基因预测的数字信号处理方法研究

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1、分类号：密级：学号：1076211011507单位代码：10762新疆师范大学2014届硕士学位论文基因预测的数字信号处理方法研究Astudyofgenepredictionmethodbasedondigitalsignalprocessing研究生姓名：张力丹学科、专业：应用数学研究方向：计算机科学数学院系、年级：数学科学学院、2011级指导老师：曹兴芹副教授新疆师范大学2014年5月30日新疆师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体

2、已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解新疆师范大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属新疆师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定）保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密

3、后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文全文电子版同意提交后可在校园网上发布，供校内师生浏览。本人签名：日期：导师签名：日期：中文摘要近年来，随着人类基因组计划的实施，Gene-bank数据库里的基因组序列急剧增长，若要对这些急速膨胀的数据进行完整的分析处理，以及对DNA序列上的基因结构进行完整的注释，则需要高效的方法来揭示这些数据的内涵，并从中获得对人类更有用的信息。尽管近年来该领域的研究已经积累了一些成果，但针对生物学的复杂性和特异性而言，设计高效算法仍然是数学、计算机科学及生物学等交叉领域研究的热点问题。本文是从数字

4、信号处理的角度出发来研究基因预测的方法，这类方法是利用蛋白质编码区的典型特征“三周期性”来预测基因序列的编码区，即编码蛋白的总傅里叶光谱在N/3频率处有一个峰值，而非编码区没有明显的峰值，因此可以来预测DNA序列的编码区部分。此方法的具体步骤是：先将碱基序列转换成字符序列，然后对此进行傅里叶变换，出现峰值的部分为编码区，否则为非编码区。但是由于傅里叶变换带来了大量的噪声，因此会出现很多伪峰值，使得预测结果不是很理想。所以本文通过去除噪声来提高基因预测的效率。小波变换可以去除傅里叶变换所带来的高频噪声，但是对于第一个外显子较短，三周性不明显的序列，则需要用FIR数

5、字滤波器进行去除。由于已有的FIR数字滤波器在设计上存在缺陷，所以本文在FIR滤波器原有设计的基础上进行改进，并将小波变换和FIR数字滤波器进行有效的结合，建立了一种新型的基因预测方法，并把这种方法应用到抗逆基因序列的预测中。经实验证实，该新方法可行有效并且效率较高，且不需要基因组序列的任何先验知识，易于推广应用。关键词：基因预测；傅里叶变换；小波变换；FIR数字滤波器IAbstractInrecentyears,Genomeprojectshavegivenrisetoanexponentiallygrowingamountofgeneticinformati

6、on.ToanalyzeanddealwiththerapidexpansionofthedataandcompletelynoteonthegenestructureofDNAsequence,itisamoreefficientmethodtorevealtheconnotationofthesedataobtainingmoreusefulinformationforthehuman.Buttheexistingmethodshavemanylimitations,andforcedustoconsidertoseekmoreeffectivemethod

7、s.Soitisahottopicforbiologists,computerscientistsandmathematicianstoresearch.Thispaperresearchtothegenepredictionofmethodsfromthedigitalsignalprocessingpointofview.Thismethodisusingthetypicalcharacteristicsof"theproteincodingregionofthreeperiodic".GeneralFourierspectrumencodingprotei

8、nDNAsequence