图像配准和时间平均在DNA单分子AFM探测中的应用

增强单分子成像的信噪比(SNR)对单分子精细结构的识别和分辨率的提高具有重要意义. 目前单纯依靠硬件技术的改善无法突破固有限制, 众多研究表明, 图像处理技术是进一步提高单分子成像SNR的重要方法. 原子力显微镜(AFM)的单分子成像具有独特优势, 至今还未有利用图像处理方法改进低信噪比单分子图像的报道. 本文以单个DNA分子为典型样品, 针对操纵及弹性研究等方面的独特研究基础, 以时间平均法替代电子显微镜等技术中针对可重复形态制样的单分子的分类平均法, 对单个DNA分子的AFM时间序列图像采用图像配准和时间平均方法, 有效改善了图像的信噪比, 能够恢复背景中与噪声量级相当的信号. 结合其他技术, 本方法可实现图像精细结构的进一步解析和识别应用, 有望在AFM单分子操纵中起到重要作用. 本文描述的基于图像配准和信噪比评估的方法具有普适性, 可应用于AFM成像质量及状态的定量评估表征中.     

二值图像的数字搜索树表示及其线性编码

基于递归分解原则的四元树及八元树是表示二维及三维图像的一类重要的空间数据结构.这类结构传统上以指针方式实现,为了进一步压缩存储,可对结点先序遍历形成线性序列,即线性四元树(Iinear quadtree,简称LQ)及线性八元树(Iinear octree,简称LO)。LQ及LO的压缩编码已接近其极限。本文提出的二值图像的数字搜索树表示及其线性编     

DNA：双螺旋结构并非全部

科学界正在热切地准备纪念沃森与克里克的划时代论文发表 50周年。但DNA不仅是双螺旋的图像结构。本文勾勒出了一个真正动态的DNA分子——     

了解你的基因,了解你自己

个性化基因组学时代的到来有望将DNA图像带给广大公众     

脱氧核糖核酸(DNA)在高地曝露于宇宙辐射线后的断裂

在山西五台山清凉桥(北纬39°,高度2,400米)处将小牛胸腺DNA直接曝露于宇宙辐射线86天的初步结果报告如下: 曲线斜率为小。由于观察数值的位置均在一直线上,所以图表卽以测定的直线表示。测定的特性粘度(卽DNA浓度趋向于0时的粘度)是: 高地DNA[η_1]=11.7 海平面DNA[η_2]=15.4 很明显地,高地DNA的特性粘度与海平面的DNA比较,则大大降低。两直线斜率的比较是用回归分析法进行的。海平面DNA的回归系数b_2=1.384     

DNA分子一级结构排列顺序的数学描述

DNA分子一级结构线性排列顺序是生物有序性的基础,富含了生命体的大量信息.本文提出了一种数学新量:元间σ,企图描述和表示有序的DNA大分子。     

用STM看到的DNA

两位来自新墨西哥州的科学家用隧道扫描显微镜(STM)第一次得到了组成DNA的独立碱基的图像,他们的成动更接近了人们的预期,即直接测定DNA顺序,来取代目前所使用的繁琐的化学方法,测定人类基因组的顺序。到目前为止,STM和其他一些先进的显微镜得到的图像只能解析DNA分子的螺旋形状,这些最新的结果显示每个核苷酸和螺旋结构,螺旋结构决定了碱基是一个嘌呤(腺嘌呤或鸟嘌呤)还是一个嘧啶(胞     

核糖体蛋白质对信使RNA的选择性

生命的两大支柱蛋白质和核酸是生命的两大支柱。脱氧核糖核酸(DNA)以密码的形式记录着遗传信息,负责传种接代。然而它所记录的只是密码,就和电报纸上的数字密码一样,并不直接表达电报内容,读起来索然无味。DNA密码必须经过转录(分子遗传学借用转录一词,来表示由DNA密码转抄成核糖核酸(RNA)密码)和翻译(分子遗传学借用翻译一词,表示将RNA密码翻译成蛋白质)的过程,就如同把电码译成电文那样,才能把那份电报的内容表达出来。DNA链、RNA链上的密码子顺序和蛋白质多肽链上的氨基酸顺序严格对应。生物界种类繁多,千变万化。但生物的一切性状,     

人类基因组和白血病

一、人类基因组计划的 提出及意义 人类基因的现代定义为:合成有功能的人体蛋白质多肽链或RNA所必需的全部DNA顺序。DNA是遗传信息的载体,其长度用碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)表示。人类基因组则是指人的24条染色体(22条常染色体和X、Y 2条性染色体)上全部DNA所携带的遗传信息的总和,总长度为3x10~9bp,约合8～10万个基因。 人类基因组计划(HumanGenome Project,简称HGP)是美国科学家Renato Dulbecco于1986年在Science杂志上发表的题为《癌症研究的转折点——测定人类基因组序列》的短文中率先提出的,旨在阐明人类基因组的全部序列,从整体上破译人类遗传信息,使得人类第一次在分子水平全面地认识自我。美国于1990年正式启动人类基因组     

转化现象,高等植物果真无缘吗?

众所周知,高等植物的转化研究,从海斯的矮牵牛试验以来,一直存在着激烈的争论。甚至受到非议。这主要是因为异源DNA的输入、复制、翻译和表达的机理及在提取DNA时可能有的细菌污染等重大技术问题,目前还拿不出严密的实验证据给予澄清,以致人们不仅对实验本身表示怀疑,而且对在高等植物中究竟存在不存在转化过程也持否定态度。在这里,我们结合生物工程的应用前景,发表一些看法,求教于诸位专家。     

多媒体时代的保护神——电子水印

因特网中的盗版问题 当今人类已进入信息社会,以图像、声音因特网(Internet,旧译互联网)为中心的计算机网络也得到广泛的普及。 多媒体时代通过图像、声音表示的各种映像节目、电子游戏等一个重要的特点,便是它们全都数字化,也就是不管哪一种形式的信息,最后都可以表示成“0”、“1”两个数字的代码。而数字化信息的重要特点,便是复制容易,虽经多次复制也不会失真。因特网的普及使得发布和取得多媒体信息变得非常容易。这固然有利于促进信息的传播,但也为盗版者提供便利。     

未来我们定居火星

好奇号着陆数分钟后，美国航天局首次成功收到好奇号传回地球的图像。好奇号的控制团队表示，他们已得到想获得的所有数据，“一切看起来好极了”。目前，好奇号已传回黑白图像，在不久后，美国航天局会收到彩色高清图像。     

基于特征点提取的复合材料显微图像自动拼接

在复合材料的三维重构中需要对图像进行拼接, 以解决序列图像的区域对应问题. 采用一种新的图像拼接融合方法, 对两幅放大倍数为1000倍的SiC/Al复合材料照片进行了拼接. 该方法首先对两幅待拼接的图像进行去噪处理, 采用Harris角点检测方法提取特征点, 并对这些特征点采用Canny边缘检测算子进行筛选. 在两幅图像重合的部分选取一定大小的模板进行基于像素的互相关匹配, 以选定用于匹配的特征点, 在此基础上运用SVD-ICP方法获取模板图像的偏转和平移参数, 然后依据这些参数对整幅图像进行变换, 建立两幅图像的统一坐标表示, 完成图像的拼接.     

Nature，Science，Cell封面精选

土星卫星“土卫六”上存在液态甲烷海或湖是20多年前预测的。2007年1月4日Nature发表了本次掠过时获得的雷达成像数据,为该星球上大量液体的存在提供了可信证据。该期封面所反映的是“卡西尼”看到的东西。该图像上的强度(图像是着色的,只不过其颜色并不表示人类眼睛看到的颜色     

灭绝基因可复活

美国和澳大利亚的研究人员表示,他们已成功地复活了已经绝种的动物袋狼（Tasmania Wolf）的一个基因。这是科学家首次利用已灭绝物种的DNA诱发另一活体生物的机能反应。     

基于4D图形表示的DNA序列相似性分析

在Z曲线的基础上提出了一种新的DNA序列4D图形表示方法. 该方法具有与Z曲线相似的生物学意义, 而且还避免了信息的丢失. 利用DNA序列4D图形的几何中心作为序列分析的特征数值, 对11个物种的β-球蛋白基因的第一个外显子进行相似性分析, 得到了较好的结果.     

古代DNA 技术及其在家养动物驯化历史研究中的应用

家养动物始终伴随着人类文明的发生、发展, 其起源和驯化历史一直备受关注. 而在其 近万年的演化历史中, 家养和野生群体间可能发生基因互渗及替代, 因此基于现代物种DNA 信息进行的历史推断可能存在偏差. 近年来, 古代生物遗骸中的DNA (古代DNA)获取技术日 益成熟, 为这类研究开辟了新的途径. 本文总结了近年来古代DNA 技术研究进展, 点评了古 代生物遗骸DNA 的获取和鉴别方法、古代DNA 提取、扩增及测序技术的革新. 最后, 本文综 述了古代DNA 技术在猪、马、羊、狗等主要家养动物驯化历史研究中的应用进展, 为该技术 的进一步发展及应用提供有益的参考.     

CpG DNA增强口蹄疫病毒DNA疫苗诱发豚鼠产生的免疫应答

CpG DNA是一些具有免疫刺激作用的核苷酸序列,这些序列在DNA疫苗诱发机体产生的免疫应答中起着重要作用。设计并化学合成了一段含CpG DNA的寡核苷酸,将其插入编码大肠杆菌β-半乳糖苷酶及O型口蹄疫病毒抗原表位融合蛋白的表达质粒中,并观察了其对重组质粒介导的免疫应答的影响。结果显示,插入的寡核苷酸能增强重组质粒诱发豚鼠产生的病毒中和抗体及T细胞增殖反应,并能提高豚鼠的抗病毒感染能力,证明将CpG DNA克隆进DNA疫苗中提高DNA疫苗免疫活性的一条有效途径。同时,构建的DNA疫苗为抗口蹄疫DNA疫羁的应用奠定了一定的基础。     

密码学的新领域--DNA密码

DNA密码是近年来伴随着DNA计算的研究而出现的密码学新领域, 其特点是以DNA为信息载体, 以现代生物技术为实现工具, 挖掘DNA固有的高存储密度和高并行性等优点, 实现加密、认证及签名等密码学功能. 本文简要介绍了DNA计算原理, 总结了当前DNA密码的研究现状以及存在的若干问题, 对DNA密码、传统密码和量子密码的发展状况、安全性以及适用领域进行了分析对比, 探讨了DNA密码未来发展的趋势. DNA密码与传统的密码以及研制中的量子密码相比各有优势, 在未来的应用中可以互相补充. 实现DNA密码面临的主要困难是缺乏有效的安全理论依据和简便的实现方法, 当前研究的主要目的是充分发掘DNA可用于信息领域的优良特性, 建立起相关的理论依据, 探寻DNA密码可能的发展方向, 寻找实现DNA密码的简便方法, 为DNA密码的未来发展奠定基础.     

图片新闻

“好奇号”发现火星陨石 美国宇航局目前发布了“好奇号”火星车近日在火星表面发现的首块陨石。这块重重的闪亮陨石被戏称为“黎巴嫩”,其主要成分是铁,宽度达2米。“好奇号”拍摄的图像还显示出“黎巴嫩”附近的一块较小陨石,后者被称作“黎巴嫩B”。科学家表示,“黎巴嫩”及“黎巴嫩B”附近可能还有一块宽度也是2米的陨石,但这一点尚待证实。