DNA序列分析系统的开发应用-论文.pdf

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1、ISSN1009-3044E-mail：xsjl@dnzs．net．cnComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术http：／／www．dnzs．net．caVo[．10．No．22．August2014Tel：+86—551-6569096365690964DNA序列分析系统的开发应用李晓艳，张玉冰(河南师范大学计算机与信息工程学院，河南新乡453007)摘要：2O世纪9O年代，人类基因组计划的启动，有力推动了DNA测序工作的发展。寻找某些特征片段(功能片段)在序列中的分布规律，对遗传学、生物

2、信息学等都有重要的应用意义。在教学、研究中发现，应用数学分析软件MATLAB的字符串处理功能，可以容易地达到功能片段分析的目的，本系统通过分析DNA序列链之间的关联程度，构造出特征矩阵，根据模糊c均值算法较准确的对DNA序列的集合进行了分类，同时利用matlab的图像显示功能将聚类的最终结果清楚明了的显示在图像中，使用户能清楚的看到聚类效果。本系统主要研究了DNA链碱基序列分析、多个DNA链特征矩阵提取、模糊c均值聚类算法分类DNA等三大部分。首先该系统对DNA序列的总长度和功能序列的长度进行了测量，利用一维数组确定功能片段在

3、DNA序列中的位置特征，从而完成了对DNA碱基序列的分析；其次该系统对用户给出的数个DNA链进行序列之间的特征分析，统计出每个序列的(A，T，c，G)碱基密度，得到一个特征矩阵，有效的为模糊聚类分析方法提供数据来源。最终该系统应用模糊c均值聚类算法，利用特征矩阵的数值，将数个DNA序列聚类并分为两类。关键词：模糊c均值；特征片段；系统开发中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2014)22-5220-03l概述自从1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型以来，探索DNA一级结构的工

4、作就广泛开展。根据模糊c均值算法可以较准确的对DNA序列的集合进行分类。模糊c均值聚类算法分类DNA指的是根据模糊聚类的方法，利用特征矩阵的数值，将数个DNA序列分为两类，系统可以显示出分类后的DNA序列所对应的序列号，以及聚类后的分布图像。本系统主要研究了DNA链碱基序列分析、多个DNA链特征矩阵提取、模糊C均值聚类算法分类DNA等三大部分。2运行软件和运行环境2．1运行软件本系统使用maflab7．0或以上版本作为运行库，它所具有的非常低的硬件要求和多平台支持，确保DNA序列分析系统系统各预定功能的实现。2．2运行环境在P

5、II400／64M以上的各种Pc机上运行，可运行于Windows98，Windows2000，WindowsXP，Windows7等操作系统，能打印A3纸张和A4纸张的打印机。3系统分析设计3．1功能需求分析根据DNA序列分析的具体情况，软件需具备以下四大功能：11DNA链碱基序列分析DNA链碱基序列分析指的是对于给定的某个DNA链，对某个功能片段出现的特征做简单的分析。首先测量出DNA序列的总长度和功能序列的长度，然后利用一维数组确定功能片段在DNA序列中的位置特征，系统可以提供出现的次数以及每一个功能序列出现时前后的碱基，

6、并利用图像更加直观的表达。21多个DNA链特征矩阵提取多个DNA链特征矩阵提取指的是对于给出的数个DNA链，找到序列之间的特征，统计出每个序列的(A，T，c，G)碱基密度，得到一个特征矩阵，为模糊聚类分析方法提供数据来源。31模糊C均值聚类算法模糊c均值聚类算法分类DNA指的是根据模糊聚类的方法，利用特征矩阵的数值，将数个DNA序列分为两类，系统可以显示收稿日期：2014—06-30作者简介：李晓艳，女；张玉冰(1991一)，男，河南宜阳县人，冬科生，主要研究方向为通信工程。本栏目责任编辑：谢媛媛第1O卷第22期(2014年8

7、月)ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术出分类后的DNA序列所对应的序列号，以及聚类后的分布图像。本系统应用数学分析软件MATLAB的字符串处理功能，容易地达到功能片段分析的目的，同时通过分析DNA序列链之间的关联程度，构造出特征矩阵，根据模糊c：均值算法较准确的对DNA序列的集合进行了分类，主要研究了DNA链碱基序列分析、多个DNA链特征矩阵提取、模糊C均值聚类算法分类DNA等三大部分。系统同时也提供了图像属性分析功能，图像表示是应用在DNA序列分析方面的强有力的可视化工具，它能够揭示蕴

8、藏在DNA序列中的结构和功能的生物信息。本系统提供有DNA链碱基序列位置分布图像分析和DNA序列组模糊聚类图像分析两大部分，快捷有效地提取出需要的数据结果。3．2作业流程分析现有的作业流程从导入数据到打印结果共有5个步骤，基本上每一步都要手动干预，最终将数据保存到移动设备中。