生物信息中的概率统计方法

随着生物研究技术的不断改进与突破，特别是人类，水稻，大鼠，小鼠等的基因组测序与后基因组计划的迅猛推进，未来几年蛋白质和核酸的测序数据将以指数方式增加，生物信息学成为当前生物学领域的研究热点，预计在未来的若干年中它还将变得越来越重要．这是因为海量数据的获，导只是为知识的获得提供了条件，如果不能从中找出规律性的事物，数据本身往往并不显示知识．例如人类基因组测序只不过提供了用4种核酸(A，T，C，G)的序列书写成的人类机体的设计书．拿到了书并不意味着知道书中的内容．对一个识字不多的人来说，拿到书只是到达懂得书中内容这一遥远征途的第一小步．事实上，人们对于人类基因组的认识，大概也就是小学水平．另一方面，当前，生物的实验技术不仅达到了很高的精度，而且具有极高的通量．我们正在生物信息学研究的一个有活力的新时代．不少科学家还说它是人类基因组研究的收获时代，它不仅将赋予人们获得各种基础研究的重要成果的可能性，也带来取得巨大的经济效益和社会效益成果的很多机会．这是一个难得的机遇，我国应尽快综合利用它，充分发挥各学科交叉研究的威力，走向国际科学界的最前沿．在这一过程中，数学思想、模型、算法，特别是概率统计的思想与方法起到很关键的作用．     

基因编码荧光探针的构建与应用

基因编码荧光探针能够可视化探测活细胞中多种分析物及其相关分子事件,已成为细胞生物学等生命科学研究的强大分子工具.本文介绍了基因编码荧光探针的类型和主要应用场景,归纳了现有探针的优点和存在的问题,并对其未来发展进行了展望.     

ICP-AES法测定粳稻近等基因系群体间糙米的矿质元素

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对粳稻近等基因系(NILs)BC₅F₅群体264个株系17种矿质元素(S, Mo, Ni, Fe, Cr, Na, Al, Cu, P, Sn, Zn, B, Mn, Mg, Ca, Sr, K)进行了测定。加标回收率为92.3%～110.2%, RSD<6%。结果表明: 以丽粳2号作供体及十和田受体培育出糙米多种高矿质元素基因定位的NILs,是迄今首次培育出粳稻孕穗期耐冷性及其关联矿质元素的近等基因系;该群体糙米中P, K, Mg, S, Ca, Zn, Mn, Na, Fe, Cu和Al等11种人体必须的生命元素含量较高; 群体间糙米矿质元素中五种宏量元素含量变异小(11.15%～16.45%)和12种微量元素变异大(16.57%～94.96%); 群体糙米17种矿质元素间136对性状间有95对性状呈显著或极显著相关,而与功能稻米活性成分有关的Mo,Ni,Al,Sn,Cr和Sr矿质元素15对性状相关(0.531**～0.921**)明显高于P,K,Ca,Mg和S宏量元素10对性状相关(0.175**～0.867**)。研究结果为糙米矿质元素的基因定位克隆提供了有益的参考数据。     

模型化研究两细胞间基因、蛋白耦合振荡中的噪声效应

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究两细胞间基因、蛋白耦合振荡中的噪声效应.研究发现,在Notch信号通路中,两细胞间基因、蛋白耦合振荡呈现了周期振荡特性,表明了细胞间信号传导的同步振荡特性.“内在”噪声和“外在”噪声对两细胞间基因、蛋白耦合振荡有着不同的作用.内噪声有利于细胞间Notch信号通路中各基因、蛋白表达再次提升.外噪声诱导通路中基因、蛋白的表达水平降低,周期振荡变得阻尼.内、外噪声共同作用不仅可使得基因表达适当并呈现出持续振荡模式,而且还可使得细胞间基因转录合成相应的蛋白过程呈现出持续振荡模式.从而表明了基因表达的内、外噪声共同作用有利于控制细胞间基因激活、蛋白合成保持周期节律性.本文理论结果揭示了内外噪声对细胞间Notch信号通路动力学的一种调控机制,确定了内外噪声各自的调控效应,澄清了内外噪声共同作用调控体系持续周期振荡的物理机制,理论结果符合实验,可为设计阻止Notch体系基因、蛋白变异导致的多种疾病和癌症的通路治疗方案提供理论依据.     

一类具有双时滞的基因调控网络模型的Bogdanov-Takens分岔分析

本文研究了一类具有双时滞的基因调控网络模型的动力学行为.首先,讨论了系统正平衡点的存在情况,并给出正平衡点处发生B-T分岔的条件.其次,利用普适开折,正规形和中心流形等相关理论,将靠近正平衡点的动力学行为转化为研究限制在中心流形上正规形的动力学特征.最后,对所得结果进行了数值模拟,给出靠近B-T分岔点的分岔曲线,得到相...     

一种用于化学分析的新方法——荧光毛细分析法

提出了一种新方法——荧光毛细分析法(fluorescence capillary analysis,FCA)。FCA法用毛细管做为荧光反应和测定的载体,实现了微量样品的微量分析。本方法特点是操作简便,试样、试剂用量少(<10 μL);毛细管及毛细生物反应器可循环使用,测定成本极低,能大大减少环境污染。该研究基于FCA法测定了核黄素、还原型辅酶Ⅰ,基于固定化酶FCA法测定了酒中乙醇,基于固定化核苷酸探针基因FCA法测定了靶核苷酸,都初步得到了满意的结果。FCA法将可以应用到临床医学、药学、生化、染料工业、发酵食品、环境检测等各个领域中。     

三次幻方的构作

给出2k维m阶t次幻方及m模方阵,m模列满秩矩阵,模线,m经典模线集和t次m模基因阵的概念,并用矩阵法和组合法初步研究了t次幻方特别是三次幻方的构作.证明:(i)若存在2k阶t次m模基因阵,则存在2k维m阶t次幻方;(ii)若N=P1α1P2α2…PSαS为N的标准分解式,iα≥3,Piiα≥16(1≤i≤S),则存在二维N阶三次幻方;(iii)若存在二维偶m阶2t+1次幻方和二维n阶2t次幻方,则存在二维mn阶2t+1次幻方;(iv)若存在二维m阶和n阶t次幻方,则存在二维mn阶t次幻方;(v)当t≥3时,不存在二维单偶数阶t次幻方.     

PEI-PEG接枝壳聚糖对于细胞SMMC7721转染效率的研究

本文通过聚乙二醇化的聚乙烯亚胺与壳聚糖反应,得到了水溶性良好的聚乙二醇化聚乙烯亚胺接枝的壳聚糖( mPEG-O-CS-PEI)。研究表明,纳米mPEG-O-CS-PEI对细胞SMMC7721的转染效率为7．1%。     

基于锁核酸探针的传感器用于BCR/ABL融合基因检测的研究

基于慢性粒细胞白血病中BCR/ABL融合基因的碱基序列,设计了一种新型发夹结构锁核酸(locked nucleic acids, LNA)探针,把LNA探针通过Au-s键固定在金电极表面构建了特异的生物传感器.LNA探针与目标链DNA杂交,以自行合成的苯甲酸二聚铜配合物([Cu2(C7H5O2)4(C2H6O)2], 简称[Cu(R)2]2+)为杂交指示剂,应用差示脉冲伏安法进行检测,表现出良好的响应信号.该新型锁核酸传感器能较好的区分完全互补链DNA、单碱基错配链DNA.对互补链DNA检测的线性范围为1.0×10-8～1.0×10-6 mol•L-1,检出限为2.0×10-9 mol•L-1.