本文關(guān)鍵詞：基于G-四鏈體構(gòu)建DNA比色邏輯門的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：結(jié)合化學(xué)物質(zhì)和分子技術(shù)來模擬基于硅晶體的計(jì)算機(jī),在科學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。分子邏輯門可以執(zhí)行布爾邏輯操作,并且這些布爾邏輯操作代表著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本操作原理,因此,很大地促進(jìn)了分子邏輯門的發(fā)展。由于DNA分子結(jié)構(gòu)和功能性是多樣化的,因此DNA分子就成為了構(gòu)建分子邏輯門的潛在材料。在本論文中,我們主要致力于DNA邏輯門的構(gòu)建以及應(yīng)用的研究,主要開展了以下兩個方面的研究工作:1.富含G堿基的DNA序列通過互補(bǔ)雜交作用鎖在三鏈分子信標(biāo)中,加入輸入物質(zhì)(單鏈DNA)后,發(fā)生雜交取代反應(yīng),導(dǎo)致三鏈分子構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)變,使得富含G堿基的DNA序列被釋放出來,在血紅素(hemin)存在時(shí),釋放出來的富含G堿基的DNA序列自組裝形成類似辣根過氧化酶活性的G-四鏈體-hemin,G-四鏈體-hemin催化H2O2氧化四甲基聯(lián)苯胺(TMB)顯色為邏輯門的輸出信號。因此,以三鏈信標(biāo)分子為基本元件、單鏈DNA為輸入,TMB顯色為輸出信號,構(gòu)建了OR、XOR、INHIBIT和AND邏輯門,進(jìn)而結(jié)合AND和XOR構(gòu)建了可執(zhí)行OR布爾邏輯操作的復(fù)合邏輯門MC。以上邏輯門的邏輯輸出信號用肉眼就可以觀察,是一個靈活、經(jīng)濟(jì)且簡單的DNA邏輯器件構(gòu)建方法。2.提出一種基于金屬離子調(diào)控核酸外切酶III剪切作用的DNA比色邏輯門構(gòu)建方法,該方法具有操作簡單、可行性高以及非常經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。含有T-T或者C-C錯配堿基的雙鏈DNA不能被核酸外切酶III剪切,但是,當(dāng)Hg2+或者Ag+存在時(shí),通過T-Hg2+-T或者C-Ag+-C作用形成的一端3′終端完全匹配的雙鏈DNA則可以被核酸外切酶III剪切并釋放出一條單鏈DNA,釋放出的單鏈DNA可與信號探針DNA(兩條富含G堿基的序列)雜交形成G-四鏈體結(jié)構(gòu),進(jìn)而與hemin結(jié)合形成G-四鏈體-hemin,而催化H2O2氧化TMB顯色,基于此原理,我們以Hg2+和Ag+作為輸入物質(zhì),TMB顯色作為輸出信號,構(gòu)建了OR、AND、INHIBIT和XOR邏輯門。另外,被核酸外切酶III剪切釋放出的單鏈DNA也可與另一種信號探針DNA(自組裝形成的G-四鏈體)發(fā)生雜交取代反應(yīng),破壞G-四鏈體結(jié)構(gòu),因而不能與hemin結(jié)合形成G-四鏈體-hemin,無法催化TMB顯色,基于此原理,我們以Hg2+和Ag+作為輸入物質(zhì),TMB顯色作為輸出信號,構(gòu)建了NOR、NAND、IMPLICATION和XNOR邏輯門。而且,本方法構(gòu)建的OR邏輯門還實(shí)現(xiàn)了對重金屬離子Hg2+和Ag+的邏輯檢測,具有良好的邏輯應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：DNA比色邏輯門 三鏈分子構(gòu)型轉(zhuǎn)換 G-四鏈體 DNA酶 核酸外切酶Ш 金屬離子
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP384;Q523
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 DNA邏輯門的概述9-10
• 1.2.1 DNA邏輯門的概念9
• 1.2.2 DNA邏輯門的基本原理9-10
• 1.3 DNA邏輯器件的組成以及分子識別方法10-12
• 1.4 DNA邏輯門的構(gòu)建方法12-15
• 1.4.1 基于DNA構(gòu)型變化構(gòu)建DNA邏輯門12-13
• 1.4.2 基于調(diào)控酶活性構(gòu)建DNA邏輯門13-15
• 1.5 DNA比色邏輯門的構(gòu)建15-17
• 1.6 本論文主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 基于三鏈DNA構(gòu)型變換構(gòu)建比色邏輯門18-28
• 2.1 引言18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-21
• 2.2.1 試劑與儀器19-20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-27
• 2.3.1 功能分子三鏈發(fā)夾信標(biāo)分子（tMB）的設(shè)計(jì)原理21
• 2.3.2 OR邏輯門的構(gòu)建21-22
• 2.3.3 XOR邏輯門的構(gòu)建22-23
• 2.3.4 INHIBIT邏輯門的構(gòu)建23-24
• 2.3.5 AND邏輯門的構(gòu)建24-25
• 2.3.6 結(jié)合XOR和AND邏輯構(gòu)建復(fù)合邏輯門MC25-26
• 2.3.7 邏輯門的圓二色譜表征26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于金屬離子激活核酸外切酶活性來構(gòu)建DNA比色邏輯門28-46
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分29-31
• 3.2.1 試劑與儀器29-30
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)操作30-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-45
• 3.3.1 邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理31-35
• 3.3.2 OR邏輯門的構(gòu)建35-36
• 3.3.3 選擇性的考察36-37
• 3.3.4 Hg~(2+)和Ag~+的邏輯檢測37-38
• 3.3.5 AND邏輯門構(gòu)建38-39
• 3.3.6 INHIBIT邏輯門的構(gòu)建39-40
• 3.3.7 XOR邏輯門的構(gòu)建40-41
• 3.3.8 NOR邏輯門的構(gòu)建41-42
• 3.3.9 NAND邏輯門的構(gòu)建42-43
• 3.3.10 IMPLICATION邏輯門的構(gòu)建43
• 3.3.11 XNOR邏輯門的構(gòu)建43-44
• 3.3.12 結(jié)合AND和XOR邏輯構(gòu)建的復(fù)合邏輯門（MC）44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 總結(jié)與展望46-55
• 致謝55-47
• 參考文獻(xiàn)47-56
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果56

【共引文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于G-四鏈體構(gòu)建DNA比色邏輯門的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：256349