基因芯片实验的软件模拟研究

论文摘要

基因芯片是分子生物学、微电子学和微机械学科交叉的产物。在基因芯片的制备和检测当中,引入计算机的辅助设计,将会大大节省研发的周期和经费。从明确基因芯片检测对象到基因芯片的设计,从基因芯片检测结果分析到实验的数据管理和信息挖掘,无不需要生物信息学的支持和帮助及其数据库的建立和管理。“双链DNA微阵列芯片上DNA和蛋白质的相互作用”是一种研究基因转录调控的实验,其旨在破译我们现在依然视之为恶魔的诸多疾病的致病机理。但其其实验周期较长,实验试剂较为昂贵,我们有必要通过生物信息学的手段来节约人力物力、提高开发效率。本文从“双链DNA微阵列芯片上DNA和蛋白质的相互作用”实验以及相应基因芯片制备的软件模拟出发,在对基因芯片的模拟酶切、模拟电泳,基因芯片与蛋白质的模拟杂交以及模拟杂交荧光谱图等方面进行了研究。对“双链DNA微阵列芯片上DNA和蛋白质的相互作用”模拟软件DBP（DNA binding protein）的设计思路、数据库、管理系统以及测试报告等各方面内容进行了阐述。DBP软件以Visual C++6.0为开发半台,结合了Photoshop的图像处理技术。其主要功能有:酶切分析、模拟电泳、蛋白质结合位点的分析以及杂交后荧光谱图的显示。DBP软件通过计算机来辅助分析和模拟“双链DNA微阵列芯片上DNA和蛋白质的相互作用”这一重要实验,从而达到明确目的、提高效率、节约资源、方便管理的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外现有的生物信息学软件
• 1.2.2 国内现有的生物信息学软件
• 1.2.3 基因芯片实验的相关生物信息学软件
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 基因芯片及其实验的软件模拟方法
• 2.1 基因芯片的介绍
• 2.1.1 基因芯片的研究背景
• 2.1.2 基因芯片的技术
• 2.1.3 基因芯片的应用
• 2.1.4 基因芯片技术的现状
• 2.2 基因芯片相关的生物信息学研究
• 2.3 基因芯片实验的软件模拟方法
• 第三章 基因芯片的模拟酶切电泳研究
• 3.1 基因芯片的模拟酶切研究
• 3.1.1 DNA的限制性内切酶酶切分析
• 3.1.2 单酶或多酶分次完全消化的软件模拟实现
• 3.2 基因芯片的模拟电泳研究
• 3.2.1 凝胶电泳
• 3.2.2 动态显示电泳过程的软件模拟实现
• 第四章 基因芯片的模拟杂交荧光显示研究
• 4.1 基因芯片检测原理
• 4.2 基因芯片杂交荧光显示的软件模拟
• 4.2.1 荧光谱图的合成
• 4.2.2 DNA片段显示部分的流程逻辑
• 4.2.3 选择DNA片段部分的流程逻辑
• 4.2.4 模拟杂交部分的流程逻辑
• 第五章 基因芯片的实验模拟软件数据库
• 5.1 生物信息学与数据库
• 5.1.1 生物信息学
• 5.1.2 生物信息数据库
• 5.2 DBP实验的软件模拟数据库
• 5.3 DNA序列数据库
• 5.4 限制性内切酶数据库
• 5.5 DNA Binding Protein数据库
• 5.6 实验记录数据库
• 第六章 DBP实验的软件模拟系统设计
• 6.1 模拟系统的需求分析
• 6.1.1 任务综述
• 6.1.2 需求规定
• 6.2 模拟系统的总体架构
• 6.2.1 程序的整体框架结构
• 6.2.2 模拟实验部分的框架结构
• 6.2.3 实验数据库的框架结构
• 6.2.4 实验管理系统的框架结构
• 6.3 数据说明
• 6.4 注释设计
• 第七章 DBP实验的软件模拟系统实现
• 7.1 系统综述
• 7.2 模拟系统的数据库实现
• 7.2.1 DAN序列数据库
• 7.2.2 限制性内切酶数据库和DNA Binding Protein数据库
• 7.2.3 实验记录数据库
• 7.3 模拟系统的实验管理
• 7.3.1 用户管理
• 7.3.2 实验准备
• 7.3.3 实验报表
• 7.3.4 实验记录
• 7.4 实验模拟系统的实现
• 7.4.1 实验分析
• 7.4.2 杂交模拟
• 第八章 DBP实验的软件模拟系统测试报告
• 8.1 Bcl-2上游序列的模拟实验分析
• 8.1.1 实验概要
• 8.1.2 模拟酶切电泳
• 8.1.3 模拟杂交
• 8.1.4 模拟荧光图谱
• 8.2 对比实验结果分析
• 第九章 总结与展望
• 9.1 DBP实验模拟软件的优点
• 9.2 DBP实验模拟软件的维护与展望
• 参考文献
• 致谢