结构生物化学/核酸/未来的 DNA

DNA，脱氧核糖核酸，包含人体合成氨基酸的所有指令，其基因从父母传给后代。此外，未来，DNA 也可以用在电子设备中，帮助其更快地工作或安装在当今大型机器无法容纳的小空间中。新型基于 DNA 的机器将比当前设备消耗更少的能量和热量。DNA 独特的特性——其尺寸、结构和复制能力——使其可能优于当前用于运行电子设备的材料。

DNA 电气微线

DNA 具有独特的双螺旋形状，其中一条 DNA 链的核苷酸与其互补链相互缠绕。当两条链的含氮碱基结合在一起时，它们会连接形成一个梯子。结构的内部是梯子，而外部是连接在一起的糖分子，这些糖分子与磷酸基团连接。DNA 的扭曲赋予其环状结构。据说这种结构具有有序的电子排列，形成了所谓的“π 路径”。π 路径是由环状结构中原子上方悬浮的轨道中的 π 电子产生的。电子可以通过这些 π 路径传导电流。DNA 的导电能力可能在微型机器中很有用。

DNA 微型机器人

在未来，工厂将充满微型机器人，而不是人类，它们将执行重复性任务。纽约大学的 Nadrian Seemen 设计了一个微型机器人，它太小，即使在显微镜下也无法看到，它由实验室合成的 DNA 制成。他从他称为 DNA DX 的合成 DNA 分子开始，该分子具有足够坚固的形状，可以作为机器人的手臂，此外，他使用酶将三个不同的 DNA 片段连接在一起。Seeman 的 DNA 机器人包含保留其特性的 DNA 链，例如分子中发生的自然扭曲和转折。由于机器人太小，无法在显微镜下看到，因此在 DNA 的每个部分添加了荧光标签和指示性的光芒，以监控分子何时靠近。如果它们靠得很近，就会发光，否则不会发光。

DNA 生物传感器

在未来，可以构建 DNA 生物传感器来检测两条互补 DNA 链连接中的错误。DNA 生物传感器将是一个微小的方形芯片，由传感元件（探针）、信号发生器和微激光器组成。当两条链在每个核苷酸位置匹配时，生物传感器就会发光。理想情况下，当浸入含有 DNA 的液体中时，它将检测出导致疾病的病毒和细菌。

DNA 计算机

第一个 DNA 计算机的原型是在 1994 年创建的。创建 DNA 计算机是有意义的，因为进化表明 DNA 被选中来保存生命的指令。此外，DNA 从一代传到下一代的方式涉及数学，因此创建一台能够解决复杂数学问题的 DNA 计算机是合理的。一台普通的计算机将使用算法并找到所有可能的路线来获得给定数学问题的答案，而 DNA 计算机将使用 DNA 来创建问题中给定变量的链并将其连接在一起以获得正确答案，而无需经过所有可能的解决方案方式。