基于dna链置换的核酸逻辑计算模型的研究

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1、分类号ＴＰ３－０５密级公开学号１３２２５０■１邏壓Ｍ握ａｍｙ画■■■硕±学位论文（学术型）题目基于ＤＮＡ链置换的核酸逻辑计算模型的研究■作者李明慧指导教师董亚非教授－级学科名称计算机科学与技术二级学科名称计算机软件与理论提交日期二０—六年六月学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行研巧王作所取得的研巧成果。尽我所知，除文中己经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经

2、发表或撰写过的研巧成果，也不包含本人或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。一。本学位论文若有不实或侵犯他人权利的，本人愿意承担切相关的法律责任作者签名；達舊曰期：ｗ／（年《月／〇曰学位论文知识产权及使用授权声明书本人在导师指导下所完成的学位论文及相关成果，知识产权巧属陕西师范大学。本人完全了解陕西师范大学有关保存、使用学位论文的规定，允许本论文被査阅和借阅，学校有权保留学位论文并向国家有关部口或机构送

3、交论文的纸质版和电子版，有权将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用。本人保证毕业离校后任何复制手段保存和汇编本论文，发表本论文或使用本论文成果时署名单位仍为陕西师范大学。保密论文解密后适用本声明。作者签名：净叫日親年（月／口日讀Ｊ摘要ＤＮＡ分子由于其特殊的组合结构为分子逻辑组件的研究提供了足够的序列设－计空间。ＷａｔｓｏｎＣｒｉｃｋ互补原则能够预测分子的行为，Ｗ及自然的生物特性使其成一一为分子计算领域里种优良的工程材料之。面对这种新兴的计算模式，研究

4、者利用碱基互补配对原则、ＤＮＡ链置换技术和英光标记技术构建逻辑计算模型己经取得了许多成果。本文开始先简单的介绍了ＤＮＡ分子计算的发展过程，之后又详细论述了海内外该研究领域的研巧进展及成果，介绍了基于核酸逻辑组件的研巧，及如何用ＤＮＡ分子的特殊性质结合链置换、芙光标记等各种可能的生物技术相结合建立逻辑结构计算模型。基于链置换的核酸逻辑组件计算模型的研究对于未来研究分子计算机具有极大的理论价值和应用价值。通过文献追踪研究，本文利用碱基互补配对、ＤＮＡ链置换和芙光标记技术构一些逻

5、辑组件模型ＤＮＡ序列进行了循环利用建了，使得模型的通用性得到，并对了提高，本，而且为了验证所提出模型的可行性和准确性文运用相关的计算机仿真或生物实验来进行了验证。基于ＤＮＡ碱基互补配对的性质，ｙＡ及ＤＮＡ链置换一一技术构建些逻辑结构，用茨光标记技术检验文中所提出的计算模型，这为下步ＤＮＡ计算模型的应用提供了可行性的方案，。本文在前人己有的基础和经验下利用ＤＮＡ链置换技术Ｗ及巧光标记技术构造了下两种ＤＮＡ分子计算模型；＂＂＂Ｗ本模型通过逻靖ｎ禁ｎ与屏或ｎ的组合，利用碱基互补配对原则与

6、英光标记技术构建了一个半减器的计算模型。该模型利用ＤＮＡ链置换技术两条ＤＮＡ单链充当半减器的输入信号，巧光强度的相对变化充当半减器计算结果的检测信号，实现了半减器的计算过程。并且利用ＮＵＰＡＣＫ设计了实验过程中所用到的链的序列，通过ＶｉｓｕａｌＤＳＤ软件进行了实验的仿真与分析，初步验证了模型的正确性与可斤性泳实验对模型进行了进一，之后又通过凝胶电步的检验。２—利用ＤＮＡ链置换技术与其他新型技术的结合巧光标记技术，碱基互（）一些核酸逻靖组件计算模型补配对原则等，构建。这些逻辑组件

7、是用两条ＤＮＡ单链作为逻辑口的输入，Ｗ巧光强度的相对变化作为计算结果的输出检测。并且利ｉｓｕａｌ用ＮＵＰＡＣＫ设计了实验中所用到的寡核昔酸序列，通过ＶＤＳＤ软件检验了该。模型的合理性和正确性。文中所设计的逻辑结构是简单的，稳定的另外，我们一个可循环利用的逻辑电路在这些简单的逻辑组件的基础上构建了。实现了功能化的核酸逻辑组件，为后续的小型或更大型的逻辑电路提供可靠地依据。本文中所构建的模型不仅结构简单而且稳定性好，实验过程易于操作，结果Ｉ便于检测。最后通过计算机仿真巧步验证了

8、我们所构建的模型的合理性，为后续一的生物实验提供了定的理论依据。：Ｄ巧光标记技术关键宇ＮＡ链置换，逻辑口，级联遇辑电路，分子计算，半减器，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