Wstęp. Jak programować w DNA? Idea oraz przykład. Problem FSAT charakterystyka i rozwiązanie za pomocą DNA. Jak w ogólności rozwiązywać problemy

Podobne dokumenty
Biologia medyczna, materiały dla studentów

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU PCR sposób na DNA.

Genetyka, materiały dla studentów Pielęgniarstwa

Powodzenie reakcji PCR wymaga właściwego doboru szeregu parametrów:

PCR - ang. polymerase chain reaction

Metoda tabel semantycznych. Dedukcja drogi Watsonie, dedukcja... Definicja logicznej konsekwencji. Logika obliczeniowa.

Inżynieria Genetyczna ćw. 3

Słowem wstępu. Część rodziny języków XSL. Standard: W3C XSLT razem XPath 1.0 XSLT Trwają prace nad XSLT 3.0

Substancje stosowane do osadzania enzymu na stałym podłożu Biotyna (witamina H, witamina B 7 ) Tworzenie aktywnej powierzchni biosensorów

Ćwiczenia 1 Wirtualne Klonowanie Prowadzący: mgr inż. Joanna Tymeck-Mulik i mgr Lidia Gaffke. Część teoretyczna:

AmpliTest Babesia spp. (PCR)

PCR łańcuchowa reakcja polimerazy

Genetyczne modyfikowanie organizmów Kierunek OCHRONA ŚRODOWISKA, II rok semestr letni 2015/16

PCR - ang. polymerase chain reaction

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Scenariusz lekcji z biologii w szkole ponadgimnazjalnej

Metoda Tablic Semantycznych

PCR. Aleksandra Sałagacka

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP

Robert Barański, AGH, KMIW MathScript and Formula Nodes v1.0

Metody odczytu kolejności nukleotydów - sekwencjonowania DNA

Hybrydyzacja kwasów nukleinowych

PCR - ang. polymerase chain reaction

prof. dr hab. inż. Marta Kasprzak Instytut Informatyki, Politechnika Poznańska Poznawanie sekwencji genomowej

Ćwiczenie 3 Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6 metodą PCR w czasie rzeczywistym (rtpcr) przy użyciu sond typu TaqMan

Drzewa Semantyczne w KRZ

TaqNova-RED. Polimeraza DNA RP20R, RP100R

Metody badania polimorfizmu/mutacji DNA. Aleksandra Sałagacka Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Farmakogenomiki Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Przykładowe zadania. przygotowujące do egzaminu maturalnego

Hybrydyzacja kwasów nukleinowych

Algorytm. Krótka historia algorytmów

Biologia Molekularna z Biotechnologią ===============================================================================================

Podstawy inżynierii genetycznej

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA

Wykład 14 Biosynteza białek

Dominika Stelmach Gr. 10B2

2. Enzymy pozwalające na manipulację DNA a. Polimerazy DNA b. Nukleazy c. Ligazy

Dr. habil. Anna Salek International Bio-Consulting 1 Germany

Programowanie dynamiczne

PCR PCR. Model replikacji semikonserwatywnej

Ćwiczenia 1 Wirtualne Klonowanie. Prowadzący: mgr Anna Pawlik i mgr Maciej Dylewski. Część teoretyczna:

1 Programowanie całkowitoliczbowe PLC

Modelowanie motywów łańcuchami Markowa wyższego rzędu

Definicje. Algorytm to:

Mikrosatelitarne sekwencje DNA

Sortowanie - wybrane algorytmy

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA

Adresowanie obiektów. Adresowanie bitów. Adresowanie bajtów i słów. Adresowanie bajtów i słów. Adresowanie timerów i liczników. Adresowanie timerów

Lista 6 Problemy NP-zupełne

Rachunek zdań i predykatów

xx + x = 1, to y = Jeśli x = 0, to y = 0 Przykładowy układ Funkcja przykładowego układu Metody poszukiwania testów Porównanie tabel prawdy

TaqNovaHS. Polimeraza DNA RP902A, RP905A, RP910A, RP925A RP902, RP905, RP910, RP925

Wstęp do programowania. Drzewa. Piotr Chrząstowski-Wachtel

GRADIENT TEMPERATUR TOUCH DOWN PCR. Standardowy PCR RAPD- PCR. RealTime- PCR. Nested- PCR. Digital- PCR.

POLIMERAZY DNA- PROCARYOTA

Informatyka I. Wykład 3. Sterowanie wykonaniem programu. Instrukcje warunkowe Instrukcje pętli. Dr inż. Andrzej Czerepicki

ALGORYTMY. 1. Podstawowe definicje Schemat blokowy

SCENARIUSZ LEKCJI. TEMAT LEKCJI: Podstawowe techniki inżynierii genetycznej. Streszczenie

Abstrakcyjne struktury danych - stos, lista, drzewo

Analizy wielkoskalowe w badaniach chromatyny

7. Metody molekularne jako źródło informacji botanicznej i lichenologicznej

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Wykład z Technologii Informacyjnych. Piotr Mika

AmpliTest Salmonella spp. (Real Time PCR)

Glimmer umożliwia znalezienie regionów kodujących

Prowadzący: dr Lidia Boss znacznik fluorescencyjny (np. SYBR Green II)

METODY MOLEKULARNE STOSOWANE W TAKSONOMII

TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA

Biologia Molekularna Podstawy

Adam Meissner SZTUCZNA INTELIGANCJA

Temat: Algorytm kompresji plików metodą Huffmana

Algorytmy i str ruktury danych. Metody algorytmiczne. Bartman Jacek

Farmakogenetyka Biotechnologia Medyczna I o

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA

Poprawność semantyczna

Algorytmy i struktury danych. wykład 5

Algorytmy kombinatoryczne w bioinformatyce

Instrukcja ćwiczeń Biologia molekularna dla II roku Analityki Medycznej. Reakcja odwrotnej transkrypcji. Projektowanie starterów do reakcji PCR.

Elementy logiki. Wojciech Buszkowski Wydział Matematyki i Informatyki UAM Zakład Teorii Obliczeń

Wymagania Uczestnik szkolenia musi mieć możliwość korzystania z Internetu. Kurs nie zakłada znajomości podstaw programowania.

START. Wprowadź (v, t) S:=v*t. Wyprowadź (S) KONIEC

Po uruchomieniu programu nasza litera zostanie wyświetlona na ekranie

dr hab. Beata Krawczyk Katedra Mikrobiologii PG

Geny i działania na nich

ALGORYTMY. 1. Podstawowe definicje Schemat blokowy

Programowanie dynamiczne i algorytmy zachłanne

Definicje. Białka rekombinowane (ang. recombinant proteins, r-proteins) Ukierunkowana mutageneza (ang. site-directed/site-specific mutagenesis)

METODY DOWODZENIA TWIERDZEŃ I AUTOMATYZACJA ROZUMOWAŃ

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa

Łyżwy - omówienie zadania

Obliczenia na stosie. Wykład 9. Obliczenia na stosie. J. Cichoń, P. Kobylański Wstęp do Informatyki i Programowania 266 / 303

Wprowadzenie do metod numerycznych. Krzysztof Patan

Np. Olsztyn leży nad Łyną - zdanie prawdziwe, wartość logiczna 1 4 jest większe od 5 - zdanie fałszywe, wartość logiczna 0

Kultura logiczna Klasyczny rachunek zdań 2/2

Logika Matematyczna (10)

Schematy Piramid Logicznych

PCR PCR. Model replikacji semikonserwatywnej

Transkrypt:

Ariel Zakrzewski

Wstęp. Jak programować w DNA? Idea oraz przykład. Problem FSAT charakterystyka i rozwiązanie za pomocą DNA. Jak w ogólności rozwiązywać problemy matematyczne z użyciem DNA? Gdzie są problemy? Podsumowanie

Czym jest programowanie w DNA? Jak wygląda DNA? Matematyczne podstawy działań z DNA. Nasze operacje na DNA.

Algorithmic Self-Assembly of DNA, Thesis by Eric Winfree

Podejście kognitywistyczne: Wykorzystywanie modeli biologicznych do tworzenia oprogramowania? Podejście bioinformatyczne: Wykorzystywanie i tworzenie narzędzi informatycznych do rozwiązywania problemów z zakresu biologii?

PCR Whiplash PCR Elektroforeza

Reakcja łańcuchowa polimerazy Metoda ma za zadanie powielanie łańcuchów DNA w warunkach laboratoryjnych. Powielanie to polega na reakcji łańcuchowej polimerazy DNA w wyniku wielokrotnego podgrzewania i oziębiania próbki.

Substrat - matryca DNA (fragment DNA do skopiowania: wystarczy pojedyncza cząsteczka, może to być również fragment DNA nie oddzielony od genomu); Krótkie, jednoniciowe fragmenty DNA oligonukleotydy, umożliwiające rozpoczęcie procesu replikacji (tzw. startery); Pozostałe substraty tej reakcji nukleozydotrifosforany (ATP, GTP, CTP, TTP); Enzym katalizujący tę reakcję polimeraza DNA.

Denaturacja - rozdzielenie nici DNA (temperatura 95 C); Renaturacja - hybrydyzacja komplementarnych oligonukleotydów z rozplecionymi nićmi DNA (temperatura 54 C); Replikacja DNA - polimeraza DNA, przyłączając ATP, GTP, CTP, TTP, buduje komplementarne nici DNA (temperatura 72 C).

Technika prowadzenia autonomicznych obliczeń molekularnych, gdzie maszyna stanów jest przedstawiona za pomocą pojedynczej nici DNA, a przejścia między stanami są wykonywane przez naprzemienne reakcje łańcuchowe polimerazy oraz zmiany termiczne.

Nić DNA składa się z ramek postaci: Sekwencja początkowa ramki; Sekwencja rozszerzająca; Sekwencja stop.

Formuła boolowska, w której wartość każdej ze zmiennych jest sprawdzana co najwyżej jeden raz

Ramka wartości zmiennej: Znacznik zmiennej, Wartość zmiennej, Sekwencja stop. Ramka operacji odczytu wartości zmiennej: Wartość poprzedniej zmiennej, Znacznik zmiennej, Sekwencja stop.

Idea oraz przykład

Mając formułę boolowską stworzyć drzewo binarne, spełniające warunki: Liście tego drzewa będą posiadały wartości true lub false. Węzłami drzewa są zmienne zawarte w formule boolowskiej. Kierunek przejścia zależy od wartości węzła. Każda ścieżka od korzenia do liścia ewaluuje jednoznaczną wartość wejściowej formuł z dokładnością do wartości zmiennych na tej ścieżce. Na każdej ścieżce od korzenia do liścia wartość każdej zmiennej jest odczytywana co najwyżej raz.

Chcemy sprawdzić, czy dla wartości x1=1, x2=1, x3=0, x4=1, formuła f = (x 1 v ~x 3 ) ^ (~x 2 v x 4 ) będzie spełniona. Budujemy drzewo binarne spełniające warunki formuły:

Mając drzewo binarne, przechodzimy do budowania nici DNA. Schemat nici: Fragment danych, Fragment operacji.

Fragment danych: (x1,x1+)(x2,x2+)(x3,x3-)(x4,x4+) Fragment operacji: (x1+,x2)(x1-,x3) (x2+,x4)(x2-,out+) (x3+,out-)(x3-,x2) (x4-,out-)(x4+,out+)

Całkowita postać nici po połączeniu: (x1)(x1+,x2)(x1-,x3)(x2+,x4)(x2-,out+)(x3+,out-)(x3-,x2)(x4-,out-)(x4+,out+) (x1,x1+)(x2,x2+)(x3,x3-)(x4,x4+)

Całkowita postać nici po połączeniu: (x1)(x1+,x2)(x1-,x3)(x2+,x4)(x2-,out+)(x3+,out-)(x3,x2)(x4,out)(x4+,out+) (x1,x1+)(x2,x2+)(x3,x3-)(x4,x4+) (x1) (x1+,x1)(x1) (x2,x1+)(x1+,x1)(x1) (x2+,x2)(x2,x1+)(x1+,x1)(x1) (x4,x2+)(x2+,x2)(x2,x1+)(x1+,x1)(x1) (x4+,x4)(x4,x2+)(x2+,x2)(x2,x1+)(x1+,x1)(x1) (out+,x4+)(x4+,x4)(x4,x2+)(x2+,x2)(x2,x1+)(x1+,x1)(x1)

Charakterystyka i rozwiązanie

Czy dla zadanej formuły logicznej istnieje przynajmniej jedno podstawienie wartości zmiennych, dla których formuła jest prawdziwa? Równoznaczne z: czy negacja danej formuły logicznej jest tautologią? Problem np-zupełny.

Przygotowanie zbioru wszystkich możliwych wejść biblioteki danych DNA. Przygotowanie nici operacji reprezentującej operację boolowską. Powielenie jej do ilości odpowiadającej rozmiarowi biblioteki danych DNA. Połączenie każdej nici danych wejściowej z jedną kopią nici operacji. Wykonanie cykli whiplash PCR do uzyskania wyjść out+, out-.

Utworzenie biblioteki danych DNA. Utworzenie nici operacji realizujących zadany problem. Skopiowanie nici operacji w ilości odpowiadającej rozmiarowi biblioteki. Wykonanie zbioru cykli Whiplash PCR. Zebranie wyników.

Jak tworzyć pętle? Jak tworzyć ramki postaci: (x1+x2+, x3x3+x4x4+)? Co ze strukturami wyższego rzędu?

Wstęp. Jak programować w DNA? Idea oraz przykład. Problem FSAT charakterystyka i rozwiązanie za pomocą DNA. Jak w ogólności rozwiązywać problemy matematyczne z użyciem DNA? Gdzie są problemy? Podsumowanie