近年來(lái),生物信息學(xué)在不斷地發(fā)展并成為一門(mén)重要的學(xué)科,國(guó)內(nèi)許多高校和科研院所都在大力發(fā)展這一方面的技術(shù),使其有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,并且以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)醫(yī)療將成為我國(guó)“十三五”期間重點(diǎn)發(fā)展的科學(xué)領(lǐng)域,這樣使得生物信息學(xué)領(lǐng)域更受關(guān)注。生物序列分析是現(xiàn)代生命科學(xué)領(lǐng)域中重要的基礎(chǔ)性研究工作,而進(jìn)行序列分析的根本就是序列比對(duì)。目前美國(guó)已經(jīng)建立起100萬(wàn)人的基因數(shù)據(jù)庫(kù),預(yù)計(jì)我國(guó)的基因數(shù)據(jù)庫(kù)將遠(yuǎn)超此量級(jí),并且伴隨著新一代測(cè)序技術(shù)的迅速發(fā)展,所需比對(duì)分析的序列數(shù)量出現(xiàn)了爆炸性增長(zhǎng)的趨勢(shì),但在現(xiàn)如今的序列比對(duì)技術(shù)當(dāng)中,已經(jīng)難以找出匹配序列數(shù)量迅速增快的技術(shù),隨后引發(fā)了序列比對(duì)速度跟不上序列產(chǎn)生速度的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,本文開(kāi)展了基于SOPC的Smith-Waterman基因序列比對(duì)算法硬件加速器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工作,該研究利用Smith-Waterman算法原理與脈動(dòng)陣列思想相結(jié)合的方法,基于SOPC硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法的高速完成,解決了上述的速度失配問(wèn)題,具有十分重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文首先對(duì)基因數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行分析,提取其關(guān)鍵步驟,通過(guò)對(duì)處理模型進(jìn)行特征分析,得出其中序列比對(duì)環(huán)節(jié)耗時(shí)最嚴(yán)重的結(jié)論;隨后制定Sm... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1個(gè)人全基因組測(cè)序成本發(fā)展趨勢(shì)

圖 2-1 堿基替換類型圖2）第二種是堿基插入，堿基插入就是在 DNA 基因序列當(dāng)中的某個(gè)位置插個(gè)或數(shù)個(gè)新的堿基，導(dǎo)致原來(lái)的序列長(zhǎng)度變長(zhǎng)產(chǎn)生影響，比如 AAGGTTACTT AAGGATTAACTT。3）第三種是堿基刪除，堿基刪除就是在 DNA 基因序列當(dāng)中的某個(gè)位置丟個(gè)或數(shù)個(gè)新的堿基，導(dǎo)致原來(lái)的序列長(zhǎng)度變短產(chǎn)生影響，比如 AAGGTTACTT AGGTTACT。如圖 2-2 所示，其為雙序列比對(duì)時(shí)堿基因子產(chǎn)生的替換、插入及刪除的示意圖匹配 轉(zhuǎn)換 顛換 顛換轉(zhuǎn)換顛換顛換AGCT匹配匹配匹配顛換顛換顛換顛換轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換

圖 2-3 基因序列增長(zhǎng)擬合圖列比對(duì)列比對(duì)，它所解決針對(duì)的問(wèn)題就是來(lái)判斷兩個(gè) DNA 或蛋白的序列的、它們?cè)谘莼鲜欠窨赡芡�、我們能是否用一個(gè)蛋白的功能來(lái)預(yù)測(cè)，將這個(gè)問(wèn)題歸結(jié)到計(jì)算上，就是：找到兩個(gè)序列的最優(yōu)或近似最優(yōu)的的更快，時(shí)間更短，量化二者的相似性。本節(jié)會(huì)以經(jīng)典的 Needleman-列比對(duì)算法、Smith-Waterman 局部序列比對(duì)算法以及基于仿射空位-Waterman 算法作為研究對(duì)象，具體比較各種算法的差異性。 序列比對(duì)基本原理因序列比對(duì)就是在尋找序列之間的最優(yōu)匹配問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算序列之，從而得到序列之間的生物屬性，這就是序列比對(duì)的目的。從參與比來(lái)劃分，序列比對(duì)可以分為雙序列和多序列比對(duì)，其中雙序列比對(duì)又的基礎(chǔ)，進(jìn)行比對(duì)的兩條序列，一條叫參考序列，另一條叫目的序列

【參考文獻(xiàn)】：
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