利用发夹结构分子实现栈式结构的DNA计算模型

为使DNA计算机能像电子计算机一样解决数据的组织与存储问题, 提出了一种利用发夹结构分子实现栈式数据结构的DNA计算模型,描述了数据的存储和组织方式以及元素入栈、 出栈等操作的生物操作过程。经验证, DNA计算模型求解数据的组织问题是可行的, 有助于DNA计算机走向实际应用。     

一种基于DNA自组装模型求解最大团问题的算法

基于tiles理论模型和已有DNA自组装模型,结合最大团问题给出基于DNA自组装模型的算法设计,得到具体设计初始分子、规则分子和检测分子所需的DAE块种类.在此基础上采用荧光标记和凝胶电泳生物操作提出了一种求解最大团问题算法.该算法设计tiles的种类为Θ(n2+|E|),其生物操作复杂性为Θ(1).此算法降低了实验的复杂度,而且保证了实验的易操作性和结果的准确性。     

DNA折纸术在0-1整数规划问题中的应用

DNA折纸术是自组装在纳米技术方面的应用,具有构造几乎任何复杂二维纳米级图形的能力。文中将DNA折纸术应用于求解0-1整数规划问题,构造约束条件中变量的特殊DNA链,使其与初始数据池中的DNA链发生杂交反应形成二级结构。根据反应后DNA链长度不同的特点,用凝胶电泳操作分离出不满足条件的DNA链,从而得到问题的解。与以往的DNA计算模型相比,该模型的并行性得到了大幅度的提高,通过逐步缩小解空间,减少了实验操作的复杂度,可以解决变量更多、更为复杂的0-1规划问题。     

基于DNA自组装模型解决图的最大独立集问题

为了寻找图的最大独立集问题,先利用DNA自组装模型解决可满足性问题,再把最大独立集问题转化为可满足性问题,从而解决最大独立集问题。整个过程只用到凝胶电泳操作,在很大程度上减少了误差。     

基于DNA自组装模型解决图的最小顶点覆盖问题

在分析最小顶点覆盖问题特点的基础上,以5个顶点的图为例,将最小顶点覆盖问题转化为可满足性问题,简化问题的操作难度。再根据DNA自组装的自发性和并行性等优势,通过建立DNA自组装模型解决可满足性问题,从而解决图的最小顶点覆盖问题。相对于传统算法,本算法只应用了凝胶电泳技术,大大的降低了操作难度和误差。     

碘化钠法提取牦牛基因组DNA的研究

目的,应用碘化钠法从牦牛全血中快速提取基因组DNA,并检验其效果.方法,使用碘化钠裂解血细胞,氯仿-异戊醇抽提DNA,乙醇沉淀DNA,紫外分光光度法和琼脂糖凝胶电泳测定DNA的浓度和纯度.结果,提取DNA纯度的平均值1.58,浓度的平均值58.6 ng/μL,分子量大约23 kb,无RNA污染.结论,NaI法操作方便,所需设备简单,可从牦牛全血中快速抽提得到基因组DNA,但提取DNA的纯度偏低.     

基于DNA步行者求解最小顶点覆盖问题的计算模型

DNA步行者作为一类可执行复杂操作的新兴动态DNA纳米机器,可以在纳米尺度上以可控的方式在指定轨道内行走.文章将DNA步行者用于解决最小顶点覆盖问题,首先构造出全部顶点覆盖,用删除实验得到顶点覆盖的补集,再通过荧光探针N-甲基卟啉二丙酸(NMM)特异性识别G-四链体结构,产生荧光,最终得到最小顶点覆盖.该模型设计独特新颖,通用性好,操作简单,运行效率更高.     

基于杂交链式反应的0-1整数规划问题计算模型

杂交链式反应因具有DNA链的设计简单且无酶等优点,现已广泛应用于核酸、蛋白质检测,生物传感器等领域.本文将0-1整数规划问题的解空间映射为二叉树,问题的解被映射为该二叉树从根节点至叶的有向路.发夹结构的DNA链被褪火在二维DNA折纸基底的订书钉链上,表示该二叉树.随后加入启动链诱发杂交链式反应,生成所有的路.根据0-1整数规划问题的约束条件设计探针,逐步搜索满足约束条件的路,得到所求0-1整数规划问题的最优解.模型的优点是编码简单,减少了搜索过程中的人工干预,可靠性高.     

DNA变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的实验教学改进

DNA变性聚丙烯酰胺凝胶电泳在现代生物技术中的地位十分重要,但在实验中,聚丙烯酰胺凝胶电泳的操作难度比较大,影响因素比较多,耗时比较长。为了使DNA变性聚丙烯酰胺凝胶电泳适合于实验教学,对聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳技术相关操作流程进行了研究和探索,对实验进行了改进和优化。改进和优化后的实验操作简易、详细,试剂配方更合理,成功率得到提高,学生能在4学时内完成,为进行实验教学提供了基本条件。     

DNA芯片在最短公共超串问题中的应用

DNA芯片技术是近年来生命科学与信息科学的新兴研究领域,其突出特点在于它的高度并行性、多样化、微型化以及自动化.最短公共超串问题是计算机科学中的NP-完全问题.笔者在DNA计算和DNA芯片基础上,提出了基于DNA芯片解决最短公共超串问题的DNA计算新模型.该模型可对信息高度并行获取,并且具有操作易自动化的优点.     

羊猪鸭基因组DNA提取及DNA条形码分子鉴定

筛选羊肉、猪肉及鸭肉基因组DNA提取方法,并进行DNA条形码鉴定.以羊猪鸭三种肉类为实验材料,采用传统法(SDS法)、chelex-100法、异硫氰酸胍法、试剂盒法提取基因组DNA,并用琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度法和COI序列扩增法对提取的效果进行检测和比较,利用建立的方法提取DNA并进行DNA条形码鉴定.四种方法均能从样品肌肉组织提取到基因组DNA,其中SDS法和试剂盒法得到的DNA质量最佳;异硫氰酸胍法DNA质量较好,操作时间长; chelex-100法简单、快速,但DNA含杂质较多,质量较差.四种方法均可提供满足DNA条形码分子鉴定的要求DNA,实际应用中可根据条件选择相应的方法.     

基于聚合酶链置换反应的2D-LASM混沌文本加密算法

针对现有的基于DNA序列进行信息加密算法中没有涉及到DNA计算中化学反应这一问题,提出了基于聚合酶链置换反应的2D-LASM混沌映射文本加密算法.该算法将混沌映射产生的伪随机序列和明文信息进行异或操作,然后转换成DNA序列;随后再将DNA序列进行聚合酶链置换反应得到新的DNA序列.对新的DNA序列进行解码,得到密文.最后对该算法的密钥空间进行分析,可知该算法具有较好的加密效果.     

基于DNA链置换的可满足性问题的计算模型

可满足性问题是经典的NP完全问题之一。本文建立了一个基于DNA链置换的可满足性问题的计算模型,可满足性问题的约束条件被映射成计算模型上的荧光个数,将可满足性问题中变量的两种取值(0和1)分别设计成不同的DNA链,通过DNA链置换反应,最后观察反应后的计算模型上荧光个数找出可满足性问题的可行解。该模型具有操作简单,结果便于观察和检测的优点。     

基于DNA自组装的全错位排列问题模型

针对全错位排列这类NP完全问题,提出了一种基于DNA自组装的全错位排列问题计算模型。该模型利用了DNA分子间的自组装能力,在具体操作时只用到凝胶电泳技术,在一定程度上减少了实验误差。     

紫外辐射诱导植物细胞DNA损伤的彗星检测

单细胞凝胶电泳(彗星检测)已广泛应用于动物细胞DNA损伤检测.该文报道了单细胞凝胶电泳应用于UV-B诱导植物细胞DNA损伤的检测.通过对动物细胞的单细胞凝胶电泳实验方法的改进,获得了在植物细胞中应用的最佳条件.以植物细胞原生质体为材料,并结合T4 Endonu lease V的运用,显著提高了UV-B诱导植物细胞DNA损伤提高彗星检测的敏感性和特异性.植物细胞DNA损伤的彗星图像经CASP软件处理并量化,结果表明:UV-A和UV-B均能诱导发生DNA单链断裂;UV-A在一定的剂量下诱导少量嘧啶二聚体的形成,而UV-B则强烈诱导嘧啶二聚体的产生.     

DNA计算在电路设计中的应用

讨论了DNA计算的机理,给出了DNA计算的基本生化实验.对电路布线问题,提出了DNA算法,即首先对导线的顺序进行DNA编码,其次通过杂交反应产生所有可行解,最后通过电泳实验得到最优解.对所得结果进行检测时采用了DNA芯片和分子信标技术,对探针进行生物素标记解读出最优解.该算法的核心运算是杂交反应,算法总的操作次数为n 3,其中n为电路布线问题的规模.最后,通过6对接线柱的例子说明了DNA算法的有效性和正确性.     

应用彗星试验研究两种农药对小鼠DNA的损伤

探讨采用当前国际上较先进的DNA损伤检测技术-单细胞凝胶电泳技术(SCGE,又名彗星试验),来检测农药对小鼠DNA的损伤,尝试建立小鼠的单细胞凝胶电泳技术来评价农药对生态环境和人体健康的影响.结果表明两种新型杀虫剂吡虫啉和抑食肼在一定的剂量范围内对小鼠的DNA均有一定程度的损伤作用,各浓度组与阴性对照组相比具有显著性差异(P<0.01),且具有明显的剂量效应关系.认为小鼠单细胞凝胶电泳技术能敏感地检测农药对细胞DNA的损伤,并认为细胞的DNA损伤可作为农药等化学品致突变性检测的生物标志物.     

背包问题的三链DNA计算模型

背包问题是组合优化中很重要的NP问题。因为三链DNA的特殊结构在参与反应时可以减少计算模型的错解率,且在生化反应中利用磁珠分离法对解进行分离较方便准确,文章利用三链模型求解0-1背包问题和完全背包问题。首先将背包问题的约束条件进行分解,再将物品质量编码为DNA片段,链接反应后,利用凝胶电泳技术和三链模型检测所包含的物品组合,得到满足约束条件的物品组合,再利用此方法检测价值最大的组合,即问题的解。其他的背包问题也可用此方法来解决。     

双编码方式求解整数规划问题的DNA算法

DNA计算是以DNA分子作为数据的一种新型计算模式,在DNA计算中首要面对的问题是编码问题。文中提出了一种双编码方法,利用这种编码方法使得在DNA计算的读解过程类似于DNA测序过程,容易实现自动化操作。基于该编码方法所建立的DNA计算模型可用于求解整数规划问题,只需有限的几次PCK反应即可读取问题的可行解。与其他DNA算法相比,该算法具有操作简单、易于实现的优点。     

最小连接问题的DNA计算模型

通过生化实验求解割集的方法改进传统的粘贴模型,利用该方法得到最小连接问题的DNA算法.将分离实验分为基于分离板和电泳技术的分离实验.利用分离实验运算的并行性求解割集,最小链接问题的DNA算法所用时间是可判定的,降低了算法所需的时间.