【摘要】：DNA、RNA和蛋白質(zhì)的初級(jí)結(jié)構(gòu)(或線性序列)都是由較小的單元組成的無(wú)分枝的線性聚合體大分子。對(duì)于DNA，這些單元是A(腺嘌呤)、c(胞嘧啶)、G(鳥(niǎo)嘌呤)和T(胸腺嘧啶)這4種核苷酸殘基；對(duì)于RNA，這些單元是A、C、G和U(尿嘧啶)這4種核苷酸殘基；對(duì)于蛋白質(zhì)這些單元是20種氨基酸殘基，即A(丙氨酸)、C(半胱氨酸)、D(天冬氨酸)、E(谷氨酸)、F(苯丙氨酸)、G(甘氨酸)、H(組氨酸)、I(異亮氨酸)、K(賴氨酸)、L(亮氨酸)、M(甲硫氨酸)、 N(天冬酰氨酸)、P(脯氨酸)、Q(谷氨酰胺酸)、R(精氨酸)、s(絲氨酸)、T(蘇氨酸)、V(纈氨酸)、W(色氨酸)和Y(酪氨酸)。這樣，一個(gè)DNA(RNA)序列可以看作是在一個(gè)有四個(gè)字母的字母表N={A，C，G，T(U)}上的字(word)，同樣，蛋白質(zhì)也可以看作是一個(gè)在20個(gè)字母上的字。而RNA(DNA)二級(jí)結(jié)構(gòu)是由自由基(free base)和基對(duì)A-U(A-T)和C-G組成的，在一定程度上，RNA(DNA)二級(jí)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)處理后都可以轉(zhuǎn)化為線性序列。因此，組合學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的工具和方法可以在研究生物序列和生物結(jié)構(gòu)上發(fā)揮很大的作用。同樣我們可以用幾何方法來(lái)表示生物序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)，幾何拓?fù)浜腿赫撘舶l(fā)揮很大作用。 本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： 由于目前所有有關(guān)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)算法要預(yù)測(cè)出所有序列的二級(jí)結(jié)構(gòu)仍然很困難，在第二章我們就應(yīng)用組合計(jì)數(shù)的技巧解決了有關(guān)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)及其子結(jié)構(gòu)的計(jì)數(shù)問(wèn)題，推廣了M．S．Waterman等人[5-7，9]的結(jié)果。 自由能是衡量最優(yōu)結(jié)構(gòu)的常用標(biāo)準(zhǔn)，在第三章我們給出了算法用于計(jì)算RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)(含假結(jié))的最小自由能。 在第四章，我們給出了算法用于尋找mRNA序列和蛋白序列的最優(yōu)局部對(duì)比和全局對(duì)比，我們還解決了生物序列和生物結(jié)構(gòu)的LCS問(wèn)題。 在第五章，我們根據(jù)DNA序列中四種核苷酸A、G、C和T的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，給出了DNA序列一種特征表示，2種三維圖形表示方法，一種二維圖形表示和一種四維表示，利用序列對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)構(gòu)造距離矩陣和L／L矩陣。計(jì)算L／L矩陣的正規(guī)化最大特征值和距離矩陣的平均頻帶寬度，并把它們作為DNA序列的一種不變量。基于這些DNA序列的不變量我們分析了human，goat，gallus，opossum，lemur，mouse，rabbit，rat，bovine，gorilla，chimpanzee等11個(gè)物種的球蛋白(globin)基因序列的第一個(gè)外顯子序列的相似性和非相似性。我們還根據(jù)20種氨基酸的化學(xué)性質(zhì)分類，給出了氨基酸序列的一種特征表示，提出了f~X-獨(dú)立成分和特征信息熵的概念，利用特征信息熵和f~X-獨(dú)立成分分別構(gòu)造向量比較了幾種動(dòng)物的神經(jīng)元基因序列。 在最后一章，根據(jù)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)中自由基和基對(duì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，我們給出了 RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種三維圖形表示，一種四維表示和一種7維表示，并構(gòu)造距離矩 陣和L/L矩陣，利用L/L矩陣的正規(guī)化最大特征值和結(jié)構(gòu)不變量比較了9種病毒的 RNA-3二級(jí)結(jié)構(gòu)的相似性.
【圖文】：

圖5.1:序列ATGGTGCACC對(duì)應(yīng)的特征曲線(基于順序ATGC)，圖中點(diǎn)代表組成序列的基由特征曲線我們可以構(gòu)造矩陣:距離矩陣B(矩陣元素句為特征曲線上點(diǎn)蔥夕之間的歐氏距離);M/M矩陣(矩陣元素fn。=尚);L/“矩陣(矩陣‘。一兀溉石“p特征曲線上第‘點(diǎn)與第，點(diǎn)之間的距離除以由‘到，的距離...

圖5.5:序列ATGGTGCACC對(duì)應(yīng)的特征曲線(基于順序AGTC)，圖中點(diǎn)代表組成序列的基本節(jié)利用L/L矩陣的最大特征值和E矩陣的不變量一序列不變量來(lái)比較相似性，表5.28列出了n種動(dòng)物的口基因的第一個(gè)外顯子的L/L矩陣的最大特征值.表5.2&n種動(dòng)物的刀簽因的第一個(gè)外顯子的L/L矩陣的最大特征值形形式式HumanGoatop咖umG心usL忍murMouseR洛bhitR湯tC州llaBOvine八八江，GCCC57.197452.819953.771256.654554.260()57.036854.864656.985557.277654.6639戶戶幾)CGGG55.817353.194553.543556.703454.638956.346453.657456.293055.921854.1207人人GTCCC59.112155.273757.414157.840357.398860.084457.885058.348459.665766.6385由表5.28可知形式AGTC的最大特征值最大，而形式ATCG的最大特征值最小(除Goat，Gallus和Lemmur外).下面我們簡(jiǎn)單介紹序列不變量的構(gòu)造:表5.29給出了序列ATGGTGCACC的E矩陣(基于形式ATGC)，由表5.29我們可以觀察到該矩陣每行元素從左到右逐漸增大，且主對(duì)角線上的元素最小(1或而)，次對(duì)角線上的元素次之(2，而和涯)，.……，如此類推下去，平行于主對(duì)角線上的元素依次增大，這些平行于主對(duì)，，，，
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：Q7

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 曹智;新型表示模式下的DNA序列和RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)分析方法研究[D];湖南大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 康金慧;DNA序列的比較及RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)[D];大連理工大學(xué);2006年

2 沈玲玲;基因序列顯示與分析系統(tǒng)[D];揚(yáng)州大學(xué);2009年

3 李陽(yáng);圖形表示在DNA基因序列識(shí)別算法中的應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2634522