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上个世纪90年代中期,Adleman开创性的利用DNA分子求解了七个顶点的有向赋权图的Hamilton路径问题,开启了DNA计算的篇章。DNA计算是利用限定条件对运算结果进行删选的一种可控的生化反应。相比传统电子计算机,DNA计算具有海量的数据资源、存储空间大与可高度并行的运算能力等优点,弥补了传统计算机存储与运算速度方面的不足。分子信标(molecularbeacons,MBS)是一种特异性检测DNA和RNA靶向序列的发夹型核酸探针,由Tyagi和Krammer于1996年在实验室首次建立的,最初用于在液相中定量测定靶标的量。由于分子信标具有操作简单、灵敏度高、特异性强、可对核酸进行实时定量测定、甚至可以用于活体分析等特点,近十年来,在化学、生物和医学等领域都有广泛的应用和发展。 图论可以将现实生活中许多问题用数学抽象形式来描述,可以为任意包含二元关系的系统提供数学模型。伴随着数学、计算机科学与生物科学的发展,图论这一经典学科已经在许多领域得到应用和发展,如物理学、计算机技术、通信科学、建筑学、经济学和心理学等。 本文在DNA计算的基础上,首先,介绍了分子信标的设计、工作原理及其应用;然后,利用分子信标中荧光分子-猝灭分子对选择的不同可构成多色分子信标的原理,给出求解Hamilton圈这一NP-完全问题的算法;其次,介绍了基于分子信标检测技术的最大匹配问题,通过编码分子信标环部可特异性检测图的特定边,并通过检测到荧光不再加强来判定反应完全;最后,通过引入探针机这一数学模型,求解了TSP问题。