點(diǎn)突變的熵性質(zhì).pdf

1、自然界的生物豐富多彩，多種多樣，不但不同種屬的生物個(gè)體之間存在著差異，即使是同一種屬的生物不同個(gè)體之間也存在著這樣那樣的不同，即生物具有多樣性。生物多樣性是一種普遍現(xiàn)象，是生物群體存在和發(fā)展的基礎(chǔ)；“熵”是其最好的度量。 生物多樣性有些是由于環(huán)境因素造成的，有些是由于生物體自身的遺傳物質(zhì)不同造成的。遺傳因素是決定生物多樣性最主要、最根本的因素。而突變是造成生物遺傳物質(zhì)不同的最主要原因。為了揭示突變對(duì)生物多樣性的影響，進(jìn)而最終揭示

2、生物多樣性的發(fā)展方向，本文以Shannon信息熵作為生物多樣性的度量，在分子水平上對(duì)點(diǎn)突變的熵性質(zhì)進(jìn)行了兩個(gè)方面的研究：理論分析和模擬研究。 理論分析：首先，根據(jù)有關(guān)“無限”的數(shù)學(xué)理論，對(duì)長度無限的脫氧核糖核苷酸序列進(jìn)行了分析，證明了在任何突變率下，序列總是達(dá)到平衡而序列熵也總是達(dá)到最大值ln4；其次，對(duì)于有限長脫氧核糖核苷酸序列，在突變的單參數(shù)模型下，建立了點(diǎn)突變的微分方程模型，得出了四種堿基在序列中的數(shù)目隨世代變化的函數(shù)關(guān)系

3、式，證明了隨著世代的增加，脫氧核糖核苷酸序列的序列熵趨向于最大值；最后，對(duì)于有限長脫氧核糖核苷酸序列，在突變的雙參數(shù)模型下，建立了點(diǎn)突變的微分方程組模型，得出了四種堿基在序列中的數(shù)目隨世代變化的函數(shù)關(guān)系式，證明了隨著世代的增加，脫氧核糖核苷酸序列的序列熵也趨向于最大值。 模擬研究：在理論分析的基礎(chǔ)上，利用Matlab軟件進(jìn)行隨機(jī)點(diǎn)突變的計(jì)算機(jī)模擬。首先，利用計(jì)算機(jī)的隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生三條長度相同的脫氧核糖核苷酸序列，然后讓它們分別在突

4、變率為0.0025、0.0034、0.0046/基因組/世代的基因組平均突變率下隨機(jī)地發(fā)生突變，不區(qū)分各類堿基之間相互的突變率，分別模擬100000、200000、500000個(gè)世代，計(jì)算每一條序列在每一個(gè)世代的序列熵；其次，利用計(jì)算機(jī)隨機(jī)地產(chǎn)生三條長度分別為5×103bp，5×105bp，5×106bp的隨機(jī)脫氧核糖核苷酸序列，然后讓它們?cè)谕蛔兟蕿?.0034/基因組/世代的基因組平均突變率下隨機(jī)地發(fā)生突變，不區(qū)分各類堿基之間相互的突