来源:Kerson Huang, Lectures on Statistical Physics and Protein Folding, pp 24-25

把双链DNA解开就像拉拉链。设DNA有\(N\)个链环(link),每个链环有两种状态:闭合着或打开着,后一种状态比前一种状态的能量高\(\Delta\)。打开的链环连续地排在一起,闭合的链环连续地排在一起,如下图所示。由于热涨落,链环会自发闭合或打开。问:打开的链环平均有多少?



DNA的拉链模型

DNA的可能状态用打开的链环数目标记,\(n=0,1,2,\cdots,N\)。具有\(n\)个打开的链环的DNA的能量为\(E_n=n\Delta\)。配分函数为

\begin{equation*}Q_N=\sum_{n=0}^N e^{-\beta n\Delta}=\frac{1-e^{-\beta (N+1)\Delta}}{1-e^{-\beta \Delta}}\end{equation*}

上式用到等比数列求和公式\(S_n=\frac{a_1(1-q^n)}{1-q}\)。

打开的链环的平均数为:

\begin{equation*}\begin{split}\overline n=&\frac{\sum_{n=0}^N ne^{-\beta n\Delta}}{\sum_{n=0}^N e^{-\beta n\Delta}}=-\frac{1}{\Delta}\frac{\partial \ln Q_N}{\partial \beta}\\=&\frac{e^{-\beta \Delta}}{1-e^{-\beta \Delta}}-\frac{(N+1)e^{-\beta (N+1)\Delta}}{1-e^{-\beta (N+1) \Delta}}\end{split}\end{equation*}

低温极限下,\(\beta \Delta\gg 1\),打开的链环很少:

\begin{equation*}\overline n\approx e^{-\beta \Delta}\end{equation*}

高温极限下,\(\beta \Delta\ll 1\),几乎所有的链环都是打开的:

\begin{equation*}\overline n\approx n\end{equation*}

DNA解链统计物理的更多相关文章

  1. SQL Server中STATISTICS IO物理读和逻辑读的误区

    SQL Server中STATISTICS IO物理读和逻辑读的误区 大家知道,SQL Server中可以利用下面命令查看某个语句读写IO的情况 SET STATISTICS IO ON 那么这个命令 ...

  2. Performance Monitor4:监控SQL Server的IO性能

    SQL Server的IO性能受到物理Disk的IO延迟和SQL Server内部执行的IO操作的影响.在监控Disk性能时,最主要的度量值(metric)是IO延迟,IO延迟是指从Applicati ...

  3. 利用Caffe做回归(regression)

    Caffe应该是目前深度学习领域应用最广泛的几大框架之一了,尤其是视觉领域.绝大多数用Caffe的人,应该用的都是基于分类的网络,但有的时候也许会有基于回归的视觉应用的需要,查了一下Caffe官网,还 ...

  4. 机器学习&数据挖掘笔记_20(PGM练习四:图模型的精确推理)

    前言: 这次实验完成的是图模型的精确推理.exact inference分为2种,求边缘概率和求MAP,分别对应sum-product和max-sum算法.这次实验涉及到的知识点很多,不仅需要熟悉图模 ...

  5. PRML读书会第十章 Approximate Inference(近似推断,变分推断,KL散度,平均场, Mean Field )

    主讲人 戴玮 (新浪微博: @戴玮_CASIA) Wilbur_中博(1954123) 20:02:04 我们在前面看到,概率推断的核心任务就是计算某分布下的某个函数的期望.或者计算边缘概率分布.条件 ...

  6. 透过统计力学,模拟软物质——EPJE专访2016年玻尔兹曼奖得主Daan Frenkel

    原文来源:Eur. Phys. J. E (2016) 39: 68 2016年玻尔兹曼奖得主Daan Frenkel接受欧洲物理学报E专访,畅谈统计物理在交叉科学研究中的前所未有的重要性. 统计物理 ...

  7. 用 Python 通过马尔可夫随机场(MRF)与 Ising Model 进行二值图降噪

    前言 这个降噪的模型来自 Christopher M. Bishop 的 Pattern Recognition And Machine Learning (就是神书 PRML……),问题是如何对一个 ...

  8. PRML读书会第一章 Introduction(机器学习基本概念、学习理论、模型选择、维灾等)

    主讲人 常象宇 大家好,我是likrain,本来我和网神说的是我可以作为机动,大家不想讲哪里我可以试试,结果大家不想讲第一章.估计都是大神觉得第一章比较简单,所以就由我来吧.我的背景是统计与数学,稍懂 ...

  9. 查看linux内存、cpu

    1.查看cpu数 多核cpu,包括物理多核和逻辑多核,一台机器可能有多个cpu,每个cpu可能有多核的,多个可能包括物理多核和逻辑多核. /proc/cpuinfo 文件里记录了这些信息,以下是一个核 ...

随机推荐

  1. python-open文件处理

    python内置函数open()用于打开文件和创建文件对象 语法 open(name[,mode[,bufsize]]) name:文件名 mode:指定文件的打开模式 r:只读 w:写入 a:附加 ...

  2. 微信app支付 ci框架做的

    /**     * 组合微信app支付  获得prepayid     * @param int $order_num     */    private function _wxpay_reques ...

  3. 4-1 Linux用户管理命令详解

    1. /etc/passwd 格式 用户名:密码:UID:GID:注释:家目录:默认shell useradd  [options ]    USERNAME -u: UID  要大于等于500, - ...

  4. shell 1>&2 2>&1 &>filename重定向的含义和区别

    当初在shell中, 看到">&1"和">&2"始终不明白什么意思.经过在网上的搜索得以解惑.其实这是两种输出. 在 shell 程 ...

  5. 深入分析JS原型链以及为什么不能在原型链上使用对象

    在刚刚接触JS原型链的时候都会接触到一个熟悉的名词:prototype:如果你曾经深入过prototype,你会接触到另一个名词:__proto__(注意:两边各有两条下划线,不是一条).以下将会围绕 ...

  6. Hash 函数及其重要性

    不时会爆出网站的服务器和数据库被盗取,考虑到这点,就要确保用户一些敏感数据(例如密码)的安全性.今天,我们要学的是 hash 背后的基础知识,以及如何用它来保护你的 web 应用的密码. 申明 密码学 ...

  7. Spring之BeanFactory及Bean生命周期

    1.spring通过BeanFactory灵活配置.管理bean,Spring对管理的bean没有任何特别的要求,完全支持对POJO的管理: 2.BeanFactory有个ApplicationCon ...

  8. 【IDEA】intellij idea 插件推荐

    CSDN 2016博客之星评选结果公布    [系列直播]零基础学习微信小程序!      "我的2016"主题征文活动   博客的神秘功能 [IDEA]intellij idea ...

  9. [No000091]SVN学习笔记2-TortoiseSVN Client初级操作update(获取)、commit(提交)

    SVN简介: 为什么要使用SVN? 程序员在编写程序的过程中,每个程序员都会生成很多不同的版本,这就需要程序员有效的管理代码,在需要的时候可以迅速,准确取出相应的版本. Subversion是什么? ...

  10. HTML 学习笔记 JQuery(选择器)

    学习前端也有一段时间了,今天终于进入到JQuery阶段了,对于新手来讲,JQuery的选择器类型之多 功能之强大实在不是一天两天能够记得完的.现在,就采用边学边记录的方式.以后要是忘了的话,也有一个地 ...