對(duì)PCR引物設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究.pdf

1、核酸體外擴(kuò)增思想是由Khorana及其同事于1971年提出，并由美國(guó)PE-Cetus公司的人類遺傳研究室Mullis等人于1985年發(fā)明了具有劃時(shí)代意義的聚合酶鏈反應(yīng)(PolymeraseChainReaction，PCR)后才得以實(shí)現(xiàn)。PCR技術(shù)具有特異、敏感、產(chǎn)率高、快速、簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、易自動(dòng)化等突出優(yōu)點(diǎn)。由于PCR方法的方便、快速、有效，很快便得到了廣泛的應(yīng)用，并大大推動(dòng)了分子生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的研究和發(fā)展。PCR技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)

2、領(lǐng)域中的一項(xiàng)革命性創(chuàng)舉和里程碑。引物是PCR特異性反應(yīng)的關(guān)鍵。隨著PCR技術(shù)的發(fā)展，引物設(shè)計(jì)成為一個(gè)重要的問(wèn)題。本文對(duì)以往PCR設(shè)計(jì)中的問(wèn)題進(jìn)行了研究，在介紹前人算法的基礎(chǔ)上提出了新的算法。 本文首先對(duì)PCR引物設(shè)計(jì)相關(guān)的背景和概念進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，分析了PCR技術(shù)的原理和特點(diǎn)，說(shuō)明了對(duì)引物設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行研究的必要性。然后對(duì)PCR引物設(shè)計(jì)問(wèn)題中的引物選擇、簡(jiǎn)并引物設(shè)計(jì)和隨機(jī)引物設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。 在PCR試驗(yàn)中的引物選擇問(wèn)題中

3、，證明了對(duì)擴(kuò)展一DNA序列集合所需的引物個(gè)數(shù)進(jìn)行最小化問(wèn)題是NP-complete，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分支限界算法和啟發(fā)式貪婪近似算法。另外還對(duì)需要同時(shí)最優(yōu)化引物個(gè)數(shù)及它們的權(quán)值總和的WOPC問(wèn)題進(jìn)行了探討。 在簡(jiǎn)并的引物設(shè)計(jì)問(wèn)題中，證明了簡(jiǎn)并引物設(shè)計(jì)問(wèn)題和幾個(gè)簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)并引物設(shè)計(jì)問(wèn)題都是NP-complete的，但在一些受限的實(shí)例中是多項(xiàng)式可解的。然后對(duì)一種簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)并引物設(shè)計(jì)問(wèn)題提出了多項(xiàng)式近似算法。 在隨機(jī)引物設(shè)計(jì)問(wèn)題中，根