Skip to main content
SUPERVISOR
Majid Mosayebi,Mojtaba Alaei,Seyed Javad Hashemifar
مجید مسیبی (استاد راهنما) مجتبی اعلائی (استاد راهنما) سید جواد هاشمی فر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shirin Shafiee Kamalabad
شیرین شفیعی کمال آباد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Simulation of DNA strand in fluid
All of the organisms are made of cells. In the last recent decades, scientists and researchers study significantly on biological phenomenon. Deoxyribonucleic acid (DNA) as the most known biomolecule is interested by biologists and genetic engineers. DNA molecules is made of two nucleotide strand which is twisted to each other like a helix. For the special and unique structural properties of DNA, there are many research which is done on it not only in genetics but also in other fields like nanotechnology. For these reasons, predicting and describing DNA behaviors is crucial. So there are many models and simulations on DNA to help this purpose. In this work, first, we will introduce DNA as a biomolecule; then review some of particle simulation methods and study some DNA modeling like coarse-graining models. The purpose of this work is to calculate the forces on each parts of a DNA strand which is modeled by bead-spring model in the presence of a oscillating plate in a fluid. For this reason, we use LAMMPS code and SRD package to simulate fluid and DNA strand. So at first we simulate the fluid by use of stochastic rotation dynamics. Then we put an oscillating plate in our system to obtain velocity profile for the second stokes problem. In the next step we define a polymer strand by use of bead-spring model and attach it to the plate and calculate force on each bead.
همه موجودات زنده از سلول تشکیل شده اند. در چند دهه ی اخیر علاقه ی محققان و دانشمندان به مطالعه ی پدیده های زیستی در سطح سلولی و مولکولی افزایش چشمگیری یافته است. در این میان دئوکسی ریبونوکلئیک اسید یا به اختصار DNA به عنوان شاخص ترین مولکول زیستی، برای دانشمندان حوزه ی زیست شناسی و مهندسان ژنتیک از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. مولکول DNA از دو زنجیره ی نوکلئوتیدی که به صورت مارپیچی نسبت به هم قرار گرفته اند، تشکیل شده است. به دلیل ویژگی ها و ساختار منحصر بفرد DNA ، نه تنها در شاخه ی علوم ژنتیک بلکه در سایر علوم، نظیر نانو نیز مطالعات و کارهای فراوانی بر روی این مولکول صورت گرفته است. لذا پیش بینی و توصیف رفتارهای DNA حائز اهمیت است. بدین منظور مدلسازی ها و شبیه سازی گسترده ای روی DNA انجام گرفته است. در این پروژه نیز ابتدا به معرفی و توصیف این مولکول زیستی می پردازیم و بعد از بررسی مختصری از انواع مختلف شبیه سازی ذرات، به مطالعه ی مدل های شبیه سازی DNA مانند مدل های درشت دانه نظیر مهره-فنر می پردازیم. هدف از انجام این کار، محاسبه ی نیروهای وارد بر یک رشته DNA مدل شده در یک محیط سیال و در حضور یک صفحه ی نوسان کننده است. بدین منظور از کد لمپس و بسته ی SRD برای شبیه سازی سیال و رشته ی DNA استفاده می کنیم. بنابراین در ابتدا یک سیال را با استفاده از مدل دینامیک چرخش تصادفی شبیه سازی کرده و سپس با قرار دادن یک صفحه ی نوسان کننده در سیستم، پروفایل سرعت سیال را برای مساله ی شارش در کنار صفحه ی نوسانی را بدست می آوریم. در گام بعدی با استفاده از مدل مهره-فنر، یک رشته ی پلیمری را به دیواره متصل می کنیم و نیروهای وارد بر آن را محاسبه می کنیم.

تحت نظارت وف ایرانی