遗传密码的高维空间对称性

对称性是由均衡比例产生的匀称美。对称性和对称破缺在自然界和生命现象中普遍存在。20种氨基酸和终止码共有64个遗传密码子,组成一个6维的编码空间。遗传密码空间以对称轴将空间分成对称的两大部分：嘌呤空间和嘧啶空间。遗传密码子的简并以对称轴为参考轴,呈平行排列。高简并度氨基酸（6,4,3,简并度）和低筒并度氨基酸（1,2简并度）的简并子空间近似呈周期性的双方错方式排列。遗传密码的简并与4种核苷酸的二进制数字编码,具有密切的关系。经过分析,可得出遗传密码的连通性λλ简并法则：“除丝氨酸的密码子分成两个与对称轴平行的,分离的子空间之外,其余氨基酸和终止密码的密码子,都通过与空间对称轴平行的λλ平面或λ边简并,组成独立的,单一的连通子空间。”并对氨基酸密码子的惯用率与编码空间的对称关系,以及数字生物学的意义进行了分析和讨论。     

大鼠大脑皮质梗塞后显微激光拉曼光谱的变化

用Ｓｐｅｘ－１４２８显微激乐拉曼光谱仪测定局灶性脑梗塞后大鼠大脑以质的激光拉曼光谱的变化,以正常侧大脑皮质作对照,研究大鼠大脑皮质垢生物大分子的结构及化学成分的变化,得到如下结果：（１）特征峰１０７６ｃｍ＾－１增大,表明梗塞区的ＤＮＡ的结构出现变化,其有序性降低（２）１５７２ｃｍ＾－１为与蛋白南侧链有关的特性峰,脑梗塞后此峰明显降低亦出的蛋白质结构亦出现变化;（３）８３２ｃｍ＾－１（Ｔｙｒ）峰降低     

遗传密码和DNA序列的高维空间数字编码

二进制数字化编码是信息科学最基本的编码方式。用０（００）、１（０１）、２（１０）和３（１１）４个数码对４种碱基（Ｃ、Ｔ、Ａ、Ｇ）进行二进制数字编码,共有２４种可能的编码组合,其中８种满足碱基到补法则,它们是拓扑等价的。按碱基分子量大小排列的编码格式：０１２３／ＣＴＡＧ是最理想的编码格式。用二进制数对ＤＮＡ的字符序列进行编码,有以下优点：１）压缩信息冗余度,提高编码效率;２）可以对碱基的结构、功能基     

DNA计算机的研究和展望

DNA计算机是计算机科学和分子生物学互相结合、互相渗透而产生的新兴交叉研究领域.目前已取得较大进展.DNA计算机是以编码的DNA序列为运算对象,通过分子生物学的运算操作以解决复杂的数学难题.DNA计算机的重要特点是信息容量的巨量性和密集性,和处理操作的高度并行性,通过强力搜索策略迅速得出正确的答案,从而使其运算速度大大超过常规计算机的计算速度.介绍了DNA计算机的近期进展和工作原理及其分子生物学的运算操作过程.并对DNA计算机的未来发展前景及在生物信息学中的意义,进行了分析和讨论.     

氨基酸的分子结构与遗传密码简并及二维集合分类

根据氨基酸遗传密码子的简并程度,可将64个遗传密码子分为高简并度类（3,4,6度简并组）和低简并度类（1,2度简并组）两大类。高简并度类有9个氨基酸,其分子量比较小,等电点的分布比较集中。低简并度类有11个氨基酸,其分子结构比较复杂,参考Taylor对氨基酸特性的分类图,本文提出以分子量（M）及等电点（P）作为氨基酸的化学特性坐标,作出其二维集合MP分类图,MP分类图可以反映出氨基酸的各种属性,如分子量的大小,简并度的高低,极性与非极性、带电荷或不带电荷,疏水性与亲水性,以及氨基酸残基的种类等。根据氨基酸的分类分析,可以认为：高简并度氨基酸多数是脂烃类和羟脂烃类的氨基酸,分子量比较小,分子结构比较简单,大部分为疏子性,主要组成跨膜结构或蛋白质的结构域,可能是出现较早的氨基酸;而低简并度的氨基酸,分子结构比较复杂,分子量比较大,多数是和蛋白质功能有密切联系的基团,可能是进化出现较晚的结构。     

大鼠大脑皮质与纹状体显微拉曼光谱的研究

用Spex-1428显微激光拉曼光谱仪测定正常大鼠大脑皮质和纹状体的激光拉曼光谱的变化,发现正常大鼠大脑皮质和纹状体的激光拉曼光谱在模式上大同小异,包含有十分丰富的生物大分子结构信息。结果如下：（1）在大脑皮质和纹状体同时出现且性状亦相似的有以下一些特征峰：808cm^-1的特征峰,对应于A型DNA的特征峰;832cm^-1和836cm^-1对就于酪氨酸（Tyr)环的振动峰;1020cm^-1和1046cm^-1相当于蛋白质中氨基酸内的C－N伸缩振动峰;1330cm^-1相当于腺嘌呤环的C＝C和C－N伸缩振动峰;1544cm^-1相当于酰胺Ⅱ的N－H平面内弯曲振动和C－N伸缩援峰;1684cm^-1对应蛋白质二级结构中的转角（turn)结构。（2）大脑皮质较纹状体明显的特征峰：1092cm^-1的DNA骨架的对3称振动峰;1350cm^-1的色氨酸峰;1690cm^-1为尿嘧啶的C＝O振动峰。（3）纹状体较大脑皮质明显的特征峰;1450－1463cm^-1为蛋白质CH2弯曲振动的特征峰带,纹状体在此区段有1454cm^-1峰,而大脑皮质在此区域比较低平;1490cm^-1,为鸟嘌呤的特征峰。结果显示：显微拉曼光谱揭示的大脑皮质和纹状体的生物大分子的结构成分信息十分丰富,既有共性也有差异,显微拉曼光谱是一种十分灵敏的研究手段。     

DNA序列高维空间数字编码的运算法则

DNA序列的高维空间二进制数字编码,除可以对DNA序列的碱基结构、功能基团、碱基互补、氢键强弱等性质进行编码之外,还可以方便地进行 数学运算和逻辑运算。DNA序列高维空间数字编码的运算法则是：（1）根据DNA序列数码的奇偶性质,可以推导出其与末位碱基的对应关系。当DNA序列S的数值X（S）＝4n,4n 1,4n 2,4n 3时,其末位碱基依次为C,T,A,G（n=0,1,2,…）。（2）提出DNA序列高维空间的表观维数Nv,数值维数Nx及差异维数Nd的概念。当Nd=0时,首位碱基为A或G,当Nd=2n或2n 1(n=1,2,…）时,首痊碱基为（C）^n或（C）^nT。（3）推导出DNA序列点突变（单核苷酸多态性SNP）的运算法则。（4）推导出DNA重复序列（Tandem repeat)的运算法则。（5）提出DNA子序列（subsequence)的概念并定义DNA子序列的定值部Xi(digital value)和定位部Qi(location value)及其计算公式。（6）推导出DNA序列的延长运算、删除运算、缺失运算、插入运算、转位运算、换位运算和置换运算等的运算法则。（7）通过按位加运算求得DNA序列的汉明距离dh,碱基距离dh‘,基团距离dh″和共轭距离dG以及这些距离的意义与联系。（8）分析结果表明DNA序列的数字编码比常规的字符编码在数学运算上具有明显的优越性。