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258千字 字数
2025-04-01 发行日期
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主编推荐语

系统讲解DNA计算、RNA计算、蛋白质计算。

内容简介

生物计算是一种以DNA、RNA和蛋白质等生物大分子为数据的计算。本书较为深入地探讨DNA计算的各个方面，从基础理论到实验操作，再到解的检测，都囊括其中。同时，书中对RNA计算和蛋白质计算也进行了概述。

全书共12章。其中，第1章～第4章详细介绍图与计算复杂性、生物计算数据、生物计算算子（酶与生化操作），以及在DNA计算中发挥关键作用的技术和方法。第5章重点阐述DNA编码理论与算法。第6章～第8章深入探讨枚举型、非枚举型、并行型等多种DNA计算模型的构建思路和优缺点。

第9章与第10章介绍一些DNA计算在密码学、生物信息学、优化问题等领域的应用案例。第11章与第12章介绍RNA计算与蛋白质计算的相关理论与应用。这样的结构安排旨在为读者提供一个全面、系统的生物计算知识框架。

目录

  • 版权信息
  • 内容提要
  • 前言
  • 第1章 绪论
  • 1.1 生物计算的产生
  • 1.2 计算机的一般定义与计算模型
  • 1.3 生物计算的研究意义与进展
  • 参考文献
  • 第2章 图与计算复杂性
  • 2.1 图论基础
  • 2.1.1 图的定义与类型
  • 2.1.2 图的度序列
  • 2.1.3 图的运算
  • 2.1.4 图的同构
  • 2.1.5 图的矩阵
  • 2.1.6 图着色
  • 2.2 图灵机
  • 2.2.1 图灵机的起源
  • 2.2.2 图灵机的原理、类型及图灵等价性
  • 2.3 可计算性
  • 2.4 计算复杂性
  • 2.4.1 P问题与NP问题
  • 2.4.2 coNP问题
  • 参考文献
  • 第3章 生物计算数据：DNA、RNA与蛋白质
  • 3.1 DNA分子
  • 3.1.1 脱氧核苷酸
  • 3.1.2 DNA分子结构
  • 3.1.3 DNA分子类型
  • 3.1.4 DNA分子特性
  • 3.1.5 DNA生化反应
  • 3.2 RNA分子
  • 3.2.1 RNA分子的核苷酸
  • 3.2.2 RNA分子的结构
  • 3.2.3 RNA分子的类型
  • 3.3 蛋白质分子
  • 3.3.1 蛋白质的结构
  • 3.3.2 蛋白质的类型
  • 3.3.3 蛋白质计算输出检测技术
  • 参考文献
  • 第4章 生物计算算子：酶与生化操作
  • 4.1 生物计算常用工具酶
  • 4.1.1 限制性内切核酸酶
  • 4.1.2 DNA聚合酶
  • 4.1.3 DNA连接酶
  • 4.1.4 DNA修饰酶
  • 4.1.5 核酸酶
  • 4.2 生物计算的生化操作
  • 4.2.1 DNA分子的合成
  • 4.2.2 DNA分子的切割、连接及粘贴
  • 4.2.3 DNA重组技术
  • 4.2.4 变性与杂交
  • 4.2.5 DNA分子的扩增
  • 4.2.6 DNA分子的分离与提取
  • 4.2.7 DNA分子的检测与读取
  • 4.2.8 可用于生物计算的经典生化操作技术
  • 4.2.9 可用于生物计算的新型生化操作技术
  • 4.2.10 生物计算涉及的新型仪器
  • 4.3 生物计算的关键技术：电泳
  • 4.3.1 基本原理
  • 4.3.2 凝胶电泳
  • 4.3.3 免疫电泳
  • 4.3.4 毛细管电泳
  • 4.3.5 介电电泳
  • 4.3.6 等速电泳
  • 4.4 生物计算的关键技术：聚合酶链反应
  • 4.4.1 PCR发明之旅
  • 4.4.2 基本原理
  • 参考文献
  • 第5章 DNA编码理论与算法
  • 5.1 DNA编码的背景与发展
  • 5.2 DNA编码问题
  • 5.2.1 DNA编码的常见约束
  • 5.2.2 编码问题及其数学模型
  • 5.2.3 当前DNA编码算法分类
  • 5.3 基于GC含量的DNA编码计数理论
  • 5.3.1 DNA编码计数理论
  • 5.3.2 GC含量相等的DNA编码设计
  • 5.4 模板编码理论与算法
  • 5.4.1 模板编码理论
  • 5.4.2 模板编码的搜索算法
  • 5.4.3 编码的热力学稳定性
  • 5.4.4 模板集的优化
  • 5.5 进化多目标优化DNA编码理论与算法
  • 5.5.1 进化多目标优化DNA编码理论
  • 5.5.2 基于进化多目标优化的DNA编码算法框架
  • 5.6 隐枚举编码理论与算法
  • 5.6.1 隐枚举编码理论
  • 5.6.2 隐枚举算法的应用
  • 参考文献
  • 第6章 枚举型DNA计算模型
  • 6.1 有向哈密顿路径问题的DNA计算模型
  • 6.2 可满足性问题的DNA计算模型
  • 6.3 图的最大团与最大独立集问题的DNA计算模型
  • 6.4 0-1规划问题的DNA计算模型
  • 6.5 图顶点着色问题的DNA计算模型
  • 参考文献
  • 第7章 非枚举型图顶点着色DNA计算模型
  • 7.1 基本思想
  • 7.2 生物实现
  • 7.2.1 生物操作步骤
  • 7.2.2 实例分析与相关生化实验
  • 7.3 计算模型分析
  • 7.4 其他非枚举型DNA计算模型
  • 参考文献
  • 第8章 并行型图顶点着色DNA计算模型
  • 8.1 模型与算法
  • 8.1.1 子图划分与桥点的确定
  • 8.1.2 子图顶点排序与子图中每个顶点颜色集的确定
  • 8.1.3 DNA序列的编码
  • 8.1.4 根据探针图确定探针
  • 8.1.5 初始解空间的合成
  • 8.1.6 非解删除
  • 8.1.7 子图逐级合并与非解删除
  • 8.1.8 解的检测
  • 8.2 具体算例
  • 8.2.1 子图划分与颜色集确定
  • 8.2.2 编码
  • 8.2.3 构建初始解空间
  • 8.2.4 子图删除非解
  • 8.2.5 子图合并与非解删除
  • 8.3 复杂性分析
  • 8.3.1 降低初始解空间的复杂性
  • 8.3.2 提高并行性
  • 参考文献
  • 第9章 探针机
  • 9.1 探针机的产生背景
  • 9.2 探针机的原理
  • 9.2.1 图灵机机理分析
  • 9.2.2 探针机的数学模型
  • 9.3 探针机求解哈密顿问题
  • 9.4 连接型探针机的一种实现技术
  • 9.5 传递型探针机与生物神经网络
  • 9.6 探针机功能分析
  • 9.6.1 图灵机是探针机的一种特殊情况
  • 9.6.2 图灵机能否模拟探针机
  • 9.6.3 探针机的优势
  • 参考文献
  • 第10章 DNA算法自组装
  • 10.1 DNA Tile计算
  • 10.1.1 DNA Tile类型
  • 10.1.2 DNA Tile计算实例
  • 10.2 图灵等价的DNA Tile计算
  • 10.2.1 DNA Tile计算的数学模型
  • 10.2.2 DNA Tile计算的图灵等价性
  • 10.3 可编程DNA Tile结构
  • 10.4 单链DNA Tile计算
  • 10.5 基于SST的通用DNA计算
  • 10.5.1 基于SST的迭代布尔电路计算模型
  • 10.5.2 基于可重复SST的填充计算模型
  • 10.6 DNA Origami计算
  • 10.6.1 DNA Origami技术
  • 10.6.2 DNA Origami的可编程自组装
  • 10.6.3 DNA Origami表面计算
  • 10.6.4 可计算DNA Origami结构
  • 参考文献
  • 第11章 RNA计算
  • 11.1 RNA分子的计算特性
  • 11.2 解决NP问题的RNA计算模型
  • 11.3 RNA计算在逻辑门与逻辑电路方面的相关研究
  • 11.3.1 RNA分子结构预测与设计
  • 11.3.2 基于分子自动机的RNA计算
  • 11.3.3 结合RNA干扰技术的RNA计算
  • 11.3.4 结合核酶与适配体技术的RNA计算
  • 11.3.5 结合CRISPR/Cas基因编辑技术的RNA计算
  • 11.3.6 与合成生物学技术结合的RNA计算
  • 参考文献
  • 第12章 蛋白质计算
  • 12.1 基于蛋白质构建逻辑运算器
  • 12.1.1 酶介导的逻辑运算器
  • 12.1.2 非酶介导的逻辑运算器
  • 12.1.3 基于人工设计的蛋白质的逻辑运算器
  • 12.2 基于蛋白质构建算术运算器
  • 12.3 基于蛋白质分子解决NP完全问题
  • 12.4 蛋白质存储
  • 12.4.1 基于细菌视紫红质的蛋白质存储
  • 12.4.2 蛋白质基忆阻器
  • 参考文献
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出版方

人民邮电出版社

人民邮电出版社是工业和信息化部主管的大型专业出版社，成立于1953年10月1日。人民邮电出版社坚持“立足信息产业、面向现代社会、传播科学知识、服务科教兴国”，致力于通信、计算机、电子技术、教材、少儿、经管、摄影、集邮、旅游、心理学等领域的专业图书出版。