细菌细胞运算器以及细胞计算机制造技术

本发明专利技术提供了一种细菌细胞运算器以及细胞计算机，涉及细胞计算机领域，能够进行加法逻辑运算，从而实现了分布式细胞加法器。该细菌细胞运算器，包括第一细胞、第二细胞和第三细胞；第一细胞中包括与门响应器，当向与门响应器同时输入第一输入物质和第二输入物质时，与门响应器输出信号分子；第二细胞中包括信号分子响应器，当信号分子响应器感应到信号分子时，信号分子响应器输出第一输出物质；第三细胞中包括或门响应器和重组酶响应器，当向或门响应器输入第一输入物质或第二输入物质时，或门响应器输出第二输出物质；当重组酶响应器感应到信号分子时，重组酶响应器输出重组酶，重组酶能够抑制或门响应器的输出。

Bacterial cell arithmetic apparatus and cell computer

The invention provides a bacterial cell operator and a cell computer, which relates to the cell computer field and can perform addition logic operations so as to realize a distributed cell adder. The bacterial cell operation, including the first and second cells and third cells; first responder cells including the door, when the door to the responder and the first input material and the second material input, and the output response signal; signal molecules including responder second cells, when the signal is sensitive to the molecular response signal molecules, molecular response device outputs a first output signal including the gate material; responder responder cells and recombinant enzyme third, when the response is the first input second input to the material or material or gate, or gate output response of second output substances; when the sensor response to recombinant enzyme signal molecules, recombinant enzyme response the output of recombinant enzyme, the recombinant enzyme can inhibit the response of the output gate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及细胞计算机领域，尤其是涉及一种细菌细胞运算器以及细胞计算机。
技术介绍
细胞计算机的构建是当前的一个研究热点。然而，由于细胞的结构简单，细胞计算机的构建遭遇规模的瓶颈，而构建分布式细胞计算系统是解决这一问题的有效方法。分布式细胞计算系统利用细胞通信原理实现细胞封装策略，以便于构建执行复杂功能的细胞计算机。图1是细胞封装策略的原理示意图，从图中可以看出，细胞封装策略的核心是将多个功能划分到不同的细胞，每个细胞只实现一个特定功能，通过连接线(化学信号)连接各功能模块组成系统。细胞封装策略的优点包括：(1)功能分布于单个细胞能提高模块复用性并减少构建基因线路时的不可预测性；(2)多层连接可过滤噪音。分布式细胞计算系统的代表性成就为Tamsir等人2011年利用大肠杆菌构建的多细胞计算系统，该系统能实现所有的双输入单输出逻辑运算。但是，目前分布式细胞计算系统还处于萌芽状态，科学家构建的分布式细胞计算系统的功能还非常有限。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种细菌细胞运算器以及细胞计算机，能够进行加法逻辑运算，从而实现了分布式细胞加法器。第一方面，本专利技术提供了一种细菌细胞运算器，包括第一细胞、第二细胞和第三细胞；所述第一细胞中包括与门响应器，当向所述与门响应器同时输入第一输入物质和第二输入物质时，所述与门响应器输出信号分子；所述第二细胞中包括信号分子响应器，当所述信号分子响应器感应到所述信号分子时，所述信号分子响应器输出第一输出物质；所述第三细胞中包括或门响应器和重组酶响应器，当向所述或门响应器输入第一输入物质或第二输入物质时，所述或门响应器输出第二输出物质；当所述重组酶响应器感应到所述信号分子时，所述重组酶响应器输出重组酶，所述重组酶能够抑制所述或门响应器的输出。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一细胞、所述第二细胞和所述第三细胞均为E.coliBL21菌株细胞。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一输入物质为阿拉伯糖，所述第二输入物质为异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述信号分子为细菌群体感应信号分子。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述细菌群体感应信号分子为N-酰基高丝氨酸内酯。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第三细胞中的基因线路上包括两个DNA定点重组酶位点，且所述或门响应器的DNA片段位于所述两个DNA定点重组酶位点之间；所述重组酶为DNA定点重组酶，能够抑制所述两个DNA定点重组酶位点之间的DNA片段发挥作用。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述DNA定点重组酶为FLP重组酶，所述DNA定点重组酶位点为FRT位点。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述DNA定点重组酶为Cre重组酶；所述DNA定点重组酶位点为LoxP位点，或者所述DNA定点重组酶位点为Lox71位点和Lox66位点。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述第一输出物质为红色荧光蛋白，所述第二输出物质为绿色荧光蛋白。第二方面，本专利技术实施例还提供一种细胞计算机，包括若干上述的细菌细胞运算器。本专利技术带来了以下有益效果：本专利技术提供的细菌细胞运算器中包括三个细胞，并且利用了两种输入物质和两种输出物质。当细菌细胞运算器所在的环境中，两种输入物质都不存在时，第一细胞中的与门响应器不工作，不输出信号分子，因而第二细胞中的信号分子响应器也不工作，不会输出第一输出物质。第三细胞中的或门响应器也不工作，不输出第二输出物质。此时，相当于两个输入为0，两个输出为0，即0+0＝00。当向细菌细胞运算器所在的环境中，添加两种输入物质中的一种时，第一细胞中的与门响应器不工作，不输出信号分子，因而第二细胞中的信号分子响应器也不工作，不会输出第一输出物质。第三细胞中的或门响应器被激发，输出第二输出物质。此时，相当于两个输入为0、1或1、0，第一输出为0，第二输出为1，即0+1＝01或1+0＝01。当向细菌细胞运算器所在的环境中，添加两种输入物质时，第一细胞中的与门响应器工作，输出信号分子，因而第二细胞中的信号分子响应器工作，输出第一输出物质。第三细胞中的重组酶响应器工作，生成重组酶，而重组酶会抑制或门响应器的输出，导致不输出第二输出物质。此时，相当于两个输入为1，第一输出为1，第二输出为0，即1+1＝10。因此，采用本专利技术提供的细菌细胞运算器，能够通过两种输入物质及两种输出物质，进行二进制数的加法逻辑运算，从而实现了分布式细胞加法器。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的细胞封装策略的原理示意图；图2为本专利技术实施例一提供的细菌细胞运算器的示意图；图3为本专利技术实施例一提供的细菌细胞运算器中第一细胞的基因线路的DNA组成的示意图；图4为本专利技术实施例一提供的细菌细胞运算器中第二细胞的基因线路的DNA组成的示意图；图5为本专利技术实施例一提供的细菌细胞运算器中第三细胞的基因线路的DNA组成的示意图；图6为本专利技术实施例二提供的细菌细胞运算器中第三细胞的基因线路的DNA组成的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：如图2所示，本专利技术实施例提供一种细菌细胞运算器，包括第一细胞10、第二细胞20和第三细胞30。其中，第一细胞10中包括与门响应器101。当向与门响应器101同时输入第一输入物质和第二输入物质时，与门响应器101输出信号分子。第二细胞20中包括信号分子响应器201。当信号分子响应器201感应到信号分子时，信号分子响应器201输出第一输出物质。第三细胞30中包括或门响应器301和重组酶响应器302。当向或门响应器301输入第一输入物质或第二输入物质时，或门响应器301输出第二输出物质。当重组酶响应器302感应到信号分子时，重组酶响应器302输出重组酶，重组酶能够抑制或门响应器301的输出。本专利技术实施例提供的细菌细胞运算器中包括三个细胞，并且利用了两种输入物质和两种输出物质。当细菌细胞运算器所在的环境中，两种输入物质都不存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细菌细胞运算器，其特征在于，包括第一细胞、第二细胞和第三细胞；所述第一细胞中包括与门响应器，当向所述与门响应器同时输入第一输入物质和第二输入物质时，所述与门响应器输出信号分子；所述第二细胞中包括信号分子响应器，当所述信号分子响应器感应到所述信号分子时，所述信号分子响应器输出第一输出物质；所述第三细胞中包括或门响应器和重组酶响应器，当向所述或门响应器输入第一输入物质或第二输入物质时，所述或门响应器输出第二输出物质；当所述重组酶响应器感应到所述信号分子时，所述重组酶响应器输出重组酶，所述重组酶能够抑制所述或门响应器的输出。

【技术特征摘要】
1.一种细菌细胞运算器，其特征在于，包括第一细胞、第二细胞和第三细胞；所述第一细胞中包括与门响应器，当向所述与门响应器同时输入第一输入物质和第二输入物质时，所述与门响应器输出信号分子；所述第二细胞中包括信号分子响应器，当所述信号分子响应器感应到所述信号分子时，所述信号分子响应器输出第一输出物质；所述第三细胞中包括或门响应器和重组酶响应器，当向所述或门响应器输入第一输入物质或第二输入物质时，所述或门响应器输出第二输出物质；当所述重组酶响应器感应到所述信号分子时，所述重组酶响应器输出重组酶，所述重组酶能够抑制所述或门响应器的输出。2.根据权利要求1所述的细菌细胞运算器，其特征在于，所述第一细胞、所述第二细胞和所述第三细胞均为E.coliBL21菌株细胞。3.根据权利要求1所述的细菌细胞运算器，其特征在于，所述第一输入物质为阿拉伯糖，所述第二输入物质为异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷。4.根据权利要求3所述的细菌细胞运算器，其特征在于，所述信号分子为细菌群体感应信号分子。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梅，
申请(专利权)人：中央民族大学，
类型：发明
国别省市：北京;11