發(fā)布時(shí)間：2024-06-30 08:27

　　隨著信息爆炸式增長(zhǎng),計(jì)算機(jī)需要處理的信息越來(lái)越多,但是硅芯片的技術(shù)難以支撐日益增大的計(jì)算量,導(dǎo)致計(jì)算機(jī)領(lǐng)域遇到發(fā)展瓶頸。為了解決這一問(wèn)題,科學(xué)家提出了生物計(jì)算機(jī)概念。隨著生物計(jì)算機(jī)研究的逐漸深入,人們發(fā)現(xiàn)DNA的并行計(jì)算能力,納米分子結(jié)構(gòu),超高的存儲(chǔ)能力等特點(diǎn)在突破計(jì)算機(jī)發(fā)展瓶頸上有很大的優(yōu)勢(shì)。生物分子邏輯運(yùn)算(如DNA計(jì)算或DNA編程診斷)也因此受到了廣泛關(guān)注。目前生物分子邏輯運(yùn)算模型大多通過(guò)熒光進(jìn)行檢測(cè),而熒光檢測(cè)通常具有復(fù)雜的處理程序和缺乏檢測(cè)便攜性。在眾多替代的檢測(cè)方法中,采用納米金顆粒的均勻比色檢測(cè)方法,利用了納米金顆粒的高消光技術(shù)和強(qiáng)距離依賴性光學(xué)性質(zhì),可以大大增加檢測(cè)的便捷性。本文將DNA技術(shù)與納米金顆粒結(jié)合,利用DNA鏈置換技術(shù),生物酶促反應(yīng),DNA自組裝等技術(shù)構(gòu)建了基于納米金顆粒的DNA計(jì)算模型,并對(duì)邏輯模型的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)展開(kāi)多維度探討,最后用瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗(yàn)做了驗(yàn)證。一、基于雙納米金顆粒的DNA鏈置換分子計(jì)算模型。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種可編程的邏輯門(mén)結(jié)構(gòu),利用限制性核酸內(nèi)切酶作為輸入信號(hào),通過(guò)內(nèi)切酶特異性識(shí)別DNA切割位點(diǎn),改變納米金顆粒和DNA的復(fù)合結(jié)構(gòu),構(gòu)造輸出信號(hào)。雙納...

【文章頁(yè)數(shù)】：52 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2一l:Ag+和Cys調(diào)控的墓于DNA的Tb3+熒光敏化INHIBIT邏輯門(mén)(A)

基于比色的ＤＮＡ邏輯門(mén)是根據(jù)邏輯輸出產(chǎn)生不同顏色變化的原理來(lái)檢測(cè)??數(shù)據(jù)。金顆粒顏色變化如圖２－２所示，左側(cè)為正常情況下金顆粒，右側(cè)為金顆??粒聚沉后結(jié)果。目前基于比色邏輯門(mén)主要依靠有機(jī)燃料分子和納米顆粒的吸光??度進(jìn)行構(gòu)建。由于納米金顆粒（ＡｕＮＰ）的特殊性質(zhì)（上文中提到的溶液....

圖2一2:金顆粒的顏色變化

圖２－３：?Ｍｇ２＋和Ｐｂ２＋粒子作為輸入信號(hào)，ＯＲ比色邏輯門(mén)??因?yàn)楸壬�邏輯門(mén)的信號(hào)輸出大部分可以根據(jù)目視檢測(cè)，相比熒光邏輯門(mén)，??降低了實(shí)驗(yàn)門(mén)檻，使邏輯門(mén)構(gòu)建更加簡(jiǎn)單，完整，成本更加低廉，操作更加簡(jiǎn)??單，有更大的發(fā)展空間。??從文獻(xiàn)調(diào)研的情況可以得出，目前基于納米金顆粒的Ｄ....

圖２－４?ＤＮＡ鏈置換原理圖??２．２．３限制性核酸內(nèi)切酶??

利用非完全互補(bǔ)ＤＮＡ雙鏈的能級(jí)不如完全互補(bǔ)ＤＮＡ雙鏈穩(wěn)定的特點(diǎn)，??用一條較長(zhǎng)的ＤＮＡ序列替換已經(jīng)互補(bǔ)的能級(jí)較低ＤＮＡ序列，從而形成更加穩(wěn)??定的互補(bǔ)狀態(tài)的過(guò)程。ＤＮＡ鏈置換的過(guò)程［４２］如圖２－３所示。ＤＮＡ鏈Ａ和鏈Ｂ??部分互補(bǔ)，遇到和ＤＮＡ鏈完全互補(bǔ)的ＤＮＡ鏈Ａ＊，鏈Ａ＊特....

圖２－５：金顆粒在ＤＮＡ引導(dǎo)下完成組裝??

常用來(lái)和ＤＮＡ分子組成納米材料，以此豐富計(jì)算模型的處理信號(hào)。在和ＤＮＡ??自組裝時(shí)，需要事先將納米金顆粒處于激活態(tài)，然后將ＤＮＡ巰基化，ＤＮＡ和??納米金顆粒才能穩(wěn)定連接，如圖２－５是納米金顆粒和ＤＮＡ自組裝的示意圖。??？?／?ｎ?Ｐｏｌｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ?ｙｙ??今?ｔ?....

本文編號(hào)：3998587