基于离子诱导分子自组装与链置换技术的逻辑计算模型研究
发布时间：2021-12-15 19:07
随着计算机的迅猛发展,其物理器件不断得到进步,功能越来越丰富,价钱越来越便宜,最重要的是其体积也越来越小。计算机的发展经历了四个不同的时代,第一代、第二代、第三代、第四代分别是以电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路为主要器件的计算机。而近些年来兴起的以纳米核酸分子为研究材料的分子计算机,凭借着其纳米级的尺寸,并能够储存大量的有用信息,并行运算的能力使其运算速度进一步增强,在计算机领域掀起一股热潮,而且分子计算机应用领域也很广,能不断的应用于计算机科学、医学、生物物理、生物化学和应用数学等多门学科领域。本文首先叙述了离子诱导分子自组装的背景研究、国内外研究现状与发展趋势,并对离子诱导分子自组装用到的一些基本原理如DNA链置换技术、离子诱导分子结构转变和特殊阳离子绑定特殊碱基对的原理做了详细的介绍。最主要的是对相关原理及应用进行了总结与归纳,并构建了多个逻辑计算模型。其中第一个INH门逻辑计算模型是利用H+诱导分子结构转变结合DNA/RNA链置换技术来实现的,而后面的OR门、AND门、级联电路以及信号放大器是利用特殊阳离子能够稳定地绑定特定碱基对,结合链置换技术实现的。本文的具体研究分...
【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】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２基于寡核巧酸结构转变构建逻辑口??同年，巧３０加０狀等＾］设计了一种单分子多功能ＤＮＡ探针（ＵＭＤＰ），用Ｗ对??Ｈｇ２＋及Ａｇ＋的分析
?＾?Ｈ－?ｐ?Ｍ／Ｏｊ?＾?ＡＮＤ?；??图１－２基于寡核巧酸结构转变构建逻辑口??同年，巧３０加０狀等＾］设计了一种单分子多功能ＤＮＡ探针（ＵＭＤＰ），用Ｗ对??Ｈｇ２＋及Ａｇ＋的分析。如图１－３所示，该探针是一个两端分别被巧光素（ＦＡＭ）及浑灭??剂（ＤＡＢＣ化術记的单链ＤＮＡ。在Ｈｇｈ或Ａｇ＋加入的环境中，能够在ＤＮＡ链中巧??妙地形成Ｔ－Ｈｇ２＋－Ｔ或者Ｃ－Ａｇ＋－Ｃ碱基对，这促使被标记的巧光素及巧灭剂足够靠??近Ｗ引起蒙光共振能量转移（ＦＲＥＴ）。当反应溶液中存在Ｈｇ２＋或Ａｇ＋时，ＵＭＤＰ发??夹结构被离子固定下来，并伴随芙光浑灭。相反地，如果Ｈｇ２＋与Ａｇ＋均不存在时，??ＵＭＤＰ保持其线性ＤＮＡ结构不变，并表现出强英光特性。该探针对于目标离子的??检测
一些扑嘟类化合物绑定到Ｇ－四联体上能使其巧光强度增强，它的这种特性，??可Ｗ用于一些基于Ｇ－四联体构建的逻辑计算模型的检测１＂’４６１。２０１３年，ＳｈａｎｌｉｎｇＸｕ??等［４７］用一个简单、通用的ＤＮＡ平台实现了半加器和半减器，如图１－４所示。通过??ＤＮＡ杂交与链置换反应的原理，Ｗ及Ｇ－四联体复合物的形成与分解进程，成功巧??计出一款简单通用的ＤＮＡ平台，该平台能够实现半加法及半减法运算过程。其设??计亮点在于半加法需要的两个逻揖口（并行集成的ＡＮＤ与ＸＯＲ逻辑口），或者半减??法需要的两个遷辑口?（并行集成的Ｘ０民与ＩＮＨ近ＩＴ逻辑口?），在同一个平台上同时被??激活，并且具有相同的一系列输入信号。另一个亮点是两种运算均在同一个无酶??ＤＮＡ平台上进行，共享同一个常数阔值点。??＊＊＊＊＊＾＾ｉ＼＾＇?ＡＮＤｇａＷ?！?ＸＯＲ?紳???…，…ＩＩ？－－ｊｎｎｎ＾ＪｎｎＨｉＧｏ＋ｖ／ｗ／ｓＰ－??？??Ｈａ＂－ａｄｄｅｒ??Ｉ?Ｓｔｇｍｃｎｔ?Ｉ?Ｓ？９ｍ？ｎｔ?ＩＩ?ＸＯｆｔ??化口Ｔｒａｃｅ?ｍｉ?？?????Ｉ??Ｉ?ＧＣＣＴｍＣＯＧＴＴＴｎｗｊ＊？＊＾＾ＵＪｉｒ＊＾?Ｗ》个
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于NUPACK预测设计的Toehold诱导链置换反应及其在DNA酶催化微流控化学发光单核苷酸多态性分析中的应用[J]. 邬期望,沈宏. 高等学校化学学报. 2015(12)
[2]DNA计算技术的发展与应用[J]. 万菲,董晨,杨静,董亚非,张成. 中国科学院院刊. 2014(01)
[3]基于DNA/RNA的逻辑门与逻辑运算[J]. 俞洋,陆建华,王东方,裴昊,樊春海. 科学通报. 2013(02)
[4]自组装DNA链置换分子逻辑计算模型[J]. 张成,马丽娜,董亚非,杨静,许进. 科学通报. 2012(31)
[5]基于三链DNA结构的0-1整数规划改进研究[J]. 任晓玲,白雪,刘希玉. 计算机应用研究. 2013(01)
[6]一种最大匹配问题DNA计算算法[J]. 周旭,李肯立,乐光学,杨志邦. 计算机研究与发展. 2011(11)
[7]基于二维DNA分子tiler自组装求解最大团问题[J]. 冯婷,张倩,董亚非. 郑州轻工业学院学报(自然科学版). 2011(04)
[8]基于粘贴模型的最大团问题算法[J]. 周康,刘朔,覃磊,易校尉. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(09)
[9]基于环形DNA分子的一种求解最大集团的计算模型[J]. 杨静,张成,许进,刘向荣,强小利. 中国科学:信息科学. 2010(08)
[10]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)
本文编号：3536982
【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】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２基于寡核巧酸结构转变构建逻辑口??同年，巧３０加０狀等＾］设计了一种单分子多功能ＤＮＡ探针（ＵＭＤＰ），用Ｗ对??Ｈｇ２＋及Ａｇ＋的分析
?＾?Ｈ－?ｐ?Ｍ／Ｏｊ?＾?ＡＮＤ?；??图１－２基于寡核巧酸结构转变构建逻辑口??同年，巧３０加０狀等＾］设计了一种单分子多功能ＤＮＡ探针（ＵＭＤＰ），用Ｗ对??Ｈｇ２＋及Ａｇ＋的分析。如图１－３所示，该探针是一个两端分别被巧光素（ＦＡＭ）及浑灭??剂（ＤＡＢＣ化術记的单链ＤＮＡ。在Ｈｇｈ或Ａｇ＋加入的环境中，能够在ＤＮＡ链中巧??妙地形成Ｔ－Ｈｇ２＋－Ｔ或者Ｃ－Ａｇ＋－Ｃ碱基对，这促使被标记的巧光素及巧灭剂足够靠??近Ｗ引起蒙光共振能量转移（ＦＲＥＴ）。当反应溶液中存在Ｈｇ２＋或Ａｇ＋时，ＵＭＤＰ发??夹结构被离子固定下来，并伴随芙光浑灭。相反地，如果Ｈｇ２＋与Ａｇ＋均不存在时，??ＵＭＤＰ保持其线性ＤＮＡ结构不变，并表现出强英光特性。该探针对于目标离子的??检测
一些扑嘟类化合物绑定到Ｇ－四联体上能使其巧光强度增强，它的这种特性，??可Ｗ用于一些基于Ｇ－四联体构建的逻辑计算模型的检测１＂’４６１。２０１３年，ＳｈａｎｌｉｎｇＸｕ??等［４７］用一个简单、通用的ＤＮＡ平台实现了半加器和半减器，如图１－４所示。通过??ＤＮＡ杂交与链置换反应的原理，Ｗ及Ｇ－四联体复合物的形成与分解进程，成功巧??计出一款简单通用的ＤＮＡ平台，该平台能够实现半加法及半减法运算过程。其设??计亮点在于半加法需要的两个逻揖口（并行集成的ＡＮＤ与ＸＯＲ逻辑口），或者半减??法需要的两个遷辑口?（并行集成的Ｘ０民与ＩＮＨ近ＩＴ逻辑口?），在同一个平台上同时被??激活，并且具有相同的一系列输入信号。另一个亮点是两种运算均在同一个无酶??ＤＮＡ平台上进行，共享同一个常数阔值点。??＊＊＊＊＊＾＾ｉ＼＾＇?ＡＮＤｇａＷ?！?ＸＯＲ?紳???…，…ＩＩ？－－ｊｎｎｎ＾ＪｎｎＨｉＧｏ＋ｖ／ｗ／ｓＰ－??？??Ｈａ＂－ａｄｄｅｒ??Ｉ?Ｓｔｇｍｃｎｔ?Ｉ?Ｓ？９ｍ？ｎｔ?ＩＩ?ＸＯｆｔ??化口Ｔｒａｃｅ?ｍｉ?？?????Ｉ??Ｉ?ＧＣＣＴｍＣＯＧＴＴＴｎｗｊ＊？＊＾＾ＵＪｉｒ＊＾?Ｗ》个
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于NUPACK预测设计的Toehold诱导链置换反应及其在DNA酶催化微流控化学发光单核苷酸多态性分析中的应用[J]. 邬期望,沈宏. 高等学校化学学报. 2015(12)
[2]DNA计算技术的发展与应用[J]. 万菲,董晨,杨静,董亚非,张成. 中国科学院院刊. 2014(01)
[3]基于DNA/RNA的逻辑门与逻辑运算[J]. 俞洋,陆建华,王东方,裴昊,樊春海. 科学通报. 2013(02)
[4]自组装DNA链置换分子逻辑计算模型[J]. 张成,马丽娜,董亚非,杨静,许进. 科学通报. 2012(31)
[5]基于三链DNA结构的0-1整数规划改进研究[J]. 任晓玲,白雪,刘希玉. 计算机应用研究. 2013(01)
[6]一种最大匹配问题DNA计算算法[J]. 周旭,李肯立,乐光学,杨志邦. 计算机研究与发展. 2011(11)
[7]基于二维DNA分子tiler自组装求解最大团问题[J]. 冯婷,张倩,董亚非. 郑州轻工业学院学报(自然科学版). 2011(04)
[8]基于粘贴模型的最大团问题算法[J]. 周康,刘朔,覃磊,易校尉. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(09)
[9]基于环形DNA分子的一种求解最大集团的计算模型[J]. 杨静,张成,许进,刘向荣,强小利. 中国科学:信息科学. 2010(08)
[10]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)
本文编号：3536982
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