若干DNA逻辑门的模型研究
发布时间：2020-09-02 20:29
分子器件是指利用分子的内在多样性在分子水平上完成计算功能的微型系统。分子逻辑门作为分子器件中最具代表性的分子系统,在过去的几十年里取得了很大的进展。目前,分子逻辑门是非常活跃的研究领域,有望于解决现代电子计算机发展的瓶颈问题。DNA特殊的分子结构与多样化的功能,自然而然的成为了分子逻辑门的应用材料。在本论文中,我们应用Watson-Crick碱基配对原则,利用G-四链体可以增强NMM荧光强度的特性,借助于DNA链置换和荧光标记这两种纳米技术进行DNA逻辑门模型的构建,主要的研究内容如下:1)以圆环DNA为基本单元,构建了一位二进制半加器计算模型。在该计算模型中,通过圆环DNA的特性,使互补在圆环DNA上两条单链上所修饰的荧光分子FAM与猝灭分子Dabcyl相互作用致使荧光猝灭。设计可以互补的两条富含G碱基片段的DNA单链作为半加器的两个输入信号,利用DNA链置换技术释放圆环DNA上携带FAM或Dabcyl的DNA单链,以及富含G碱基片段形成的G-四链体结构,输出信号则检测FAM与NMM的荧光强度的相对变化,从而实现了半加器的计算。2)以互补双链DNA为基本单元,构建了一位二进制半减器计算模型。在该计算模型中,作为基本单元的双链DNA其中一条不仅修饰猝灭分子Dabcyl而且设计含有可以形成G-四链体的富含G碱基片段,另一条则是修饰荧光分子FAM。互补配对一方面使FAM与Dabcyl相互作用致使荧光猝灭,另一方面破坏了 G-四链体的形成。设计两条简单互补配对的DNA单链作为半减器的两个输入信号,通过DNA链置换破坏基本单元的构成,把FAM与NMM的荧光强度的相对变化作为输出信号,进而完成半减器的计算。3)以单链DNA/氧化石墨烯为基本单元,构建了一位二进制半加-半减器计算模型。在该计算模型中,凭借着特殊结构的氧化石墨烯以其出色的荧光猝灭的特点以及吸附单链DNA释放双链DNA的特性,与修饰有荧光分子FAM与猝灭分子Dabcyl的单链DNA配合组建基本单元。首先设计两条特殊的互补的DNA单链作为输入信号,其中一条输入链修饰荧光分子HEX,另外一条富含G碱基片段。作为输入信号的两条DNA单链都能与氧化石墨烯吸附的单链DNA进行互补形成双链结构从而将其从氧化石墨烯表面释放出来。然后,再设计第三条富含G碱基片段的DNA单链来调控该模型是执行半加器功能还是半减器功能。以FAM与HEX的荧光信号组合作为半加器的输出信号,以FAM与NMM的荧光信号组合充当半减器的输出信号,实现了该模型既能进行半加法的计算也能进行半减法的计算。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP384
【部分图文】：
逑技术构建了与门（ＡＮＤ）、或门（ＯＲ）以及与非门（ＮＡＮＤ），在此基础上进而构逡逑建了一个级联逻辑电路来执行异或（ＸＯＲ）逻辑（见图１－１）。逡逑检测ＤＮＡ分子是科学研[偟敝幸恢种匾氖莘治鍪侄危蚨τ酶髦旨际蹂义鲜侄卫刺岣呒觳獾淖既沸杂肓槊粜允欠浅Ｖ匾摹＃玻埃埃改辏龋宓热耍郏保叮萏岢隽耍皱义闲碌模模危良觳夥椒ǎ迹保玻墙哐≡裥阅勘暧盏嫉模模危亮粗没挥胙衾脲义献庸查罹鄣缃庵实墓庋Х糯筇匦越薪岷稀Ｔ谔秸肴芤禾逑抵泻醒衾胱庸查罹坼义系缃庵剩ǎ茫茫校卞澹怠┒擞糜馑乇昙堑牟糠衷咏坏乃矗模危梁秃怂崮谇忻福龋幔邋澹桑桑伞ｅ义霞しⅲ茫茫校保梢缘贾掠行芰看樱茫茫校弊频接馑亟蛊浞⒐狻５蹦勘炅村义洗嬖诘那榭鱿拢玫降乃纯梢员缓怂崮谇忻福龋幔邋澹桑桑汕懈钌尚馑氐亩体义希模危疗巍６蹋模危疗斡耄茫茫校敝湎喽越先醯木驳缱饔弥率梗茫茫校痹独胗忮义纤夭荒懿芰孔啤Ｈ绻勘炅床淮嬖谑保蛐馑氐钠斡耄茫茫校毕嗷ュ义峡拷芰孔平⒊銮抗舛患觳獬隼础ｅ义稀讼
本文编号：2811064
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP384
【部分图文】：
逑技术构建了与门（ＡＮＤ）、或门（ＯＲ）以及与非门（ＮＡＮＤ），在此基础上进而构逡逑建了一个级联逻辑电路来执行异或（ＸＯＲ）逻辑（见图１－１）。逡逑检测ＤＮＡ分子是科学研[偟敝幸恢种匾氖莘治鍪侄危蚨τ酶髦旨际蹂义鲜侄卫刺岣呒觳獾淖既沸杂肓槊粜允欠浅Ｖ匾摹＃玻埃埃改辏龋宓热耍郏保叮萏岢隽耍皱义闲碌模模危良觳夥椒ǎ迹保玻墙哐≡裥阅勘暧盏嫉模模危亮粗没挥胙衾脲义献庸查罹鄣缃庵实墓庋Х糯筇匦越薪岷稀Ｔ谔秸肴芤禾逑抵泻醒衾胱庸查罹坼义系缃庵剩ǎ茫茫校卞澹怠┒擞糜馑乇昙堑牟糠衷咏坏乃矗模危梁秃怂崮谇忻福龋幔邋澹桑桑伞ｅ义霞しⅲ茫茫校保梢缘贾掠行芰看樱茫茫校弊频接馑亟蛊浞⒐狻５蹦勘炅村义洗嬖诘那榭鱿拢玫降乃纯梢员缓怂崮谇忻福龋幔邋澹桑桑汕懈钌尚馑氐亩体义希模危疗巍６蹋模危疗斡耄茫茫校敝湎喽越先醯木驳缱饔弥率梗茫茫校痹独胗忮义纤夭荒懿芰孔啤Ｈ绻勘炅床淮嬖谑保蛐馑氐钠斡耄茫茫校毕嗷ュ义峡拷芰孔平⒊銮抗舛患觳獬隼础ｅ义稀讼
本文编号：2811064
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