基于dna鏈置換的核酸邏輯計(jì)算模型的研究

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1、分類號ＴＰ３－０５密級公開學(xué)號１３２２５０■１邏壓Ｍ握ａｍｙ畫■■■碩±學(xué)位論文（學(xué)術(shù)型）題目基于ＤＮＡ鏈置換的核酸邏輯計(jì)算模型的研究■作者李明慧指導(dǎo)教師董亞非教授－級學(xué)科名稱計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)二級學(xué)科名稱計(jì)算機(jī)軟件與理論提交日期二０—六年六月學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研巧王作所取得的研巧成果。盡我所知，除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)

2、發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不包含本人或他人已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。一。本學(xué)位論文若有不實(shí)或侵犯他人權(quán)利的，本人愿意承擔(dān)切相關(guān)的法律責(zé)任作者簽名；達(dá)舊曰期：ｗ／（年《月／〇曰學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)及使用授權(quán)聲明書本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)成果，知識產(chǎn)權(quán)巧屬陜西師范大學(xué)。本人完全了解陜西師范大學(xué)有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，允許本論文被査閱和借閱，學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送

3、交論文的紙質(zhì)版和電子版，有權(quán)將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可Ｗ采用。本人保證畢業(yè)離校后任何復(fù)制手段保存和匯編本論文，發(fā)表本論文或使用本論文成果時署名單位仍為陜西師范大學(xué)。保密論文解密后適用本聲明。作者簽名：凈叫日親年（月／口日讀Ｊ摘要ＤＮＡ分子由于其特殊的組合結(jié)構(gòu)為分子邏輯組件的研究提供了足夠的序列設(shè)－計(jì)空間。ＷａｔｓｏｎＣｒｉｃｋ互補(bǔ)原則能夠預(yù)測分子的行為，Ｗ及自然的生物特性使其成一一為分子計(jì)算領(lǐng)域里種優(yōu)良的工程材料之。面對這種新興的計(jì)算模式，研究

4、者利用堿基互補(bǔ)配對原則、ＤＮＡ鏈置換技術(shù)和英光標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建邏輯計(jì)算模型己經(jīng)取得了許多成果。本文開始先簡單的介紹了ＤＮＡ分子計(jì)算的發(fā)展過程，之后又詳細(xì)論述了海內(nèi)外該研究領(lǐng)域的研巧進(jìn)展及成果，介紹了基于核酸邏輯組件的研巧，及如何用ＤＮＡ分子的特殊性質(zhì)結(jié)合鏈置換、芙光標(biāo)記等各種可能的生物技術(shù)相結(jié)合建立邏輯結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。基于鏈置換的核酸邏輯組件計(jì)算模型的研究對于未來研究分子計(jì)算機(jī)具有極大的理論價值和應(yīng)用價值。通過文獻(xiàn)追蹤研究，本文利用堿基互補(bǔ)配對、ＤＮＡ鏈置換和芙光標(biāo)記技術(shù)構(gòu)一些邏

5、輯組件模型ＤＮＡ序列進(jìn)行了循環(huán)利用建了，使得模型的通用性得到，并對了提高，本，而且為了驗(yàn)證所提出模型的可行性和準(zhǔn)確性文運(yùn)用相關(guān)的計(jì)算機(jī)仿真或生物實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行了驗(yàn)證?；冢模危翂A基互補(bǔ)配對的性質(zhì)，ｙＡ及ＤＮＡ鏈置換一一技術(shù)構(gòu)建些邏輯結(jié)構(gòu)，用茨光標(biāo)記技術(shù)檢驗(yàn)文中所提出的計(jì)算模型，這為下步ＤＮＡ計(jì)算模型的應(yīng)用提供了可行性的方案，。本文在前人己有的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)下利用ＤＮＡ鏈置換技術(shù)Ｗ及巧光標(biāo)記技術(shù)構(gòu)造了下兩種ＤＮＡ分子計(jì)算模型；＂＂＂Ｗ本模型通過邏靖ｎ禁ｎ與屏或ｎ的組合，利用堿基互補(bǔ)配對原則與

6、英光標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建了一個半減器的計(jì)算模型。該模型利用ＤＮＡ鏈置換技術(shù)兩條ＤＮＡ單鏈充當(dāng)半減器的輸入信號，巧光強(qiáng)度的相對變化充當(dāng)半減器計(jì)算結(jié)果的檢測信號，實(shí)現(xiàn)了半減器的計(jì)算過程。并且利用ＮＵＰＡＣＫ設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)過程中所用到的鏈的序列，通過ＶｉｓｕａｌＤＳＤ軟件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的仿真與分析，初步驗(yàn)證了模型的正確性與可斤性泳實(shí)驗(yàn)對模型進(jìn)行了進(jìn)一，之后又通過凝膠電步的檢驗(yàn)。２—利用ＤＮＡ鏈置換技術(shù)與其他新型技術(shù)的結(jié)合巧光標(biāo)記技術(shù)，堿基互（）一些核酸邏靖組件計(jì)算模型補(bǔ)配對原則等，構(gòu)建。這些邏輯組件

7、是用兩條ＤＮＡ單鏈作為邏輯口的輸入，Ｗ巧光強(qiáng)度的相對變化作為計(jì)算結(jié)果的輸出檢測。并且利ｉｓｕａｌ用ＮＵＰＡＣＫ設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)中所用到的寡核昔酸序列，通過ＶＤＳＤ軟件檢驗(yàn)了該。模型的合理性和正確性。文中所設(shè)計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)是簡單的，穩(wěn)定的另外，我們一個可循環(huán)利用的邏輯電路在這些簡單的邏輯組件的基礎(chǔ)上構(gòu)建了。實(shí)現(xiàn)了功能化的核酸邏輯組件，為后續(xù)的小型或更大型的邏輯電路提供可靠地依據(jù)。本文中所構(gòu)建的模型不僅結(jié)構(gòu)簡單而且穩(wěn)定性好，實(shí)驗(yàn)過程易于操作，結(jié)果Ｉ便于檢測。最后通過計(jì)算機(jī)仿真巧步驗(yàn)證了

8、我們所構(gòu)建的模型的合理性，為后續(xù)一的生物實(shí)驗(yàn)提供了定的理論依據(jù)。：Ｄ巧光標(biāo)記技術(shù)關(guān)鍵宇ＮＡ鏈置換，邏輯口，級聯(lián)遇輯電路，分子計(jì)算，半減器，ｎＡｂｓｔｒａｃｔＤＮＡｍｏｌｅｃｕｌｅｓｈａｖｅａｎｅ打ｏｕｈｓｅｑｕｅｎｃｅｄｅｓｉｎｓａｃｅｆｏｒＳｔｕｄｙｉｎｏｆｌｏｉｃａｌｇｇｐｇｇ－ｃｏｍｏｎｅ打ｔｓｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｃｏｍｂｉ打ａｔｉｏｎｏｆｓｅｃｉａｌ