دانلود تحقیق محاسبه مبتنی بر DNA

شما در حالی که مشغول مطالعه این مطلب هستید، دانشمندان و تولید کنندگان در حال رقابت هستند، رقابت برای طراحی و تولید نسل جدیدی از تراشه ها «Chips» و ریز پردازنده ها «Micro Processors» که با DNA طبیعی موجودات زنده کار می‌کنند! همانطور که اطلاع دارید عمر تراشه های سیلیکون «Silicon» به پایان رسیده و این تکنولوژی انقلابی بزرگ در صنعت انفورماتیک خواهد بود.

DNA چیست؟

در بدن تمام موجودات زنده، در سطح ملکول، هم ذخیره سازی اطلاعات و هم پردازش اطلاعات در مقیاس بسیار بالا انجام می شود. تمام این عملیات مربوط به DNA بدن موجودات زنده است. مولکولهای DNA حاوی کدهای اطلاعاتی- ژنتیکی موجودات زنده هستند که توسط پروتئینهای خاصی، خوانده و تفسیر می شوند. توان اجرایی این سیستم که در قسمتهایی به آن اشاره می کنیم فوق العاده بالاست. حال اجازه دهید به منشا این ایده بپردازیم.

همانطور که مطلع هستید از علم ژنتیک و علم انفورماتیک به عنوان بزرگترین انقلابهای علمی بشر نامبرده می شود. امروز علومی که هیچگونه ربطی به یکدیگر نداشته اند، زمینه آمیزششان فراهم شده است.ژنتیک و انفورماتیک:

نظریه دود 10 سال پیش در سال 1994 توسط لئونارد ادلمن «Leonard Adleman» با عنوان: “استفاده از DNA برای حل مجموعه ای از مسائل ریاضی”، مطرح شد. ادلمن که استاد دانشگاه کالیفرنیای جنوبی است، پس از مطالعه کتاب «بیولوژی ملکولی ژنها» نوشته جیمز واتسن «James Watson» (دانشمندی که در سال 1953 ساختار ژنها را کشف کرد) به این نتیجه رسید که ساختار DNA، به صورت عام دارای توان محاسباتی «Compvting Potential» است.

همه جنجالها از مقاله وی در مجله سانیس «Science» شروع شد. مقاله ادلمن در مورد تشریح روش جدیدی در حل مساله محاسباتی مشهور مسیر مستقیم همیلتون «Hamiltons Directed Path» (این مساله مربوط به یافتن کوتاهترین راه بین چند شهر است به شرطی که از هر شهر تنها یک مرتبه عبور شود) بود. در این مساله هر چقدر تعداد شهرها بیشتر شود، مساله به صورت تصاعدی دشوارتر خواهد شد. ادلمن این مساله را هنگامی که تعداد شهرها برابر 7 است از طریق ساختار DNA محاسبه کرد. پیش از تشریح الگوریتم ادلمن در حل این مساله، اشاره به پاره ای نکات خالی از فایده نخواهد بود.

حل مسئله از الگوریتم ادلمن به صورت دستی حدود 7 روز وقت نیاز خواهد داشت، در صورتی که برای حل مساله از روش عادی (آزمون و خطا) کمتر از یک ساعت زمان نیاز است که نتیجه ناامید کننده ای است ولی زمانی که 7 شهربه 70 شهر تبدیل شود، مساله برای قوی ترین سوپر کامپیوترهای امروزی نیز بسیار پیچیده خواهد بود، چرا؟

از این رو که کامپیوترهای امروزی تمام مسیرها را باید به صورت منفرد آزمایش کنند که این عمل نیز به صورت خطی «Line Ar» انجام می شود. (کامپیوترها سیلیکون قادرنیستند به صورت همروند یا موازی «Paralel» کار کنند) دقیقاً مانند اینکه شما یک دسته کلید و یک قفل دارید، مطمئناً نمی توانید همه کلیدها را یکجا آزمایش کنید.

حال فرض کنید 70 شهرمرتبط به هم داریم، چند راه مختلف برای رسیدن از یک شهرخاص به شهر خاص دیگری وجود دارد؟ نیازی به محاسبه نیست، زیرا این عدد، یک عدد نجومی است. این دقیقاً همان نقطه‌ای است که ضعف کامپیوترهای امروز را نمایان می کند. DNA می تواند ما را از این بن بست نجات دهد از آنجاییکه توانایی ذخیره سازی و پردازش موازی را دارد. با توجه به این نکته مراحل الگوریتم ادلمن در حل مسئله مسیر مستقیم همیلتون اینگونه خواهد بود:

1- تولید راندوم راههای مختلف در گراف.

2- نگهداری راههایی که با A شروع می شوند و به G ختم می شوند.

3- با توجه به اینکه گراف شامل 7 شهر می باشد، نگهداری تمام مسیرهایی که از 7 شهر عبور کرده اند.

4- نگهداری تمام راههایی که از تمام شهرها حداقل یک بارگذشته اند.

5- محاسبه سبک ترین وزن

6- راه باقی مانده جواب مساله خواهد بود.

بیش از چهل سال است که ریز پردازنده های سیلیکونی قلب محاسبات را تشکیل می دهند. طبق قانون مور «Moore's Law» در هر 18 ماه دیوایسهای CPU دو برابر خواهند شد. بسیاری از دانشمندان معتقدند قانون مور به نهایت خود نزدیک شده است به این مفهوم که پردازنده های سیلیکونی چه از لحاظ متمرکز سازی و چه از لحاظ سرعت بیش از این توان پیشرفت ندارند. تراشه هایی که با DNA ساخته خواهند شد تراشه های بیولوژیکی «Bio-Chips» نام دارند. جایگزینی DNA با سیلیکون مزایای بیشماری دارد از جمله:جانشینی برای سیلیکون:

فایل ورد 12 ص

تحقیق در مورد تاریخچه علم ژنتیک-گریگور مندل

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 14
فهرست مطالب:

مقدمه

گریگور مندل

زندگی نامه

منبع

مقدمه

دانش زیست شناسی یکی از قدیمی ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است. شواهد بسیار زیادی که طی کاوشهای باستان شناسی بدست آمده حکایت از آن دارد که انسانهای پیشین به دانش زیست شناسی توجه داشته اند و در این میان اصلاح نژاد دامها و پرورش گیاهان با باردهی بیشتر از دانش گذشتگان در مورد علم ژنتیک خبر می دهد. اما از حدود یک قرن پیش دانش زیست شناسی  وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی به وجود آورد. در قرن هجدهم ، عده ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند؛ این بررسی ها به نتیجه قابل ملاحضه ای ختم نشد. دو دلیل مهم آن عبارت بودند از آگاهی نداشتن به ریاضیات و دلیل دوم انتخاب صفاتی بود که برای پژوهش های اولیه ژنتیک مناسب نبودند.

اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال 1865 این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد.  این در حالی بودکه جامعه علمی آن دوران به دیدگاه ها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. و به نظر می رسید ، پرونده این دانش رو به بسته شدن است.  در سال 1900 میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسط درویس ، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.

در سال 1953 با کشف ساختمان جایگاه ژنها (DNA) از سوی جیمز واتسن و فرانسیس کریک ، رشته ای جدید در علم زیست شناسی به وجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای 1971 و 1973 در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماری های ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می پرداخت ، ادغام شدند و رشته ای به نام مهندسی ژنتیک  را به وجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته های مختلفی اعم از پزشکی ، صنعت و کشاورزی را تحت الشعاع خود قرار دهد و دیدگاه های مختلف عصر حاضر را به خود اختصاص دهد.

اساس  مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی انتقال یک یا تعدادی از ژنهای یک ارگانیسم  به درون خزانه ژنتیکی  یک ارگانیسم دیگر است. به این ترتیب ارگانیسم جدید واجد ژنهایی خواهد شد که در گذشته فاقد آن بوده و اینک وادار می شود که در شرایط  محیطی مناسب اقدام به بیان آن ژن نماید که محصول آن می تواند منجر به بروز صفت خاص و یا تولید فراورده ای شود.

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در چند سال اخیر توانسته منشأ خدمات ارزنده ای برای نوع بشر باشد. از مهمترین دستاوردهای این دانش می توان تأثیر آن را حیطه های مختلف از جمله  صلاح نژادی حیوانات و گیاهان با هدف تولید فراورده های بیشتر،  تهیه داروها و هورمون ها با درجه خلوص بالا و صرف هزینه های پایین ، درمان بیماری های ژنتیکی با ایجاد تغییرات در سلول تخم و موار متعدد دیگر اشاره کرد. تشخیص قبل از بارداری بیماری های ژنتیکی ، تشخیص صحت رابطه فرزند با پدر و مادر و همچنین تکنیک شناسایی مجرمان از روی بقایای باقی مانده از بدن ، مو و یا خون آنها از جمله توانایی های دیگر ژنتیک مولکولی است.

در نگاهی دیگر دورنمای دانش ژنتیک و بیوتکنولوژی بسیار زیبا جلوه می کند. تولید  اعضای بدن از قلب گرفته تا چشم و دست و پا به صورت مجزا از طریق مهندسی ژنتیک و ارایه آنها به  بانکهای اعضای بدن با هدف کمک به نیازمندان  پیوند عضو ، یکی از این موارد است. به این ترتیب مشکل دفع پیوند حل خواهد شد و مخصوصاً در صورتی که عضو پیوندی از دارای خزانه ژنتیک همان فرد باشد هیچ آنتی ژن بیگانه ای نمیتواند عامل دفع عضو باشد. درمان بسیاری از بیماری های ژنتیکی مخصوصاً  در دوره جنینی  قابل درمان خواهد بود. هویت  افراد از روی کارتهای شناسایی که بر پایه وراثت و ژنتیک آنها  عمل می کند ممکن خواهد شد و مجرمان با گذاشتن کوچکترین اثر بیولوژیکی از خود مثل یک تار مو بسرعت شناسایی خواهند شد.

تحقیق در مورد ژنتیک

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه26

فهرست مطالب

عنوان                                  صفحه

ترکیب شیمایی و ساختمان اسیدهای نوکلئیک:.. 1

ماهیت ماده ژنتیکی........................ 2

ساختمان DNA طبق مدل واتسون وکریک:........ 3

بسته بندی DNA در کرومزوم ها:............ 10

کروموزومهای پروکاریوتی:................. 11

کروموزومهای یوکاریوتی:.................. 11

سازمانبندی کروماتین روی اسکلت متافازی:.. 14

منابع :................................. 16

ترکیب شیمایی و ساختمان اسیدهای نوکلئیک:

واحد ساختمانی اسیدهای نوکلئیک نوکلئوتید است. نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده که توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند.

1-قند پنتوز(دی اکسید ریبوز در DNA  و ریبوز در RNA)

2-باز آلی نیتروژن دار که به شکل دو حلقه ای(پورین) یا یک حلقه ای (پیریمیدین) است و با کربن شماره 1 قند پنتوز پیوند B-N-glycosidic ایجاد کرده و یک نوکلئوزید تشکیل می شود. DNA، حاوی بازهای پورین، از جمله آدنین(A)، گوانین (G) و بازهای پیریمیدین سینوزین(c) و تیمین (T) است که با قندهای دی اکسی ریبوز؛ نوکلئوزیدهای دی آکسی آدنوزین، دی اکسی گوانوزین، دی اکسی سینیدین و دی اکسی تیمیدین ایجاد می کنند. RNA نیز حاوی بازهای پورین فوق و باز سینوزین DNA است، اما به جای باز تیمین، یوراسیل دارد، بنابراین نوکلئوزیدهای RNA عبارتند از:آدنوزین، گوانوزین، سیتیدین و یوریدین.

3-یک گروه فسفات؛ در یک پلمیر اسید نوکلئیک گروه فسفات، دو نوکلئوتید مجاور را با تشکیل یک پیوند فسفو دی استربین کربن 5 یک قند با کربن 3 قند دیگر به هم متصل می کند.

در حقیقت نوکلئوتیدها، نوکلئوزیدهایی با یک یا چند گروه فسفات هستند.

نوکلئوتیدها ماده پیش ساخت سنتز اسیدهای نوکلئیک و محصول هیدرولیز آنزیمی آنها می باشند.

اسیدهای نوکلئیک پلی مرهای بسیار بزرگی هستند که از اتصال یک نوکلئوتید به نوکلئوتید دیگر با استفاده از پیوندهای کووالانت فسفو دی استری بین گروه هیدروکسیل یک نوکلئوتید و گروه فسفات نوکلئوتید دیگر بوجود می آیند.

ماهیت ماده ژنتیکی

در موجودات بسته به نوع موجود، RNA از 100000-100 یا بیشتر و DNA از چند هزار تا چند ملیون نوکلئوتید تشکیل شده است. مطالعه شیمیایی ترکیب DNA در موجودات متفاوت توسط اروین شارگاف (Erwin chargaff) نشان داد که DNA پیچیدگی شیمیایی لازم را به عنوان ماده ژنتیکی دارد.

بر اساس این