一种生物计算机的四进制编码方法技术

本发明专利技术公开了一种生物计算机的四进制编码方法，属于生物计算机领域。它包括制作蛋白质基底芯片；将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；单链DNA片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；依次读取单链DNA片段上的碱基，并翻译成四进制数。本发明专利技术是一种利用蛋白质作为芯片基底、采用含四种基因碱基的脱氧核苷酸编码四进制数、适用于生物计算机的四进制编码方法。

A four binary coding method for biological computer

The invention discloses a four digit coding method of biological computer, belonging to the field of biological computer. It includes making protein basal chips, establishing one-to-one mapping relationship between four bases and quaternary numbers, implementing logical operation of single-stranded DNA fragments by base pairing principle, reading bases on single-stranded DNA fragments in turn and translating them into quaternary numbers. The invention relates to a quaternary coding method which uses proteins as chip substrates, uses deoxynucleotides containing four gene bases to encode quaternary numbers, and is suitable for biological computers.

【技术实现步骤摘要】
一种生物计算机的四进制编码方法
本专利技术主要涉及生物计算机领域，特指一种生物计算机的四进制编码方法。
技术介绍
生物计算机是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科，它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。因此，研究适用于生物计算机的四进制编码方法具有重要的价值。
技术实现思路
本专利技术需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种利用蛋白质作为芯片基底、采用含四种基因碱基的脱氧核苷酸编码四进制数、适用于生物计算机的四进制编码方法。为了解决上述问题，本专利技术提出的解决方案为：一种生物计算机的四进制编码方法，它包括以下步骤，S1、制作蛋白质基底芯片；S2、将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；所述腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G分别描述四进制中的0、1、2和3；S3、所述单链DNA片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；S4、依次读取单链DNA片段上的碱基，并翻译成四进制数。采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G，按照人类基因配对规则“腺嘌呤A与胸腺嘧啶T配对，胞嘧啶C和鸟嘌呤G配对”依次翻译单链DNA上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数。所述步骤S1包括如下子步骤，S11、采用蛋白质分子作为芯片基底材料，其上设有具有一定碱基数目的单链DNA片段，以及DNA分割酶、DNA活性酶，四种自由含氮碱基；S12、所述DNA片段由一定数目的脱氧核苷酸组成，每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成；S13、所述四种含氮碱基包括腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G。所述步骤S3包括如下子步骤，S31、在单链DNA片段周围放置可以发生微小位移的自由脱氧核苷酸分子；S32、在DNA分割酶的作用下，所述单链DNA片段上任何一位碱基均可被基因编辑掉；S32、在DNA活性酶的作用下，所述单链DNA片段上被编辑掉的任何一位碱基均可由其配对碱基补上；S33、所述单链DNA片段表达的四进制数通过碱基修改实施相应的数学运算。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术的一种生物计算机的四进制编码方法，由于采用了蛋白质作为芯片基底，有效防止了运算过程中的电磁干扰，增加了数字运算的稳定性和可靠性。(2)本专利技术的一种生物计算机的四进制编码方法，采用含四种碱基的脱氧核苷酸组成一定数目的DNA分子片段，在生物酶的作用下实施快速生物计算，通过DNA分子碱基不同的排列次序作为计算机的原始数据，实现了超强的四进制并行处理，显著提高了CPU的计算速度。附图说明图1是本专利技术的一种生物计算机的四进制编码方法的流程示意图。图2本专利技术的单链DNA片段的四进制运算与读取原理图。图中，1—腺嘌呤A，2—胸腺嘧啶T，3—胞嘧啶C，4—鸟嘌呤G。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，一种生物计算机的四进制编码方法，它包括以下步骤，S1、制作蛋白质基底芯片；S2、将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G分别描述四进制中的0、1、2和3；S3、单链DNA片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；S4、依次读取单链DNA片段上的碱基，并翻译成四进制数。采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G，按照人类基因配对规则“腺嘌呤A与胸腺嘧啶T配对，胞嘧啶C和鸟嘌呤G配对”依次翻译单链DNA上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数。步骤S1包括如下子步骤，S11、采用蛋白质分子作为芯片基底材料，其上设有具有一定碱基数目的单链DNA片段，以及DNA分割酶、DNA活性酶，四种自由含氮碱基；S12、DNA片段由一定数目的脱氧核苷酸组成，每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成；S13、四种含氮碱基包括腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G。步骤S3包括如下子步骤，S31、在单链DNA片段周围放置可以发生微小位移的自由脱氧核苷酸分子；S32、在DNA分割酶的作用下，单链DNA片段上任何一位碱基均可被基因编辑掉；S32、在DNA活性酶的作用下，单链DNA片段上被编辑掉的任何一位碱基均可由其配对碱基补上；S33、单链DNA片段表达的四进制数通过碱基修改实施相应的数学运算。参见图2所示，腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G分别描述四进制中的0、1、2和3；不妨设DNA片段初始数据为(32233210)4，其中第4位的鸟嘌呤G4需要改变为胸腺嘧啶T2，第7位胸腺嘧啶T2需要改变为腺嘌呤A1，即初始数据需要修改为(30231210)4，此时DNA片段在生物酶的作用下，利用DNA分割酶同时对第4位和第7位基因修剪掉，并从利用DNA活性酶周围环境中组装胸腺嘧啶T2和腺嘌呤A1；即图2中编辑后的DNA片段；最后，采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G，按照人类基因配对规则配对，并依次翻译单链DNA上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数，这里生物探针上的自由腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G分别代表四进制数中的1、0、3和2，即生物探针上自由的碱基脱氧核苷酸的编码方法与DNA片段上的编码互补。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物计算机的四进制编码方法，其特征在于：它包括以下步骤，S1、制作蛋白质基底芯片；S2、将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；所述腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G分别描述四进制中的0、1、2和3；S3、所述单链DNA片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；S4、依次读取单链DNA片段上的碱基，并翻译成四进制数；采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G，按照人类基因配对规则“腺嘌呤A与胸腺嘧啶T配对，胞嘧啶C和鸟嘌呤G配对”依次翻译单链DNA上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数。

【技术特征摘要】
1.一种生物计算机的四进制编码方法，其特征在于：它包括以下步骤，S1、制作蛋白质基底芯片；S2、将四种碱基与四进制数建立一一映射关系；所述腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G分别描述四进制中的0、1、2和3；S3、所述单链DNA片段通过碱基配对原则实施逻辑运算；S4、依次读取单链DNA片段上的碱基，并翻译成四进制数；采用生物探针装设染色后的自由腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G，按照人类基因配对规则“腺嘌呤A与胸腺嘧啶T配对，胞嘧啶C和鸟嘌呤G配对”依次翻译单链DNA上各个脱氧核苷酸所代表的四进制数。2.根据权利要求1所述的一种生物计算机的四进制编码方法，其特征在于：所述步骤S1包括如下子步骤，S11、采用蛋白质分子作为芯片基底材料，其上设有具有一定碱基数目的...

【专利技术属性】
技术研发人员：班书昊，李晓艳，蒋学东，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32