大分子受限在生命体系中普遍存在,例如,作为遗传信息载体的DNA受限于细胞核内,受限空间中的DNA分子拓扑结构转变对DNA分子转录过程有重要影响。因此,研究球受限下DNA分子构象转变具有重要意义。为深入了解这一生物物理过程,论文主要利用Monte Carlo模拟方法,分别基于蠕虫链和蠕虫棒两种模型研究球受限空间对环状DNA分子构象及其拓扑结构的影响。基于蠕虫链模型,采用Monte Carlo模拟方法研究球受限条件下环状DNA分子的构象行为及其拓扑结构变化。在强受限条件下,环状DNA分子连接数呈现不连续多峰分布,但多峰分布轮廓仍服从高斯分布且关于对称。DNA分子构象呈线圈缠绕结构,其直接导致连接数呈现不连续多峰分布,且缠绕圈数与环绕数不连续峰值数目成正比。基于White-Fuller关系,通过扭转数分布、环绕数分布卷积获得连接数分布。与环绕数分布相同,随受限空间半径减小,连接数也呈现不连续、多峰分布,且峰值逐渐增加。当受限半径超过Odijk（驻留长度）范围时,环状DNA分子的环绕数逐渐趋向单峰高斯分布。与蠕虫链模型不同,蠕虫棒模型直接耦合了弯折、扭转,可以直接获取得环状DNA分子扭转数、环绕数分布,在此基础上通过White-Fuller拓扑关系得到连接数分布。在强受限条件下环绕数分布同样呈现不连续多峰分布,随着受限半径的增加,环绕数分布逐渐转变为单峰高斯分布。受限空间对扭转数分布影响并不显著,由于过扭转或欠扭转的存在,初始扭转角导致扭转数和连接数分布向右偏移。通过对比基于两种模型的模拟结果,在强受限条件下,连接数的不连续多峰分布主要源于环绕数分布的影响,而初始扭转角则导致连接数分布发生平移。此外还通过片段自相关函数和散射因子分别从DNA分子构象的相对方向变化和DNA分子内部结构探究了不同受限大小对DNA构象行为的影响。