本文關鍵詞：基于DNA鏈置換和自組裝技術的圖連通度計算模型的研究

  更多相關文章： DNA計算 DNA自組裝 連通度 DNA納米金顆粒共聚體 雙鏈DNA結(jié)構(gòu)

【摘要】：DNA計算是一種以DNA分子作為存儲數(shù)據(jù)和運算媒介的新型計算模型。它突破傳統(tǒng)計算機概念,引入生物分子作為計算材料,并且DNA分子具有高度并行性、易操作、高存儲等優(yōu)點,是一門具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛯W科。隨著科學技術的發(fā)展,各個專家對其構(gòu)建DNA分子模型、設計實現(xiàn)算法和生化試驗研究,可以解決圖論中的NP完全問題。本文主要研究連通度問題,該問題是圖論中經(jīng)典的NP問題。本文主要通過構(gòu)建兩種DNA自組裝模型并利用鏈置換技術解決圖的連通度,還對DNA計算的基本原理及其優(yōu)缺點進行了簡單的闡述。本文主要選取兩種計算模型對圖論中的連通度進行研究,主要包括：第一,本文利用雙鏈DNA分子構(gòu)建模型。然后根據(jù)簡單算法利用DNA分子進行搜索,避免了計算中試管數(shù)的指數(shù)爆炸增長。為了驗證這個算法,我們以一個簡單的圖G為例,說明應用該算法求解連通度的整個操作過程并給出了該雙鏈DNA分子計算模型的詳細生化過程和算法語言描述。同時根據(jù)具體圖形設計模型和簡單算法對圖G詳細執(zhí)行過程進行了說明,從而求出圖G的連通度。由于雙鏈DNA分子的高度并行性降低了圖的連通問題的復雜度(0(n-1)n/2+m))并且提高了實驗的效率。第二,本文構(gòu)建DNA/AuNP共聚體的三維DNA自組裝計算模型解決圖的連通度。根據(jù)本文給的具體圖形設計共聚體模型,然后根據(jù)非確定算法經(jīng)過一系列生物實驗最后求出該圖的連通度。另外本文還通過了Visual DSD和NUPACK對該生物實驗進行了仿真,來說明該實驗的可行性。與傳統(tǒng)算法相比,該算法所需要的實驗操作方便、容易操作,更重要是降低了求解該圖的復雜度,為]DNA/AuNP共聚體模型的應用提供了可行性說明。為了證明雙鏈DNA分子和DNA/AuNP共聚體模型解決圖的連通度問題的可行性,閱讀大量文獻對比與綜合還給了該模型的實驗方案以及生物技術的詳細操作過程。另外,本研究利用鏈置換技術通過巰基化將DNA分子與金顆粒相連接,這個實驗同時也說明了對納米金顆粒的控制達到一定水平,同時這對目前DNA計算的研究具有巨大的研究價值,從理論上可以提高分子計算的可靠性和準確性,同時由于實驗的操作方法靈活,準確率高,這對解決圖論中NP完全問題提供新思路。不過,本文的模型需要根據(jù)具體的圖設計模型結(jié)構(gòu),雖然有Visual DSD的仿真來驗證實驗的可行性,但是并未用具體生化實驗來驗證模型的可行性。
【關鍵詞】：DNA計算 DNA自組裝 連通度 DNA納米金顆粒共聚體 雙鏈DNA結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：陜西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP384
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意義10
• 1.2 國內(nèi)外關于本的研究現(xiàn)狀及趨勢10-14
• 1.2.1 基于鏈置換的DNA計算10-13
• 1.2.2 DNA自組裝技術13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 DNA自組裝結(jié)構(gòu)研究進展17-27
• 2.1 前言17
• 2.2 DNA自組裝計算17-21
• 2.2.1 DNA計算17-21
• 2.2.1.1 DNA計算原理18-19
• 2.2.1.2 DNA計算特點19-21
• 2.2.2 DNA納米技術21
• 2.3 DNA自組裝計算的模型21-25
• 2.3.1 一維自組裝模型21-22
• 2.3.2 二維自組裝模型22-24
• 2.3.3 三維自組裝模型24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第三章 基于DNA分子算法求解圖的連通度問題中的應用27-37
• 3.1 引言27-28
• 3.2 圖的連通度問題28-29
• 3.3 雙鏈DNA分子算法求解圖的連通度問題中的應用29-35
• 3.3.1 雙鏈DNA分子模型設計31-33
• 3.3.2 DNA分子的生物算法33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第四章 DNA納米顆粒共聚體在圖的連通度問題中的應用37-47
• 4.1 引言37
• 4.2 DNA納米顆粒共聚體在圖的連通度問題中的應用37-44
• 4.2.1 DNA納米金顆粒共聚體的設計38-40
• 4.2.2 DNA共聚體的算法分析及其序列設計40-42
• 4.2.3 利用Visual DSD進行可行性分析42-44
• 4.3 本章小結(jié)44-47
• 第五章 結(jié)論與展望47-49
• 5.1 結(jié)論47-48
• 5.2 展望48-49
• 參考文獻49-55
• 致謝55-57
• 攻讀學位期間的研究成果57

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：560400