天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
数据量的不断增长给信息存储带来巨大挑战。脱氧核糖核酸(DNA)具有寿命长、稳定性好、维护率低和容量高等先天优势,被公认为一种有潜力的自然信息存储介质。鉴于此,提出一种新的DNA信息存储方案,该方案采用Raptor码将二进制文件转换为DNA碱基序列,并结合DNA自身结构的特点引入四进制RS(Reed-Solomon)纠错码,保障信道传输的可靠性,此外提出GC(鸟嘌呤和胞嘧啶碱基)含量及均聚物的筛选方案,降低DNA的合成、测序难度及错误率。最后将文本、图片和音频等不同格式的文件分别通过该存储框架后编码为碱基序列,并进行生物实验合成DNA以实现信息的存储。实验结果表明:基于Raptor码的DNA存储框架的每个碱基的平均编码效率为1.49 bit,使用生物实验合成的DNA能够无错误恢复文件,具有良好的信息存储性能。
生物光学 信息存储 脱氧核糖核酸 Raptor码 RS纠错码 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 151701
1 常州工学院 电气与光电工程学院, 江苏 常州 213022
2 华东理工大学 理学院, 上海 200237
为优化毛细管电泳荧光信号检测系统，提高检测灵敏度，以100～1 000碱基对的脱氧核糖核酸作为分离对象，羟乙基纤维素为筛分介质，研究了直流电场下毛细管电泳荧光信号检测系统中的噪声特性.对不同分离电场强度、羟乙基纤维素溶液浓度和分子量、毛细管有效长度以及毛细管内径形状等情况下的噪声特性进行分析.分析得到该检测系统中信噪比最佳的优化参量，即分离电场强度为500~600 V/cm、羟乙基纤维素浓度为0.6%~0.7%、羟乙基纤维素分子量为250、圆形内径为50 μm以及毛细管有效长度为8 cm.
荧光 毛细管电泳 噪声特性 脱氧核糖核酸 灵敏度 Fluorescence Capillary electrophoresis Noise characteristics Deoxyribonucleic acid Sensitivity
辽宁工程技术大学 电子与信息工程学院, 葫芦岛 125105
为了解决图像加密后数据量大、传输速率慢的问题, 采用了离散余弦变换(DCT)与脱氧核糖核酸(DNA)运算相结合的图像压缩加密方法。首先采用DCT对原始图像进行压缩; 再进行DNA编码; 最后根据DNA运算的思想, 通过Chen混沌系统对原始图像执行DNA加法运算, 成功得到了加密图像。结果表明, 该算法不仅有效地提高图像传输速度、减少存储空间,同时加密效果好、安全性高。
图像处理 图像压缩加密 离散余弦变换 脱氧核糖核酸加法运算 Chen混沌系统 image processing image compression encryption discrete cosine transform deoxyribonucleic acid addition operation Chen chaotic system
广西科技大学生物与化学工程学院广西糖资源绿色加工重点实验室,广西高校糖资源加工重点实验室, 广西 柳州 545006
在pH 为7.41的生理条件下，以溴化乙锭（EB）作为荧光探针，通过紫外可见光谱法(UV-Vis)和荧光光谱法对茜草色素类食用色素蒽棕（Ant）与鲱鱼精脱氧核糖核酸(DNA)分子之间的相互作用机理做了初步探讨。通过循环伏安法研究蒽棕在玻碳电极上的电化学规律，根据蒽棕与DNA作用的循环伏安曲线及EB对Ant与DNA作用的影响，推断Ant与DNA 相互作用的主要方式为嵌插。结果显示：蒽棕与DNA 分子之间相互作用的结合比为n(Ant):n(DNA)=3.68:1，25 ℃时的结合常数K=2.084×103 L/mol，Ant-DNA 复合物的表观摩尔吸光系数ε=2.21×104 L·mol-1·cm-1。探讨了盐效应对蒽棕与DNA分子相互作用的影响以及它们之间的作用方式，发现蒽棕电化学变化规律同EB相似，这些实验结果证明茜草类食用色素中的蒽棕能够与DNA 分子发生相互作用，相互作用方式存在嵌插。
光谱学 嵌插 电化学 脱氧核糖核酸 蒽棕 机理
华南师范大学激光生命科学研究所,中国广东 广州 510631
用拉曼光谱检测了远紫外区UVB(280nm～320 nm)对小牛胸腺DNA的损伤,并对这个区段紫外线对DNA的不同照射时间时的损伤特征进行了比较分析.实验中所用的紫外线强度与太阳光强度相当.结果表明,辐照3h以内时,UVB对DNA的构型有较明显的损伤,这可能是受到嘧啶碱基损伤的影响.相对而言,UVB对脱氧核糖和碱基的损伤要严厉得多.就碱基对的受损伤程度来说,嘧啶碱受损最严重,部分证明了环丁烷嘧啶二聚体和6-4光产物的形成.经过3h UVB照射,AT碱基对和和胞嘧啶环的堆叠程度有所瓦解,一些碱基对受到修饰.而一些拉曼特征峰强度的反复波动,则说明了长时间的紫外照射可以导致部分DNA光复活的产生.进一步分析发现,UVB以一种较快的方式对DNA产生损伤.
拉曼光谱 脱氧核糖核酸(DNA) 紫外辐射(UV) 碱基对 Raman spectroscopy deoxyribonucleic acid （DNA） ultraviolet radiation （UV） base pair
华南师范大学激光生命科学研究所,中国广东,广州,510631
激光技术的兴起使拉曼光谱成为激光分析中最活跃的研究领域之一,已被广泛地用于物质成分的分析和分子结构的鉴定.本文综述了拉曼技术在DNA研究中近年来的最新进展,包括:DNA的常规拉曼光谱分析;DNA的激光共振拉曼光谱分析;DNA在金属表面或电极上吸附行为的表面增强拉曼光谱研究;DNA的傅立叶变换拉曼光谱研究等.并对拉曼光谱技术在DNA等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望.
拉曼光谱(Raman spectroscopy) 应用 Raman spectroscopy DNA （deoxyribonucleic acid） DNA application
湖南师范大学生命科学学院,中国湖南,长沙,410081
本文综述核酸及外源性核酸作为保健品的开发研究进展.从外源性核酸对动物自身DNA损伤保护,对动物生长发育及生存质量的改善,对机体的免疫功能的提高和对抗氧化酶系活性的提高,对动物老年色素形成产生的影响、DNA添加于化妆品中的临床试验、DNA在案例分析中的应用,核酸保健品的生产以及对核酸营养的异议等多方面进行探讨.(未完待续)
核糖核酸 脱氧核糖核酸 抗氧化酶 过氧化脂质 脂褐素 自由基 ribonucleic acid deoxyribonucleic acid（DNA) anti-oxidases lipid peroxides lipofuscin free radicals
谷胱甘肽过氧化物酶是机体内重要抗氧酶系之一.它的活力和含量,反映机体清除自由基的能力.自由基对细胞结构的损伤很大,随着年龄的增长,抗氧化酶活力逐渐下降,从而引起自由基及脂质过氧化产物日益增多,最终导致机体衰老和老年性疾病的发生[1].本试验试图探讨DNA对谷胱甘肽过氧化物酶活性影响从而探索DNA对抗自由基的作用.
脱氧核糖核酸 谷胱甘肽过氧化物酶 活性自由基 deoxyribonucleic acid（DNA） glutathione raductase（GSH Px） activity free radicals
超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)是机体内重要的抗氧化酶系之一,其作用在于清除体内的自由基,防止自由基对细胞结构的损伤.它们的活性随增龄而下降,因此自由基不断损伤细胞结构,累积最终导致细胞衰亡和动物机体衰老.老龄小鼠服用DNA一段时间后,其体内SOD和POD的活性均显著提高,因而其衰老速度可能得到一定程度的延缓.
超氧化物岐化酶 过氧化物酶 自由基 活性 脱氧核糖核酸 superoxide dismutase（SOD ） peroxidase（POD） free radical activity deoxyribonucleic acid（DNA）
华南师范大学量子电子学研究所, 广州 510631
利用晶格动力学方法，首次计算了具有三螺旋结构的poly(dT)·poly(dA)·poly(dT)的低频振动模式.结果表明Watson-Crick氢键的呼吸模式位于90 cm-1附近，而Hoogensteen氢键除了在90 cm-1附近存在呼吸模式外，还在更低频率上存在着几个更为强烈的呼吸模式.这一结果定性地解释了低盐度下poly(dT)·poly(dA)·poly(dT)的两步热融化.
晶格模式 三链螺旋 脱氧核糖核酸
