扭曲板堆叠的弹性理论

我们提出了一个B型DNA的弹性模型，将其视为不允许变形的薄刚性板或碱基对的堆叠。DNA的对称性和板刚性的约束将贡献于DNA宏观弹性理论的体弹性常数数量限制为四个。我们推导了一个有效的扭曲-拉伸能量，用沿DNA分子轴的宏观拉伸 $\epsilon$ 和相对过量扭曲 $\sigma$ 来表示。除了先前发现的体拉伸和扭曲模量外，我们获得了一个扭曲-拉伸模量，具有以下显著特性：1）当跟随每块板几何中心的螺旋曲线半径为零时，它消失；2）如果板垂直于分子轴，它随耦合垂直于板的压缩与剪切应变的弹性常数 $K_{23}$ 一起消失；3）如果板相对于分子轴倾斜，则它非零。这意味着，从各向同性弹性介质中切割出的层状螺旋结构在受到拉伸力时不会扭曲，但如果将各向同性材料弯曲成螺旋形状，则它会扭曲。