आश्चर्य की बात फ़ैलाने वाले व्यवहार के डीएनए — ScienceDaily


जब बड़ी ताकतों में उदाहरण के लिए, पुल निर्माण, एक भारी बीम बीम हो जाएगा थोड़ा विकृत । गणना के बीच के रिश्ते बलों, आंतरिक तनाव और विकृतियों से एक है मानक कार्यों में सिविल इंजीनियरी. लेकिन क्या होता है जब आप लागू होते हैं, इन कारणों के लिए छोटी वस्तुओं के लिए-उदाहरण के लिए, एक एकल डीएनए डबल हेलिक्स?

प्रयोगों के साथ डीएनए अणु पता चलता है कि उनके यांत्रिक गुणों से पूरी तरह अलग हैं क्या उन लोगों की स्थूल वस्तुओं-और यह है महत्वपूर्ण परिणाम के लिए जीव विज्ञान और चिकित्सा. वैज्ञानिकों टीयू वियेना (वियना) अब में सफल समझा इन गुणों में विस्तार के संयोजन के द्वारा विचारों से सिविल इंजीनियरिंग और भौतिकी.

अप्रत्याशित व्यवहार आणविक स्तर पर

पहली नज़र में, आप सोच सकते हैं के डीएनए डबल हेलिक्स के रूप में एक छोटे से वसंत कर सकते हैं कि बस खिंचाव और सेक बस आप की तरह एक साधारण वसंत । लेकिन यह काफी नहीं है कि सरल है: “यदि आप खिंचाव के एक टुकड़े डीएनए के साथ, आप वास्तव में की उम्मीद जाता है की संख्या में कमी करने के लिए. लेकिन कुछ मामलों में विपरीत सच है: “जब हेलिक्स हो जाता है अब, यह कभी कभी twists और भी अधिक कहते हैं,” सिविल इंजीनियर जोहानिस Kalliauer संस्थान से यांत्रिकी की सामग्री और संरचनाओं पर टीयू वियेना. “इसके अलावा, डीएनए अणु ज्यादा कर रहे हैं की तुलना में अधिक नमनीय सामग्री हम आम तौर पर सौदा के साथ सिविल इंजीनियरिंग में: वे बन सकते हैं 70% के तहत अब तन्यता तनाव.”

ये अजीब यांत्रिक गुणों के डीएनए कर रहे हैं के लिए बहुत महत्व के जीव विज्ञान और चिकित्सा: “जब आनुवंशिक जानकारी से पढ़ा जाता है, डीएनए अणु में एक जीवित सेल, के विवरण ज्यामिति निर्धारित कर सकते हैं कि एक पढ़ने त्रुटि होती है, जो सबसे खराब स्थिति में कर सकते हैं यहां तक कि कैंसर का कारण है,” कहते हैं जोहानिस Kalliauer. “अब तक, आणविक जीव विज्ञान के लिए किया गया है के साथ संतुष्ट किया जा करने के लिए अनुभवजन्य तरीकों की व्याख्या के बीच के रिश्ते बलों और ज्यामिति के डीएनए.”

अपने शोध प्रबंध में, जोहानिस Kalliauer मिला के नीचे करने के लिए इस मुद्दे को-और वह ऐसा किया था के रूप में एक बल्कि असामान्य संयोजन के विषयों: अपने काम की देखरेख के द्वारा एक हाथ पर सिविल इंजीनियर प्रो. ईसाई Hellmich, और दूसरे हाथ पर प्रो. गेरहार्ड Kahl से संस्थान के सैद्धांतिक भौतिकी.

“हम आणविक गतिशीलता के तरीकों को पुन: पेश डीएनए अणु पर एक परमाणु पैमाने पर कंप्यूटर में है,” बताते हैं Kalliauer. “आप यह निर्धारित कैसे डीएनए helices संकुचित कर रहे हैं, बढ़ाया या मुड़-और फिर आप बलों की गणना है कि पाए जाते हैं और अंतिम स्थिति के परमाणुओं की है.” इस तरह की गणना बहुत जटिल हैं और केवल के साथ संभव मदद का बड़ा सुपर कंप्यूटर — जोहानिस Kalliauer इस्तेमाल वियना वैज्ञानिक क्लस्टर (VSC) इस उद्देश्य के लिए.

कि जिस तरह से, अजीब प्रयोगात्मक निष्कर्षों जा सकता है explaned-इस तरह के रूप में counterintuitive परिणाम है कि कुछ मामलों में डीएनए twists और भी अधिक बढ़ाया है. “यह मुश्किल है कल्पना करने के लिए एक बड़े पैमाने पर है, लेकिन परमाणु स्तर पर यह सब समझ में आता है,” कहते हैं जोहानिस Kalliauer.

अजीब मध्यवर्ती दुनिया

के भीतर परमाणु के मॉडल सैद्धांतिक भौतिकी, interatomic बलों और दूरी निर्धारित किया जा सकता है. का उपयोग कर कुछ नियमों टीम द्वारा विकसित सिद्धांतों पर आधारित सिविल इंजीनियरिंग से संबंधित बल मात्रा की आवश्यकता का वर्णन करने के लिए डीएनए भूग्रस्त एक पूरे के रूप में कर सकते हैं, तो निर्धारित किया — करने के लिए इसी तरह की स्थिति की एक किरण सिविल इंजीनियरिंग में वर्णित किया जा सकता का उपयोग कर कुछ महत्वपूर्ण पार के अनुभागीय गुण है ।

“हम काम कर रहे हैं में एक दिलचस्प मध्यवर्ती यहाँ दुनिया के बीच, सूक्ष्म और स्थूल,” कहते हैं जोहानिस Kalliauer. “विशेष बात के बारे में इस अनुसंधान परियोजना है कि आप वास्तव में जरूरत है दोनों के दृष्टिकोण और आप उन्हें गठबंधन करने के लिए.”

के इस संयोजन काफी अलग अलग आकार तराजू एक केंद्रीय भूमिका निभाता संस्थान में यांत्रिकी के लिए सामग्री और संरचनाओं के समय और फिर से. सब के बाद, सामग्री गुण है कि हम हर दिन लगता है एक बड़े पैमाने पर हमेशा से रहे हैं द्वारा निर्धारित व्यवहार के सूक्ष्म स्तर पर. वर्तमान काम है, जो अब किया गया है “में प्रकाशितजर्नल के भौतिकी और यांत्रिकी के ठोस,” दिखाने के लिए इरादा है एक हाथ पर गठबंधन करने के लिए कैसे बड़े और छोटे में एक वैज्ञानिक रूप से सही तरीका है, और दूसरे हाथ पर मदद करने के लिए बेहतर समझने के लिए व्यवहार की डीएनए-सही नीचे करने के लिए स्पष्टीकरण के वंशानुगत बीमारियों ।

कहानी का स्रोत:

सामग्री द्वारा ही प्रदान की जाती वियना विश्वविद्यालय के प्रौद्योगिकी. मूल द्वारा लिखित फ्लोरियन Aigner. नोट: सामग्री संपादित किया जा सकता है के लिए शैली और लंबाई ।



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