1、分子計算機或者分子水平上的信息處理，相對于傳統(tǒng)的以硅為基礎的計算機技術，是一種很有發(fā)展前途的手段。所以開發(fā)一種經濟高效的分子邏輯組件是很有必要的。DNA因其具有結構簡單、核酸序列可控、能與特定序列互補鏈雜交以及能特異性的與靶分子（金屬離子、小分子、蛋白質）結合的功能特點常常被選作基礎材料應用于生物相關的計算機系統(tǒng)。目前人們已實現了一系列基于DNA為功能材料的二進制的邏輯門。本文圍繞DNA邏輯門的構建及其應用展開了探索和研究。如以下兩個方

2、面所示：
　　 ⑴設計了一系列金屬離子介導的DNA電化學邏輯門(AND，NAND，NOR)，并用于邏輯檢測Hg2+與Ag+，利用金屬離子Ag+能與胞嘧啶-胞嘧啶(C-C)錯配發(fā)生作用形成C-Ag+-C的復合結構，Hg2+與胸腺嘧啶-胸腺嘧啶(T-T)不匹配的堿基序列形成T-Hg2+-T的復合結構的特點，通過巰基修飾的T-/C-堿基的DNA單鏈與羧基二茂鐵(Fc)修飾T-/C-堿基的DNA單鏈在電極表面的雜交，設計了以Hg2+、A

3、g+作為輸入信號，羧基二茂鐵的電化學信號作為輸出信號的AND邏輯門。隨后，通過Ag+與Hg2+引發(fā)電極表面雙鏈的解離和富含T-/C-堿基DNA單鏈構象的變化設計了NAND邏輯門。最后，我們首次發(fā)現C-Ag+-C和T-Hg2+-T能引發(fā)DNA三鏈和雙鏈之間的變化的特點，從而利用以上特點我們又設計了NOR邏輯門。因此，以上DNA電化學邏輯門的設計克服了傳統(tǒng)光學邏輯門設計復雜，操作繁瑣等缺點，具有快速，靈敏，簡單，可逆的特點，為金屬離子的邏輯

4、檢測開發(fā)了一種新的檢測手段。
　　 ⑵利用金屬離子酶作為功能性核酸設計了一系列的以比色作為輸出信號的DNA比色邏輯門(OR，AND，INHIBIT)，它是利用兩種金屬離子酶以及剪切的基底構建的，其中，以Pb2+和Cu2+作為輸入信號，模擬辣根過氧化酶的DNA酶催化雙氧水(H2O2)氧化TMB顯色作為輸出信號。接著，我們又利用Hg2+與T-T不匹配的堿基序列形成T-Hg2+-T的復合結構的特點設計了一個Hg2+、Cu2+和Pb2+

5、作為調節(jié)信號的三輸入信號的AND輯門。首先Pb2+-DNA酶，Cu2+-DNA酶分別和它的基底雜交形成雙鏈結構，其基底中分別存在能夠被Pb2+酶和Cu2+酶剪切的位點，同時，基底中存在能夠形成模擬辣根過氧化酶DNA酶的特征序列。起初，酶與基底之間的雜交形成了雙鏈，阻止基底中的特征序列自組裝形成血紅素/G-四鏈體-Hemin模擬辣根過氧化酶的結構。當分別加入Pb2+或Cu2+后，使得兩種DNA酶分別在其切點切斷，由于斷裂過程中形成的核酸片

6、段和其DNA酶序列缺乏協同的穩(wěn)定性，而釋放出的含有模擬辣根過氧化酶的DNA酶序列，因此能夠在血紅素存在的情況下自主裝成有生物催化性能的DNA酶從而催化雙氧水氧化TMB顯色，產生TMB+，也就是說當加入Pb2+，Cu2+或者兩者同時存在的時候都可以形成DNA酶?；谏厦娴腛R邏輯門的原理，同樣，我們相繼設計了AND，INHIBIT和三個輸入信號的AND邏輯門。我們能夠很容易的用眼睛讀出輸出信號，對于復雜的輸入信號的DNA邏輯器件來說，這是