工作。如今，生命的遗传物质——脱氧核糖核酸(DNA)为纳米机器人缔造了“血肉之躯”，刷新了人们的认知。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院杨良保研究员课题组与安徽大学等机构合作，构建出了可非线性云集“围攻”生物靶标分子的智能DNA分子纳米机器人模型。有关论文发表于纳米材料领域顶级期刊《纳米视野》。

用DNA分子造个机器人

早在20世纪中期，国外学者就提出了分子机器的设想，预测未来只要把纳米机器人放进人体的血液中，它们就能自动抵达病灶，进行手术，治疗疾病。然而，构筑这样的机器人并不容易。超分子化学领域经历50多年的发展，已经可以制备出颇为精巧的“分子马达”“分子算盘”“分子汽车”等人工分子机器。尽管如此，这些人工分子机器无论是其功能性还是多样性，都难以匹敌自然界的分子机器，如蛋白质等。

作为遗传物质的DNA，有着令人叹为观止的精准组装能力。20世纪80年代，国外学者提出利用DNA分子构建各种具有纳米尺度形状和结构的聚集体的想法，并将其发展成为一个富有活力的DNA纳米技术领域。“这种技术将DNA分子的组装能力发挥得淋漓尽致。结合核酸适配体、核酶、各种刺激响应DNA基元以及DNA链交换反应，人们甚至可以让DNA纳米结构‘动’起来，并在物质和能量的输入下，实现计算、行走、搬运、整理等多种功能。”论文第一作者、安徽大学生命科学学院教师李绍飞表示。

李绍飞告诉科技日报记者，DNA纳米机器人将纳米尺度的DNA作为结构基础。合理设计DNA分子，可以构筑成具有步移、结构开合、靶标捕获等动态功能的DNA纳米机器人，可应用于分析化学、医学诊断和疾病治疗等多个领域。

李绍飞说，DNA纳米机器人体积小、特别适用于狭窄的人体循环系统的药物靶向递送。“让DNA纳米机器人靶向递送药物，到达指定地点，定向治疗炎症或清除肿瘤，同时减少在正常组织或细胞的分布，是医学纳米技术的终极目标之一。”李绍飞说。

不仅能精准送药还能“杀敌”

“DNA是由4种核苷酸为基本单位连接而成的生物分子序列，特定的核苷酸之间可以相互配对结合。”李绍飞介绍，核苷酸的自身作用力和序列的可编程性，以及快速发展的DNA合成和修饰技术，为DNA纳米机器人行使药物靶向递送功能奠定了基础。

“将识别和结合肿瘤细胞的分子，包括核酸适配体、肽、抗体和生物小分子等，通过化学方法与DNA连接，就宛如为DNA纳米机器人装载了‘定向导航系统’，可发挥机器人的靶向功能。”李绍飞说，同样，将抗肿瘤药物，包括功能核酸、化疗药物、蛋白质、多肽和纳米颗粒等与DNA结合，可发挥DNA纳米机器人的药物负载和递送功能。

李绍飞介绍，在传统的药物递送系统里，药物经血液循环，被动到达有效部位的效率非常低。大剂量的使用药物，将在全身产生严重的毒副作用。而DNA纳米机器人，通过与环境作用自我驱动，可将药物有选择地运送到靶向部位，提高靶向部位的药物浓度。

“由于DNA序列具有良好的生物相容性、相对的化学稳定性，因此DNA纳米机器人也具有这些特点，且还具有药物包裹和药效保护、提高肿瘤细胞对药物的摄取效率等多种独特功能。”李绍飞说。

“在试管液体环境下，智能DNA分子纳米机器人会自动识别目标生物分子，然后迅速集结展开‘围攻’，实现对目标生物分子的捕获和信号放大，有助于研究人员对其快速追踪。”李绍飞说，这就像一只蜜蜂盯上了目标物，然后召唤其他蜜蜂不断围攻，形成容易被发现的聚集群一样。

李绍飞介绍，智能DNA分子纳米机器人模型以短的单链DNA为骨架，长度通常为100个左右的核苷酸，通过自身折叠形成纳米尺度的结构，其形状类似于一个发夹。

智能DNA分子纳米机器人模型由多功能机械臂和备选附件(药物、信号标签、靶标钳夹等)、靶标验证器、智能云集路径控制器和自组装马达等部件组成。每个部件都有各自的“使命”。例如，多功能机械臂可以从混合物中抓取目标分子，然后由靶标验证器检验抓取目标的正确性。在抓取和识别到正确的目标分子后，机器人开始在路径控制器的引导下，按照非线性的路径方式云集，并依赖自组装马达驱动机器人完成云集组装，最终形成大的组装体。当这些部件完成各自“使命”时，目标分子充分“暴露”，只能乖乖“束手就擒”。

补齐短板方可迎来广阔前景

早在1959年，诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼就提出了纳米机器人的设想，这是药物靶向递送纳米机器人概念的起源。20世纪90年代，纳米技术的兴起，不断推动纳米机器人的发展。2017年，美国科研人员在《科学》杂志上发文，介绍了一款具有分拣功能的DNA纳米机器人，它可以抓住某些分子，并且将它们释放到指定的位置上，这是DNA机器人的重要一步。2018年，我国国家纳米科学中心设计出一种DNA纳米折纸机器人，可携带药物准确寻找到癌细胞的藏身之处。

“无论是国内还是国外，对DNA纳米机器人的研究仍处于初级阶段，距离临床应用还有很长的路要走。”李绍飞认为，虽然经过几十年的研究和发展，DNA纳米机器人作为新型药物靶向递送系统，不断取得突破。然而，为了满足生物医学应用的实际需求，纳米机器人在生物安全性、体内跟踪导航、递送效率、可持续地精确操控以及其他方面仍然存在诸多挑战。

李绍飞表示，他们研究团队成员分别将肿瘤细胞小分子和外泌体等作为靶标，成功对靶标实现了追踪，初步验证了智能DNA分子纳米机器人模型的应用性能。

尽管目前已经创新了方法原理，并且建立了模型，但李绍飞坦言：“考虑到DNA分子运动的复杂性和表征手段的局限性，以及生物样品的多样性，对模型的应用性能探索空间还很大。”李绍飞表示，下一步，团队将重点优化智能DNA分子纳米机器人模型云集组装效率，并进一步整合优良的信号读出技术，挖掘其在DNA纳米技术、生化分析和生物医学中的应用潜能。

“特别是针对当前流行传染性疾病，团队正着手探索利用智能DNA分子纳米机器人模型进行超灵敏诊断的可行性。”李绍飞表示，随着计算机科学、材料学、机器人学和医学等学科的发展和学科交叉的融合进步，智能DNA纳米机器人在药物靶向递送中必然拥有广阔的前景和发展空间。

（科技日报）

文脉柯24181953年,沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型,1962年获得诺贝尔生理学或医学奖.关于如图DNA分子平面结构的叙述,错误的是( ) -
司习冒18289037881 ______[选项] A. 7是组成DNA的基本单位 B. 5和6交替排列构成了DNA的基本骨架 C. 8的排列顺序代表遗传信息 D. 4可以是胸腺嘧啶或尿嘧啶

文脉柯2418如图所示DNA分子平面结构图,仔细阅图回答下列各问:(1)写出图中各编号的中文名称:①______;②______;③______;④______;⑤______;(2)图中共有... -
司习冒18289037881 ______[答案] (1)分析题图可知,图中①是磷酸二酯键,②是磷酸基团,③是脱氧核糖,④是胞嘧啶,⑤是氢键. (2)分析题图可知,图中... G与C之间由3个氢键连接,因此该片段中氢键的数目是2*3+4*2=14 (3)DNA分子中的N存在于含氮碱基中,因此如果将细胞...

文脉柯2418如图是DNA分子片段的结构模式图,请据图回答:(1)图中①、②、③组成的结构称为______.(2)DNA是由两条______链盘旋而成的结构.(3)DNA分... -
司习冒18289037881 ______[答案] 解;(1)分析题图可知,①是胞嘧啶碱基,②是脱氧核糖,③是磷酸,①、②、③组成胞嘧啶脱氧核苷酸. (2)DNA是由2条反向平行的脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构. (3)DNA分子中碱基的排列顺序千变万化,构成了DNA分子结构的多...

文脉柯2418...图1中②和④依次表示遗传信息传递的______过程.(2)图2表示图1中的过程①,这个过程称之为______.图2中的过程⑤,称为______.(3)在进行“DNA... -
司习冒18289037881 ______[答案] (1)图1中②为转录过程,④为翻译过程. (2)图2表示表示DNA分子复制过程,其中⑤表示解旋过程. (3)在进行“DNA分子模型的搭建”实验中,如果以图2中的Ⅰ链为模板,在制作DNA分子另一条多核苷酸链时,一定要遵循碱基互补配对原则. (...

文脉柯2418分子的DNA结构是怎样?
司习冒18289037881 ______ 最常见的是双链DNA分子,两条链反向平行呈右手螺旋.但也有呈左手螺旋的双链DNA分子.还有不怎么常见比较特殊的由三条链相互缠绕在一起的三链DNA分子.假若你要看DNA分子的3D模型的话,可以去维基百科英文版的网站上搜索DNA,里面有一张显示DNA的3D模型的GIF图片,很清楚

文脉柯2418下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图,请回答:(1)在制作模型前进行的设计中,甲处应考虑具备6种材料,它们分别是_____ - 和4种四种碱基;其中... -
司习冒18289037881 ______[答案] (1)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成,因此制作DNA模型时具备6种材料,它们分别是磷酸、脱氧核糖和4种四种碱基,其中脱氧核糖可用五边形材料...

文脉柯2418 识图填充题:下图是DNA的分子结构模式图,在图的下面用文字写出图中1~9的名称. ①______②_______③______④______⑤______⑥______⑦_____... -
司习冒18289037881 ______[答案] ①胞嘧啶 ②腺嘌呤 ③鸟嘌呤 ④胸腺嘧啶 ⑤脱氧核糖 ⑥磷酸 ⑦脱氧核苷酸 ⑧碱基对 ⑨氢...

文脉柯2418如图是DNA分子的结构模式图,请据图回答:(1)用文字写出如图中1 - 10的名称:①__ - ②___③__ - ④___⑤__ - ⑥___⑦__ - ⑧___⑨___⑩___.(2)... -
司习冒18289037881 ______[答案] (1)图中①胞嘧啶、②腺嘌呤、③鸟嘌呤、④胸腺嘧啶、⑤脱氧核糖、⑥磷酸、⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸、⑧碱基对、⑨氢键、⑩脱氧核苷酸链片段. (2)DNA分子的基本骨架是由5脱氧核糖和6磷酸交替连接形成的. 故答案为: (1)①胞嘧啶 ②腺嘌呤...

文脉柯2418DNA模型制作 -
司习冒18289037881 ______ 制作DNA双螺旋结构模型 一 教学目的通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对DNA分子结构特点的理解和认识.二 教学建议在本实验的教学中,教师应注意以下几点.1.先复习知识,后制作模型.在动手制作DNA双螺旋结构模型之前,教师应...

文脉柯2418下图是四位同学制作的DNA分子结构模型,其中正确的是() -
司习冒18289037881 ______ 解析 构成DNA分子的基本结构单位是脱氧核苷酸,每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子的脱氧核糖和一分子的碱基组成,磷酸是连接在脱氧核糖的第五位碳原子上,碱基是连接在第一位碳原子上.脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键相联系的,一个分子的脱氧核苷酸的磷酸基与另一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖(第三个碳原子上基团)形成磷酸二酯键.【答案】 B 注意每个分子的脱氧核苷酸都有一分子磷酸,如果是D那么第一个脱氧核苷酸就没有磷酸了.所以选B不选D