【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及dna計(jì)算，特別涉及一種dna半減器的設(shè)計(jì)方法及dna半減器。
技術(shù)介紹
1、脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，dna)計(jì)算是一種新型的計(jì)算模式，其突破了傳統(tǒng)硅基計(jì)算機(jī)的桎梏，相較于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，具有高度的并行性，能耗低和可編程性。dna邏輯電路是dna計(jì)算系統(tǒng)中執(zhí)行數(shù)字計(jì)算、算法決策和信息處理的基本單元。基于dna的邏輯電路通常是以dna單鏈代表二進(jìn)制數(shù)字0/1的輸入，邏輯運(yùn)算后產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，輸出可以借由電化學(xué)、光學(xué)等信號(hào)讀出。其中，半減器是實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)減法的組合邏輯電路，一般由與門邏輯電路、異或門邏輯電路、抑制邏輯電路等邏輯電路組合而成，構(gòu)建dna半減器是實(shí)現(xiàn)dna計(jì)算的重要基礎(chǔ)。
2、然而，目前大多數(shù)設(shè)計(jì)dna半減器的技術(shù)主要使用生物酶、亞穩(wěn)態(tài)的分子信標(biāo)來設(shè)計(jì)dna半減器。其中，分子信標(biāo)是由雙鏈互補(bǔ)的莖稈和單鏈區(qū)域的發(fā)夾組成，這種結(jié)構(gòu)由于單鏈發(fā)夾區(qū)域的存在，使其處于亞穩(wěn)態(tài)，結(jié)構(gòu)剛性不足，其莖稈區(qū)域在溫度升高的過程非常容易打開，導(dǎo)致dna半減器不夠穩(wěn)定；生物酶參與的生化反應(yīng)常常需要在特定的條件下(如溫度、ph、特殊的緩沖液等)進(jìn)行，這類dna半減器的工作機(jī)制比較復(fù)雜，且酶的使用成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種dna半減器的設(shè)計(jì)方法及dna半減器，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且不需要生物酶的參與。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的實(shí)施例提供了一種dna半減器的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：
3、獲取一
4、基于dna堿基互補(bǔ)配對(duì)原理，對(duì)一條長(zhǎng)dna單鏈與兩條短dna單鏈同時(shí)進(jìn)行雜交，得到一個(gè)具有兩個(gè)腳趾域的dna三鏈復(fù)合結(jié)構(gòu)，并將該類dna三鏈復(fù)合結(jié)構(gòu)作為一個(gè)與門邏輯塊；其中，在dna三鏈復(fù)合結(jié)構(gòu)中，長(zhǎng)dna單鏈中的一個(gè)腳趾域處于激活狀態(tài)，另一個(gè)腳趾域處于抑制狀態(tài)；
5、將兩個(gè)與門邏輯塊并聯(lián)，形成一個(gè)異或邏輯電路；
6、將一個(gè)異或邏輯電路與一個(gè)與門邏輯塊并聯(lián)，形成dna半減器；
7、其中，dna半減器以兩個(gè)目標(biāo)短dna單鏈為輸入信號(hào)，并根據(jù)目標(biāo)短dna單鏈中的第二堿基序列與dna半減器中的腳趾域和第一堿基序列之間的互補(bǔ)關(guān)系輸出信號(hào)。
8、在一些可選的實(shí)施例中，所述與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a*t*b*t*>與兩條短dna單鏈<t?b>和<t?s>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；其中，腳趾域a*處于激活狀態(tài)，腳趾域b*處于抑制狀態(tài)；
9、當(dāng)與門邏輯塊的輸入信號(hào)為短dna單鏈<at>和<b?t>時(shí)，與門邏輯塊產(chǎn)生輸出信號(hào)。
10、在一些可選的實(shí)施例中，所述異或邏輯電路中的一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a0*t*b1*t*>與兩條短dna單鏈<t?b1>和<t?s>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到，另一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a1*t*b0*t*>與兩條短dna單鏈<t?b0>和<t?s>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；其中，腳趾域a1*和a0*處于激活狀態(tài)，腳趾域b1*和b0*處于抑制狀態(tài)；
11、通過向異或邏輯電路輸入短dna單鏈<a0?t>和<b0?t>表示輸入信號(hào)00；
12、通過向異或邏輯電路輸入短dna單鏈<a0?t>和<b1?t>表示輸入信號(hào)01；
13、通過向異或邏輯電路輸入短dna單鏈<a1?t>和<b0?t>表示輸入信號(hào)10；
14、通過向異或邏輯電路輸入短dna單鏈<a1?t>和<b1?t>表示輸入信號(hào)11。
15、在一些可選的實(shí)施例中，所述異或邏輯電路的輸入信號(hào)為短dna單鏈<a0t>和<b0t>，或者短dna單鏈<a1?t>和<b1?t>時(shí)，異或邏輯電路不產(chǎn)生輸出信號(hào)；
16、異或邏輯電路的輸入信號(hào)為短dna單鏈<a0?t>和<b1?t>，或者短dna單鏈<a1?t>和<b0?t>時(shí)，異或邏輯電路產(chǎn)生輸出信號(hào)。
17、在一些可選的實(shí)施例中，所述dna半減器中的與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a0*t*b1*t*>與兩條短dna單鏈<t?b1>和<t?b>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；
18、異或邏輯電路中的一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a0*t*b1*t*>與兩條短dna單鏈<t?b1>和<t?d>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到，另一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a1*t*b0*t*>與兩條短dna單鏈<t?b0>和<t?d>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；
19、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a0?t>和<b0?t>表示輸入信號(hào)00；
20、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a0?t>和<b1?t>表示輸入信號(hào)01；
21、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a1?t>和<b0?t>表示輸入信號(hào)10；
22、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a1?t>和<b1?t>表示輸入信號(hào)11。
23、在一些可選的實(shí)施例中，所述dna半減器中的與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a0*t*b1*t*>與兩條短dna單鏈<t?b1>和<t?b>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；
24、異或邏輯電路中的一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a0*t*b1*t*>與兩條短dna單鏈<t?b1>和<t?d>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到，另一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a1*t*b0*t*>與兩條短dna單鏈<t?b0>和<t?d>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；
25、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a0?t>和<b0?t>表示輸入信號(hào)00；
26、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a0?t>和<b1?t>表示輸入信號(hào)01；
27、通過向dna半減器輸入短dna單鏈<a1?t>和<b0?t>表示輸入信本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述與門邏輯塊由一條DNA長(zhǎng)單鏈<A*T*B*T*>與兩條短DNA單鏈<T?B>和<T?S>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；其中，腳趾域A*處于激活狀態(tài)，腳趾域B*處于抑制狀態(tài)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述異或邏輯電路中的一個(gè)與門邏輯塊由一條DNA長(zhǎng)單鏈<A0*T*B1*T*>與兩條短DNA單鏈<T?B1>和<T?S>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到，另一個(gè)與門邏輯塊由一條DNA長(zhǎng)單鏈<A1*T*B0*T*>與兩條短DNA單鏈<TB0>和<T?S>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；其中，腳趾域A1*和A0*處于激活狀態(tài)，腳趾域B1*和B0*處于抑制狀態(tài)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述異或邏輯電路的輸入信號(hào)為短DNA單鏈<A0?T>和<B0?T>，或者短D
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述DNA半減器中的與門邏輯塊由一條DNA長(zhǎng)單鏈<A0*T*B1*T*>與兩條短DNA單鏈<T?B1>和<T?B>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述DNA半減器的輸入信號(hào)為短DNA單鏈<A0?T>和<B0?T>時(shí)，DNA半減器不產(chǎn)生差位信號(hào)和借位信號(hào)；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述DNA半減器的輸入信號(hào)為短DNA單鏈<A0?T>和<B0?T>時(shí)，<A0?T>與異或邏輯電路中的一個(gè)與門邏輯塊以及單獨(dú)的與門邏輯塊中的<A0*T*>互補(bǔ)，腳趾域B1*被激活，<B0?T>與其中的<B1*T*>不互補(bǔ)，反應(yīng)終止，DNA半減器不產(chǎn)生差位信號(hào)和借位信號(hào)；
8.一種DNA半減器，其特征在于，所述DNA半減器通過如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的DNA半減器的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)得到。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種dna半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dna半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a*t*b*t*>與兩條短dna單鏈<t?b>和<t?s>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；其中，腳趾域a*處于激活狀態(tài)，腳趾域b*處于抑制狀態(tài)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dna半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述異或邏輯電路中的一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a0*t*b1*t*>與兩條短dna單鏈<t?b1>和<t?s>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到，另一個(gè)與門邏輯塊由一條dna長(zhǎng)單鏈<a1*t*b0*t*>與兩條短dna單鏈<tb0>和<t?s>進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)雜交得到；其中，腳趾域a1*和a0*處于激活狀態(tài)，腳趾域b1*和b0*處于抑制狀態(tài)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的dna半減器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述異或邏輯電路的輸入信號(hào)為短dna單鏈<a0?t>和<b0?t>，或者短dna單鏈<a1t>和<b1?t...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐震，陳春霖，殷志祥，周朝花，李詩茵，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海工程技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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