對PCR引物設計問題的研究.pdf

1、核酸體外擴增思想是由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(PolymeraseChainReaction，PCR)后才得以實現(xiàn)。PCR技術具有特異、敏感、產(chǎn)率高、快速、簡便、重復性好、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用，并大大推動了分子生物學及其相關學科的研究和發(fā)展。PCR技術是生物醫(yī)學

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

3、，證明了對擴展一DNA序列集合所需的引物個數(shù)進行最小化問題是NP-complete，設計并實現(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)及它們的權值總和的WOPC問題進行了探討。 在簡并的引物設計問題中，證明了簡并引物設計問題和幾個簡化的簡并引物設計問題都是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計問題提出了多項式近似算法。 在隨機引物設計問題中，根