DNA逻辑门的构建及其运用.pdf

摘要 摘要 分子计算机或者分子水平上的信息处理，相对于传统的以硅为基础的计算机技术， 是一种很有发展前途的手段。所以开发一种经济高效的分子逻辑组件是很有必要的。 DNA因其具有结构简单、核酸序列可控、能与特定序列互补链杂交以及能特异性的与 靶分子(金属离子、小分子、蛋白质)结合的功能特点常常被选作基础材料应用于生物 相关的计算机系统。目前人们已实现了一系列基于DNA为功能材料的二进制的逻辑门。 本文围绕DNA逻辑门的构建及其应用展开了探索和研究。如以下两个方面所示： 用形成C—A．矿一C的复合结构，H92+与胸腺嘧啶一胸腺嘧啶(T-T)不匹配的碱基序列形成 修饰T．／C一碱基的DNA单链在电极表面的杂交，设计了以H92+、A矿作为输入信号，羧 基二茂铁的电化学信号作为输出信号的AND逻辑门。随后，通过A矿与H矿+引发电极 表面双链的解离和富含T-／C一碱基DNA单链构象的变化设计了NAND逻辑门。最后， 用以上特点我们又设计了NOR逻辑门。因此，以上DNA电化学逻辑门的设计克服了传 统光学逻辑门设计复杂，操作繁琐等缺点，具有快速，灵敏，简单，可逆的特点，为金 属离子的逻辑检测开发了一种新的检测手段。 2．本文利用金属离子酶作为功能性核酸设计了一系列的以比色作为输出信号的 构建的，其中，以Pb2+和Cu2+作为输入信号，模拟辣根过氧化酶的DNA酶催化双氧水 构，其基底中分别存在能够被Pb2+酶和Cu2+酶剪切的位点，同时，基底中存在能够形成 模拟辣根过氧化酶DNA酶的特征序列。起初，酶与基底之间的杂交形成了双链，阻止 基底中的特征序列自组装形成血红素／G一四链体一Hemin模拟辣根过氧化酶的结构。当分 酸片段和其DNA酶序列缺乏协同的稳定性，而释放出的含有模拟辣根过氧化酶的DNA 酶序列，因此能够在血红素存在的情况下自主装成有生物催化性能的DNA酶从而催化 时候都可以形成DNA酶。基于上面的OR逻辑门的原理，同样，我们相继设计了AND， INHIBIT和三个输入信号的AND逻辑门。我们能够很容易的用眼睛读出输出信号，对 于复杂的输入信号的DNA逻辑器件来说，这是一种经济，简单，安全的设计方法。 摘要 关键词：分子逻辑门；电化学逻辑门；羧基二茂铁；比色逻辑门；金属离子酶；G一 四链体一血红素DNA酶；TMB Abstract Abstract Molecular orinformation onthemolecular computer a processing scale，is promising substituteforthe traditionalsilicon-based it is to computertechnologies，and necessary flourishefficientandeconomic forits nucleicacids logiccomponents development．Since exhibit thatwouldrival manyadvantages siliconbased in computation