环状DNA的拓扑结构及其拓扑结构变化会影响到一系列分子过程。环状DNA不同拓扑状态由其连接数决定,通常使用凝胶电泳实验研究环状DNA的连接数特征。实验结果表明,随着温度的升高,环状DNA的凝胶电泳实验荧光显示带逐渐变宽,表明连接数的分布变宽,其方差变大。此外,DNA在纳米金颗粒、云母片和生物膜表面凝聚对单分子实验有重要应用。因此,对DNA与纳米金颗粒、云母片和生物膜等表面之间的相互作用的研究有重要意义。鉴于此,运用蒙特卡罗模拟方法,研究以上问题物理机制:一、DNA的驻留长度以及扭转刚度对温度有很强的依赖关系,构建温度影响DNA驻留长度的粗粒化蠕虫链模型,探究温度对环状DNA拓扑结构的影响。结果表明,随着温度的上升,微环DNA的连接数与环绕数分布逐渐变宽,连接数方差逐渐变大;温度影响的扭转刚度对环状DNA的拓扑结构影响明显;随长度增长,单位长度的DNA对环绕数、连接数方差的影响先增大后不变,而温度效应在长度较长时则比较明显;在环状DNA长度为900nm时,连接数方差与实验结果相符。二、建立DNA蠕虫棒模型,探究不同温度下环状DNA环绕数分布与连接数分布,对比蠕虫链模型,得出两个模型下的环绕数分布吻合的临界长度随温度变化的相图。结果表明,随着温度的升高,环绕数分布的临界长度不断减小。三、在DNA蠕虫链模型中引入DNA与表面之间相互作用的摩斯势,探究DNA吸附在表面过程中弯折能与摩斯势能和表面曲率半径的竞争关系。结果表明,当摩斯势比较深或表面面曲率半径较大时,DNA可以很好的吸附在球形表面上。