دانلود مقاله اسید دی اکسی ریبونوکلئدیک یا DNA

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله اسید دی اکسی ریبونوکلئدیک یا DNA دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:17

فهرست مطالب:

اسید دی اکسی ریبونوکلئدیک یا DNA
علوم قضایی و DNA :
DNA چگونه کار می کند ؟
ایجاد یک پروب رادیواکتیو :
ایجاد یک واکنش هیبریداسیون :
مشکلات با اثر انگشت DNA :
1-ایجاد یک احتمال بالا :
2-مسائل همراه با تعیین احتمالات :
VNTR ها به دلیل آنکه نتیجه ظرافت ژنتیک هستند
B -مشکلات فنی :
کاربردهای عملی DNA :
2-تعیین هویت جنایی و امور قضایی :

اسید دی اکسی ریبونوکلئدیک یا DNA

DNA مولکولی است که دارای تمام اطلاعات برای زندگی است DNA حاوی کلیدی برای هر یکتایی مشخص است . در سطح کوچک ، DNA بصورت یک مارپیچ دوبل (مضائف) سازمان داده می شود که بارها پیچیده می شود تا اجازه انطباق در یک فضای فشرده را بدهد . در انسانها تمام DNA در داخل 46 مولکول مجزا موسوم به کروموزوم قرار می گیرد . این کروموزوم ها هرکدام دارای هزاران ژن هستند و هر ژن نحوه ایجاد یک پروئین خاص لازم برای عمل سلولی را مشخص می کند . DNA اطلاعات ژنتیک را با استفاده از نوکلئوتیدها حفظ می کنند . شبیه به یک اثر انگشت توالی DNA ما را بصورت فردی متمایز معین می کند .

علوم قضایی و DNA :

محققان جنایی تحلیل DNA را به عنوان مهمترین پیشرفت در جنایات جنگی معرفی کرده اند (پس از اثر انگشت) آزمایشات DNA در بررسی های جنایی به سرعت در طول سالها رشد کرده است . تحلیل DNA متکی بر خصوصیت اصلی DNA است . یعنی ترکیب بندی مانند سلولهای یک فرد یکسان است . دانشمندان قضایی بررسی توالی های ژنتیک موسوم به علامت گذارها تمرکز می کنند که آرایش اطلاعات ژنتیک آن بسیار متغیر است و برای هر فرد منحصر است . دانشمندان قضایی تمایل دارند تا هفت علامتگذار را آزمایش کنند که حاوی هزاران زوج باز است . این هفت علامت گذار پروفیل ژنتیک را تشکیل می دهند که در تحلیل های قضایی به کار می روند . متخصصان در جستجوی انطباق های بین DNA خارج شده از خون یا
نمونه های بافت باقی مانده در صحنه یک جنایت است و DNA از نمونه های خود شخص مضنون گرفته می شود . مانند اثر انگشت که توسط کاراگاهان و آزمایشگاههای پلیس استفاده می شوند . در طی اوایل دهه 1900 هر شخص دارای یک DNA منحصر بوده است . DNA برای هر سلول بافت و اندام یک شخص یکسان است و نمی تواند توسط هر نوع روشی تغییر داده شود . در نتیجه DNA به سرعت روش اصلی برای تعیین هویت و تمایز بین افراد انسان است .

DNA چگونه کار می کند ؟

Souther n Blot راهی برای تحلیل الگوهای ژنتیک است که در DNA یک

شخص ظاهر می گردد .

1-جدا کردن DNA مورد سوال از بقیه ماده سلولی در هسته و
می تواند به طور شیمیائی یا استفاده از یک ماده پاک کننده برای شستشوی ماده اضافی از DNA یا به طور مکانیکی توسط بکار بردن یک مقدار زیاد فشار برای بیرون راندن آن صورت می گیرد .

2-بریدن DNA به چندین قطعه از اندازه های مختلف : این کار توسط استفاده از یک یا چند آنزیم محدودیت انجام می شود.

3-ذخیره کردن قطعات DNA فرایندی که توسط آن جدایش اندازه «بخش بندی اندازه» انجام می شود . موسوم به الکتروفورلیس ژل می باشد . DNA بهداخل یک ژل ریخته می شود مثل آگاروز و یک بار الکتریکی برای ژل بکار می رود ، دارای بار مثبت در پائین و بار منفی در بالا است . چون DNA دارای بار منفی است قطعات DNA بطرف پائین ژل جذب خواهد شد . قطعات کوچکتر می توانند سریعتر حرکت کنند و بنابراین به طرف پائین می رانند (نه قطعات بزرگتر) قطعات به اندازه های مختلف DNA توسط اندازه جدا می شوند و دارای قطعات کوچکتر به طرف پائین و قطعات بزرگتر به طرف بالا می باشند .

4-طبیعت زدایی DNA : طوری که تمام DNA تک رشته می شود . این امر می تواند توسط گرم کردن یا عملیات شیمیائی DNA در ژل صورت گیرد.

5- DNA Bletting : ژل با DNA خورد شده از لحاظ اندازه برای یک ورق از کاغذ نیتروسلولز بکار می رود . و سپس برای اتصال دائمی DNA به ورق پخته می شود . souther n Blet و یک probe ژنتیک رادیواکتیو است که در واکنش هیبریداسیون (آمیختگی) با DNA مورد سوال بکار برده می شود . اگر یک اشعه X از سوترن بلوت گرفته شود پس از اینکه یک پروب رادیواکتیو اجازه یافت که با DNA طبیعت زدایی شده بر روی کاغذ متصل شود فقط نواحی ای که به اتصالات پروب می چسبد (قرمز) بر روی فیلم نشان داده خواهد شد . این امر اجازه می دهد که محققان DNA شخص خاصی را تعیین کنند . وقوع و کثرت الگوی ژنتیک خاص موجود در پروب را تعیین کنند .

ایجاد یک پروب رادیواکتیو :

1-پلیمراز DNA را بدست‌آورید . (صورتی) DNA رادیواکیتو شونده

را در داخل یک لوله قرار دهید .

2-nick ها یا شکستگی های افقی را در امتداد یک رشته وارد کنید ، در داخل DNA شما می خواهید برچسب رادیواکتیو داشته باشید . از همان زمان، نوکلئوتیدهای مجزا را به DNA اضافه کنید که یکی از آنها (آبی روشن) رادیواکتیو است .

3-پلیمراز DNA (صورتی) را به لوله دارای DNA و نوکلئوتیدهای مجزا اضافه کنید . پلیمر از DNA فوراً به nick های در DNA جذب می شوند و سعی می کنند تا DNA را ترمیم کنند . از انتهای 5 آغاز کنید . به طرف انتهای 3 حرکت کنید .

4-پلیمراز DNA ترمیم DNA را آغاز می کند . و تمام پیوندهای موجود در جلوی آن را خراب می کند و نوکلئوتیدهای جدید را قرار می دهد که از نوکلئوتیدهای مجزای آمیخته در لوله جمع آوری می شود (در پشت آن) . هر زمان یک باز G در رشته پائینی خوانده می شود یک باز رادیواکتیو C در رشته جدید قرار داده می شود . (آبی روشن) . در این حالت رشته که توسط پلیمراز DNA ترمیم می شود ، رادیواکتیو می شود (توسط ورود بازهای C رادیواکتیو) .

5-سپس DNA گرم می شود و در رشته DNA رااز هم جدا می کند . این امر قطعات رادیواکتیو و غیر اکتیو تک رشته را ایجاد می کند . DNA رادیواکتیو ، اکنون موسوم به پروب (آبی روشن ) ، آماده استفاده است .

دانلود مقاله روش های ورود DNA یه درون سلول

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله روش های ورود DNA یه درون سلول دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:15

فهرست مطالب :

 تغییر ژنتیکی باکتری
منفذزایی الکتریکی (ایجاد منفذ در باکتری به وسیلۀ الکتریسیته)
انتقال ژنتیکی سلول های یوکاریوتی
منفذ زایی الکتریکی یوکاریوت ها
ریز تزریق یوکاریوت ها
تغییر بیوبیستیک یوکاریون ها
حامل های اگروباکتریوم برای گیاهان
سایر روش های انتقال ژنتیکی
کاربردهای سلول ها و جانوران تراژن
داروهای تراژن
مقایسه روش ها

روش های ورود DNA یه درون سلول
ورود DNA خارجی به سلول و بقای آن، پایه و اساس بیو تکنولوژی است. «تراژن» موجودی است که DNA خارجی دارد. روش های تغییر ژنتیکی، باکتری ها، قارچ ها، جانوران و گیاهان تراژنی را تولید می کنند که در تحقیقات پایه از آن ها استفاده      می شود و کاربردهای عملی نیز دارند.
در این مختصر سعی بر این است، روش های ورود DNA به سلول، شامل الکتروپوریشن (منفذ زایی الکتریکی) ، بیولیستیک (تفنگ الکترونی)، میکرواینجکشن (ریز تزریق) و DNA – T اگر باکتریوم و کاربردهای آن ها شرح داده شوند.

تغییر ژنتیکی باکتری
تعدادی از گونه های باکتری به طور طبیعی توانایی جذب DNA را دارند. این توانایی شایستگی طبیعی نامیده می شود که قابل افزایش است. مثلا گونه ای از استرپتوکوکوس ها قابلیت تغییر دارند و زمانی که غلظت سلول ها به حد معینی برسد، این قابلیت، افزایش می یابد.  و یا هموفیلوس آنفلونزا زمانی که در شرایط گرسنگی قرار می گیرد، می تو.اند DNA را جذب کند.

گونه هایی از سیانوباکترها نیز وجود دارند که در هر مرحله از چرخه رشدشان،      می توانند DNA را جذب کنند.
برای ساختن گونه های تغییر یافته، از تیمارهای مصنوعی استفاده می شود. سلول ها به صورتی آماده می شوند که توانایی جذب DNA را به دست آورند. البته اغلب این دستکاری ها، طول عمر باکتری ها را کاهش می دهند، اما سلول های باکتریایی که زنده می مانند، بهتر میتوانند DNA  را جذب کنند.
تغییر ژنتیکی اشریشیاکلی با پلاسمید نو ترکیب، روش مهمی در کلون سازی DNA نوترکیب است. برای ایجاد تغییر ژنتیکی در E.coli ، وسوسپانسیونی از باکتری در محلولی از کلرید کلسیم 1/0 مولار وارد می شود و روی یخ قرار می گیرد. پس از آن،ظرف حاوی باکتری به محیط o 42 منتقل می شود. در شرایط کلی 7 10×5 تا 8 10 DNA پلاسمید تغییر یافته، به ازای هر میکروگرم پلاسمید به دست می آید. کلرید کلسیم سرد تغییراتی در غشا ایجاد می کند . طی این تغییرات، DNA بهتر به غشا متصل می شود و در شوک حرارتی o 42 ، با مکانیسمی نا معلوم وارد سلول می شود. در حال حاضر، با اصلاح روش های موجود، بیش تر از 9  10 پلاسمید تغییر یافته به ازای هر میکروگرم پلاسید، DNA تولید می شود.
DNA ، پس از ورود، برای بقا در سلول ، باید وارد ژنوم سلول و جزئی از آن شود . یا به درون DNA پلاسمیدی که قادر است تکثیر کند، رود و با آن شروع به تکثیر کند. یا آن که در سلول میزبان حمایت شود و باقی بماند.
منفذزایی الکتریکی (ایجاد منفذ در باکتری به وسیلۀ الکتریسیته)
در منفذزایی الکتریکی، سلول های باکتری در محلولی از DNA وارد شده، در معرض میدان الکتریکی با ولتاژ بالا قرار می گیرند. ولتاژ بالا سوراخ های کوچکی در غشای لیپدی سلول ایجاد می کند و در  نتیجه، مولکول های کوچک  و ماکرومولکول ها   می توانند از این طریق وارد سلول و یا از آن خارج شوند. این سوراخ های به وجود آمده در برخی از سلول ها، خود به خود بسته می شوند.
ولتاژی که در منفذ زایی الکتریکی به کار می رود، حدود 50 درصد سلول ها را می کشد . تعدادی از سلول ها نیز به علت بسته نشدن سوراخ ها می میرند. بنابراین سلول هایی که زنده مانده اند، احتمالا تغییر یافته اند. این روش، تغییر ژنتیکی را در تعدادی از گونه های باکتری آسان کرده است و در برخی گونه ها برای اولین بار، امکان تغییر را مهیا ساخته است.
 در روش معمول منفذ زایی الکتریکی، سلول های باکتری در آب یا بافری با چگالی 1010× 5-1 سلول در  هر میلی لیتر (ml) وارد می شوند. در قسمت خاصی از بازار منفذزایی (شکل 1) 200 میکرولیتر از سلول ها با یک نانو گرم تا یک یکروگرم از DNA پلاسمیدی مخلوط می شود و روی یخ قرار می گیرد. ولتاژ بالای الکتریکی برقرار می گردد.میدان الکتریکی معمولی برای  منفذزایی الکتریکی باکتری ها از 20 تا 25 کیلو وات بر سانتی متر (KV/cm) متغیر است. مایع ویژه ای برای رشد سلول ها افزوده شده و آن ها بین یک تا دو ساعت در گرمخانه قرار می گیرند. این کار، برای بیان ژن مقاومت به آنتی بیوتیک که قبلا در DNA پلاسمید وارد شده است، صورت می گیرد. این ژن علامت مشخص ژنتیکی است. سپس باکتری ها روی محیط جامد آگار که دارای آنتی بیوتیک مناسب است، کشت داده می شوند.

دانلود مقاله DNA

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله DNA دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:14

فهرست مطالب:
مقدمه................................................................................ 1
ساختمان رشته ای DNA...................................................... 1
نتایج حاصل تا سال 1950...................................................... 3
مارپیچ 2 رشته ای DNA..................................................... 3
واکنشهای توتومریزاسیون.................................................... 4
دید کلی............................................................................. 6
تاریخچه........................................................................... 7
ژن به عنوان یک واحد عملکری............................................. 7
ژن و کروموزوم.................................................................. 9
ژن و گوناگونی افراد.......................................................... 10
سازمان یابی و ساختمان ژن................................................. 11
خصوصیات ساختمانی یک ژن معمولی انسان............................ 12
مبانی بروز ژن.................................................................. 13
چکیده ی مطالب................................................................ 14

مقدمه :
کشف ماده‌ای که بعدها DNA نام گرفت در سال 1869 بوسیله فردیک میشر انجام شد. این دانشمند هنگام مطالعه بر روی گویچه‌های سفید خون ، هسته سلولها را استخراج کرد و سپس بر روی آن محلول قلیایی ریخت. حاصل این آزمایش ، رسوب لزجی بود که بررسیهای شیمیایی آن نشان داد، ترکیبی از کربن ، هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و درصد بالایی از فسفر می‌باشد. میشر این ماده را نوکلئین نامید. زمانی که ماهیت اسیدی این ماده مشخص گردید، نام آن به اسید دزاکسی ریبونوکلئیک تغییر یافت.
 


ساختمان رشته‌ای DNA
سرعت پیشرفت تعیین ساختمان DNA بسیار کند بوده است. در سال 1930 کاسل و لوین دریافتند که نوکلئین در واقع اسید دزوکسی ریبونوکلئیک است. برسیهای شیمیایی آن مشخص کرد که زیر واحد تکرار شونده اصلی DNA ، نوکلئوتید می‌باشد که از سه قسمت تشکل شده است. یک قند پنتوز - دزوکسی D- ریبوز) ، یک گروه(2 5-فسفات و از یکی چهار باز آلی نیتروژن‌دار حلقوی آدنین (A) ، گوانین (G) ، سیتوزین (C) و تیمین (T) تشکیل
1
شده است.
از این چهار باز دو باز آدنین و گوانین از بازهای پورینی و دو باز سیتوزین و تیمین از بازهای پیریمیدینی می‌باشند. به مجموعه قند و باز آلی نوکلئوزید گفته می‌شود. گروه فسفات می‌تواند به کربن3  متصل شود.و یا5 به مجموع نوکلئوزید و گروه فسفات متصل به آن نوکلئوتید می‌گویند.  و هم به کربن5با توجه به اینکه یون فسفات می‌تواند هم به کربن 3 متصل شود.
پس دو نوکلئوتید از طریق یک پیوند فسفودی استر بهم متصل می‌شوند. به این صورت که گروه هیدروکسیل یک نوکلئوتید با گروه فسفات نوکلئوتید دیگر واکنش داده و پیوند فسفودی استر را بوجود می‌آورد. از آنجایی که پیوند فسفودی استر ،  فسفودی-3 دو قند مجاور را بهم متصل می‌کند، این پیوند را پیوند5 و5کربنهای3 -دزوکسیاستر نیز می‌نامند. یک زنجیره در اثر اتصال پشت سر هم تعدادی2 ریبونوکلئوتید بوسیله پیوندهای دزوکسی ریبونوکلئوتید تشکیل می‌شود.

دانلود تحقیق محاسبه مبتنی بر DNA

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق محاسبه مبتنی بر DNA دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:10

چکیده:

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.

  

ژنتیک و انفورماتیک:

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.

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.

    

جانشینی برای سیلیکون:

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:

1- تا زمانی که موجود زنده وجود داشته باشد منبع DNA تامین خواهد بود.

دانلود تحقیق محاسبه مبتنی بر DNA

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق محاسبه مبتنی بر DNA دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:10

چکیده:

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.

  

ژنتیک و انفورماتیک:

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.

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.

    

جانشینی برای سیلیکون:

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:

1- تا زمانی که موجود زنده وجود داشته باشد منبع DNA تامین خواهد بود.