分子信标检测模型在若干图论问题中的应用

发布时间：2017-05-14 10:06

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【摘要】：上个世纪90年代中期,Adleman开创性的利用DNA分子求解了七个顶点的有向赋权图的Hamilton路径问题,开启了DNA计算的篇章。DNA计算是利用限定条件对运算结果进行删选的一种可控的生化反应。相比传统电子计算机,DNA计算具有海量的数据资源、存储空间大与可高度并行的运算能力等优点,弥补了传统计算机存储与运算速度方面的不足。分子信标(molecularbeacons,MBS)是一种特异性检测DNA和RNA靶向序列的发夹型核酸探针,由Tyagi和Krammer于1996年在实验室首次建立的,最初用于在液相中定量测定靶标的量。由于分子信标具有操作简单、灵敏度高、特异性强、可对核酸进行实时定量测定、甚至可以用于活体分析等特点,近十年来,在化学、生物和医学等领域都有广泛的应用和发展。图论可以将现实生活中许多问题用数学抽象形式来描述,可以为任意包含二元关系的系统提供数学模型。伴随着数学、计算机科学与生物科学的发展,图论这一经典学科已经在许多领域得到应用和发展,如物理学、计算机技术、通信科学、建筑学、经济学和心理学等。本文在DNA计算的基础上,首先,介绍了分子信标的设计、工作原理及其应用；然后,利用分子信标中荧光分子-猝灭分子对选择的不同可构成多色分子信标的原理,给出求解Hamilton圈这-NP-完全问题的算法；其次,介绍了基于分子信标检测技术的最大匹配问题,通过编码分子信标环部可特异性检测图的特定边,并通过检测到荧光不再加强来判定反应完全；最后,通过引入探针机这一数学模型,求解了TSP问题。
【关键词】：DNA计算 分子信标 Hamilton圈 最大匹配 探针机 旅行商问题
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O157.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 绪论16-19
• 1.1 研究背景16
• 1.2 预备知识16-18
• 1.2.1 DNA计算的产生背景及研究现状16-17
• 1.2.2 DNA的分子结构及计算原理17-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 2 分子信标技术的介绍19-23
• 2.1 引言19
• 2.2 分子信标的设计及其工作原理19-21
• 2.2.1 分子信标的设计19-20
• 2.2.2 分子信标的工作原理20-21
• 2.3 分子信标技术的应用21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 分子信标检测模型在Hamilton圈问题中的应用23-28
• 3.1 引言23
• 3.2 问题描述23-24
• 3.3 Hamilton圈问题的分子信标检测模型24-27
• 3.3.1 算法设计24-25
• 3.3.2 模型实现25-27
• 3.4 本章小结27-28
• 4 分子信标检测模型在最大匹配问题中的应用28-35
• 4.1 引言28
• 4.2 问题描述28-29
• 4.3 最大匹配问题的分子信标检测模型29-34
• 4.3.1 算法设计29
• 4.3.2 生物操作29-30
• 4.3.3 实例分析30-34
• 4.4 本章小结34-35
• 5 探针机求解TSP问题35-41
• 5.1 引言35
• 5.2 探针机定义35-36
• 5.3 实例分析36-38
• 5.3.1 问题描述36
• 5.3.2 探针机模型求解旅行商问题36-38
• 5.4 分子信标技术与探针机的结合38-40
• 5.4.1 纳米硅38-39
• 5.4.2 荧光波长转移型分子信标39
• 5.4.3 基本思想39-40
• 5.5 本章小结40-41
• 结论41-42
• 参考文献42-46
• 致谢46-47
• 作者简介及读研期间主要科研成果47

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：364857