Моделирование и анализ ДНК-подобной электрической цепи

Abstract

Для проведения исследования значений токов и напряжений на различных участках эквивалентной электрической схемы молекулы ДНК спроектирована цепь, аналогичная структуре молекулы ДНК в плане электропроводности. Показано, что для сегментов ДНК, состоящих из ста и более нуклеотидов, с учётом пространственного уменьшения силы электрического тока вдоль спиральных проводников, может быть применена модель бесконечной электрической цепи с повторяющимися звеньями. Эта модель позволяет вычислить силу электрического тока на начальных и последующих нуклеотидах в зависимости от напряжения, приложенного между нитями спирали. Чередующиеся азотистые основания и водородные связи представлены в схеме как активные сопротивления и емкости с некоторыми эффективными значениями. Рассчитанные величины силы тока на различных участках цепи близки к экспериментальным данным, что подтверждает правильность разработанной модели. Найденные значения активных сопротивлений и ёмкостей нуклеотидов и водородных связей могут быть в дальнейшем использованы при проектировании наноразмерных электрических схем на основе молекулы ДНК.