對PCR引物設(shè)計問題的研究.pdf

1、核酸體外擴(kuò)增思想是由Khorana及其同事于1971年提出，并由美國PE-Cetus公司的人類遺傳研究室Mullis等人于1985年發(fā)明了具有劃時代意義的聚合酶鏈反應(yīng)(PolymeraseChainReaction，PCR)后才得以實現(xiàn)。PCR技術(shù)具有特異、敏感、產(chǎn)率高、快速、簡便、重復(fù)性好、易自動化等突出優(yōu)點。由于PCR方法的方便、快速、有效，很快便得到了廣泛的應(yīng)用，并大大推動了分子生物學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的研究和發(fā)展。PCR技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)

2、領(lǐng)域中的一項革命性創(chuàng)舉和里程碑。引物是PCR特異性反應(yīng)的關(guān)鍵。隨著PCR技術(shù)的發(fā)展，引物設(shè)計成為一個重要的問題。本文對以往PCR設(shè)計中的問題進(jìn)行了研究，在介紹前人算法的基礎(chǔ)上提出了新的算法。 本文首先對PCR引物設(shè)計相關(guān)的背景和概念進(jìn)行了簡要介紹，分析了PCR技術(shù)的原理和特點，說明了對引物設(shè)計問題進(jìn)行研究的必要性。然后對PCR引物設(shè)計問題中的引物選擇、簡并引物設(shè)計和隨機(jī)引物設(shè)計進(jìn)行了研究。 在PCR試驗中的引物選擇問題中

3、，證明了對擴(kuò)展一DNA序列集合所需的引物個數(shù)進(jìn)行最小化問題是NP-complete，設(shè)計并實現(xiàn)了分支限界算法和啟發(fā)式貪婪近似算法。另外還對需要同時最優(yōu)化引物個數(shù)及它們的權(quán)值總和的WOPC問題進(jìn)行了探討。 在簡并的引物設(shè)計問題中，證明了簡并引物設(shè)計問題和幾個簡化的簡并引物設(shè)計問題都是NP-complete的，但在一些受限的實例中是多項式可解的。然后對一種簡化的簡并引物設(shè)計問題提出了多項式近似算法。 在隨機(jī)引物設(shè)計問題中，根