DNA纳米逻辑门的构建研究
发布时间：2021-07-28 03:10
随着计算机科学对人类生活的影响越来越深远,计算机逐渐发展成为社会生活中必不可少的一部分,随着时间的推移,人类生活所需要和产生的信息量也越来越大,随之而来的,便是对计算机存储以及运算速度的更高要求,使得现今计算机的发展不论从存储还是运算速度方面都达到了其物理极限,计算机的发展日趋捉襟见肘。因此,人们开始寻找新型的材料代替芯片来进行计算机的制造。早在1959年加州理工学院的美国物理年会上Feynman便提出了分子计算这一伟大的想法,终于在1994年,随着科学技术的发展,Adleman教授将DNA计算这一想法从理论变成了现实,开启了 DNA计算的新时代。DNA计算也凭借其并行性好、存储量大、运算速度快等特点一跃成为了计算机科学、生物科学、物理、化学、数学等学科领域的科学家们争相研究的宠儿。本文首先介绍了 DNA计算的研究背景及优势,并对DNA计算中使用到的实验技术如PCR、琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等实验操作进行了大致的介绍。最主要的是对DNA计算发展至今所使用的技术进行了归纳总结,并提出了两种逻辑计算模型,其中一个是利用化学发光共振能量转移来实现的,而另一个则是通过...
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１四种脱氧核苷酸结构图??在ＤＮＡ中，四种脱氧核苷酸的连接方式一共有两种：第一种是其中一个核苷??９??
陕西师范大学硕士学位论文??酸分子的磷酸基与另一个核苷酸分子３’碳原子上的羟基相连，形成磷酸二酯键；??第二种则是两个核苷酸分子的含氮碱基遵循Ｗａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋ碱基互补配对原则通过??氢键相连。其中，腺嘌呤与胸腺嘧啶通过两个氢键相连，鸟嘌呤通过三个氢键与??胞嘧啶相连，即Ａ＝Ｔ，Ｇ＝Ｃ。因此，ＧＣ含量高的ＤＮＡ链会更稳定，ＤＮＡ双链的??解旋会更难。多个核苷酸分子经过３’一＊５’磷酸二酯键即第一种方式连接成单链，??而单链再通过碱基互补配对原则即第二种方式连接成双链ＤＮＡ。??ＤＮＡ不仅具有特定的化学组成，还具有特殊的双螺旋空间结构（图２－２），??它的主要特点有［６４］：?（１）?ＤＮＡ分子是由两条反向、平行、互补的脱氧核苷酸长??链构成，其中一条ＤＮＡ链为３’一＾５’，另一条ＤＮＡ链为在同一轴上相互??盘旋，每３．４ｎｍ形成一圈，直径为２．０ｎｍ；?（２）?ＤＮＡ分子中隣酸和脱氧核糖排列??在双螺旋的外侧，构成ＤＮＡ的基本骨架，而含氮碱基则排列在双螺旋的内侧；（３）??ＤＮＡ分子的两条链通过氢键按碱基互补配对原则结合且在同一?ＤＮＡ链上腺嘌呤??的数目与胸腺嘧啶的数目相等，即Ａ＝Ｔ，鸟嘌呤的数目与胞嘧啶的数目相等，即??Ｇ＝Ｃ，碱基在ＤＮＡ分子中排列顺序的千变万化导致了?ＤＮＡ分子的多样性。??
ＤＮＡ计算中，可以通过聚合酶链式反应进行ＤＮＡ扩增从而得到所为ＰＣＲ反应速度快，扩增得到的ＤＮＡ数目大等特点，使得ＤＮＡ行性高的优势展露无遗。此外，在进行ＤＮＡ链置换等操作时，只两条碱基互补配对的ＤＮＡ单链在适当的盐溶液中进行杂交即可，长，也可在ＰＣＲ仪中高温加热，以防止ＤＮＡ单链进行自我杂交出之后再逐步降温进行ＤＮＡ杂交。??泳技术??带电离子在电场的作用下向着相反方向移动的现象就是电泳，电俄国莫斯科大学的斐迪南？弗雷德里克？罗伊斯（Ｆｅｒｄｉｎａｎｄ?Ｆｒｅｄｅｒｉｃ?到１９３６年，Ａ．Ｗ．Ｋ．蒂塞利乌斯制造了界面电泳仪，并使用它成蛋白的３种球蛋白，电泳技术逐渐开始被人们重视并开始推广使鉴定和纯化ＤＮＡ片段。样品的物理性质如分子大小、电荷多少、间构型、凝胶电泳使用的支持材料、电场强度以及缓冲液的离子强
【参考文献】：
期刊论文
[1]图的最大团与最大独立集粘贴DNA计算模型[J]. 范月科,强小利,许进. 计算机学报. 2010(02)
[2]DNA缩短法计算模型求解最大独立集问题[J]. 张成,杨静,许进,赵东明. 科学通报. 2009(24)
[3]0-1规划问题的闭环DNA算法[J]. 周康,覃磊,同小军,许进. 系统工程与电子技术. 2009(04)
[4]基于闭环DNA计算的最大独立集问题的算法[J]. 周康,同小军,刘文斌,许进. 计算机工程. 2008(04)
[5]基于分治的背包问题DNA计算机算法[J]. 李肯立,姚凤娟,李仁发,许进. 计算机研究与发展. 2007(06)
[6]最小顶点覆盖问题的闭环DNA算法[J]. 周康,许进. 计算机工程与应用. 2006(20)
[7]边连通度问题的三维DNA图结构解法[J]. 方刚,张社民,许进. 系统工程与电子技术. 2006(01)
[8]最小顶点覆盖问题的改进粘贴模型[J]. 董亚非,张家秀,殷志祥,许进. 电子与信息学报. 2005(04)
[9]图的最小顶点覆盖问题的质粒DNA计算模型[J]. 王淑栋,刘文斌,许进. 华中科技大学学报(自然科学版). 2004(11)
[10]最小顶点覆盖问题的DNA分子算法[J]. 高琳,许进. 系统工程与电子技术. 2004(04)
本文编号：3307083
【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１四种脱氧核苷酸结构图??在ＤＮＡ中，四种脱氧核苷酸的连接方式一共有两种：第一种是其中一个核苷??９??
陕西师范大学硕士学位论文??酸分子的磷酸基与另一个核苷酸分子３’碳原子上的羟基相连，形成磷酸二酯键；??第二种则是两个核苷酸分子的含氮碱基遵循Ｗａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋ碱基互补配对原则通过??氢键相连。其中，腺嘌呤与胸腺嘧啶通过两个氢键相连，鸟嘌呤通过三个氢键与??胞嘧啶相连，即Ａ＝Ｔ，Ｇ＝Ｃ。因此，ＧＣ含量高的ＤＮＡ链会更稳定，ＤＮＡ双链的??解旋会更难。多个核苷酸分子经过３’一＊５’磷酸二酯键即第一种方式连接成单链，??而单链再通过碱基互补配对原则即第二种方式连接成双链ＤＮＡ。??ＤＮＡ不仅具有特定的化学组成，还具有特殊的双螺旋空间结构（图２－２），??它的主要特点有［６４］：?（１）?ＤＮＡ分子是由两条反向、平行、互补的脱氧核苷酸长??链构成，其中一条ＤＮＡ链为３’一＾５’，另一条ＤＮＡ链为在同一轴上相互??盘旋，每３．４ｎｍ形成一圈，直径为２．０ｎｍ；?（２）?ＤＮＡ分子中隣酸和脱氧核糖排列??在双螺旋的外侧，构成ＤＮＡ的基本骨架，而含氮碱基则排列在双螺旋的内侧；（３）??ＤＮＡ分子的两条链通过氢键按碱基互补配对原则结合且在同一?ＤＮＡ链上腺嘌呤??的数目与胸腺嘧啶的数目相等，即Ａ＝Ｔ，鸟嘌呤的数目与胞嘧啶的数目相等，即??Ｇ＝Ｃ，碱基在ＤＮＡ分子中排列顺序的千变万化导致了?ＤＮＡ分子的多样性。??
ＤＮＡ计算中，可以通过聚合酶链式反应进行ＤＮＡ扩增从而得到所为ＰＣＲ反应速度快，扩增得到的ＤＮＡ数目大等特点，使得ＤＮＡ行性高的优势展露无遗。此外，在进行ＤＮＡ链置换等操作时，只两条碱基互补配对的ＤＮＡ单链在适当的盐溶液中进行杂交即可，长，也可在ＰＣＲ仪中高温加热，以防止ＤＮＡ单链进行自我杂交出之后再逐步降温进行ＤＮＡ杂交。??泳技术??带电离子在电场的作用下向着相反方向移动的现象就是电泳，电俄国莫斯科大学的斐迪南？弗雷德里克？罗伊斯（Ｆｅｒｄｉｎａｎｄ?Ｆｒｅｄｅｒｉｃ?到１９３６年，Ａ．Ｗ．Ｋ．蒂塞利乌斯制造了界面电泳仪，并使用它成蛋白的３种球蛋白，电泳技术逐渐开始被人们重视并开始推广使鉴定和纯化ＤＮＡ片段。样品的物理性质如分子大小、电荷多少、间构型、凝胶电泳使用的支持材料、电场强度以及缓冲液的离子强
【参考文献】：
期刊论文
[1]图的最大团与最大独立集粘贴DNA计算模型[J]. 范月科,强小利,许进. 计算机学报. 2010(02)
[2]DNA缩短法计算模型求解最大独立集问题[J]. 张成,杨静,许进,赵东明. 科学通报. 2009(24)
[3]0-1规划问题的闭环DNA算法[J]. 周康,覃磊,同小军,许进. 系统工程与电子技术. 2009(04)
[4]基于闭环DNA计算的最大独立集问题的算法[J]. 周康,同小军,刘文斌,许进. 计算机工程. 2008(04)
[5]基于分治的背包问题DNA计算机算法[J]. 李肯立,姚凤娟,李仁发,许进. 计算机研究与发展. 2007(06)
[6]最小顶点覆盖问题的闭环DNA算法[J]. 周康,许进. 计算机工程与应用. 2006(20)
[7]边连通度问题的三维DNA图结构解法[J]. 方刚,张社民,许进. 系统工程与电子技术. 2006(01)
[8]最小顶点覆盖问题的改进粘贴模型[J]. 董亚非,张家秀,殷志祥,许进. 电子与信息学报. 2005(04)
[9]图的最小顶点覆盖问题的质粒DNA计算模型[J]. 王淑栋,刘文斌,许进. 华中科技大学学报(自然科学版). 2004(11)
[10]最小顶点覆盖问题的DNA分子算法[J]. 高琳,许进. 系统工程与电子技术. 2004(04)
本文编号：3307083
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