質(zhì)粒DNA計(jì)算模型的研究與應(yīng)用.pdf

1、從1994年至今,關(guān)于DNA計(jì)算的研究已經(jīng)取得了不少令人振奮的結(jié)果.作為DNA計(jì)算研究的一個(gè)重要分支,質(zhì)粒DNA計(jì)算兼容了DNA計(jì)算的所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)由于其環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特異性,質(zhì)粒DNA計(jì)算載體還可以作為DNA計(jì)算機(jī)的有效計(jì)算單元,本文我們主要給出質(zhì)粒DNA計(jì)算模型研究及其在圖的組合優(yōu)化問題的應(yīng)用.本文首先介紹了質(zhì)粒DNA獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和生化性質(zhì),在T.Head等人的工作基礎(chǔ)之上我們進(jìn)一步推導(dǎo)出其計(jì)算模型的數(shù)學(xué)描述,質(zhì)粒DNA內(nèi)含的限制性內(nèi)

2、切計(jì)算酶可以保證實(shí)現(xiàn)精確的計(jì)算.我們提出根據(jù)一種自裝配的Grand語法規(guī)則來編排質(zhì)粒DNA的信息位點(diǎn)的結(jié)構(gòu),同時(shí)介紹了一種主要依賴GC含量變化改變解鏈溫度的一種編碼方法,這種方法可以彌補(bǔ)由于DNA序列太長帶來的真值表達(dá)的不準(zhǔn)確.本文以解決動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題為主要目標(biāo),提出了圖的可達(dá)性問題和背包問題的DNA計(jì)算分析,并在此基礎(chǔ)上給出0-1規(guī)劃問題的質(zhì)粒DNA計(jì)算常規(guī)算法分析,引入了Hofmeister的對(duì)初始解構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化的策略和改變GC含量的

3、TGGE編碼方法,最后我們給出編碼序列的評(píng)價(jià)函數(shù):序列設(shè)計(jì)支持系統(tǒng),通過SA算法最大限度消除編碼的"相似性"問題.本文同時(shí)給出構(gòu)建基于質(zhì)粒DNA計(jì)算0-1規(guī)劃問題的生物實(shí)驗(yàn)分析過程,TGGE(溫度梯度凝膠電泳)是基于DNA片斷解鏈溫度的相關(guān)性,是敏感度極高的一種方法,甚至片斷序列中僅僅改變一個(gè)核苷酸都可以TGGE分離.整個(gè)實(shí)驗(yàn)中PCR擴(kuò)增是關(guān)鍵,采用溫度梯度編碼方法,理論上可以解決1000個(gè)不同變量的動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題.最后總結(jié)了全文,提出了