[发明专利]基于细胞的比较器及应用与细胞计算机

说明书

本发明提供了一种基于细胞的比较器及应用与细胞计算机，涉及细胞计算机技术领域，本发明提供的基于细胞的比较器，可对三种特定物质进行大小比较，其结构包括基因表达抑制系统，启动子及启动子控制的信号输出分子。本发明提供的基于细胞的比较器，利用细胞具备丰富多样的信息处理机制的特点，通过抑制基因表达进行计算，用颜色来表征输入物质的大小，更加直观、准确。同时，本发明提供的基于细胞的比较器，通过更换与输入物质相对应的启动子，即可对其他物质进行大小比较计算，具有使用方便、实用性强的优点。

技术领域

本发明涉及细胞计算机技术领域，尤其是涉及一种基于细胞的比较器及应用与细胞计算机。

背景技术

细胞具备丰富多样的信息处理机制，是良好的信息处理器。细胞时刻监控着自身所处的内外环境并做出反应，如自然界中的某些动植物和微生物可感受光照刺激，并以此来控制自身的趋光性、光合作用和保护色的分泌等；某些细胞在接受到某种信号或在特定因素刺激下，会发生主动的、由基因调控的消亡过程。

发展细胞计算机的研究，在以下两方面具有重要意义：首先，细胞计算机可以扩大信息处理范围，细胞能感受光、声、温度、化学物质等多种形式的信息，并能以一定方式如运动、发光、生成新物质等对信息做出反应，可以同自然界直接进行交互，大大拓宽了信息处理的范围，在医疗、环境、农业、能源等领域有很大的应用空间，对普适计算、物联网等领域的发展有极大的推动作用。其次，细胞计算机的研究可以探索新的并行计算方式。细胞具备巨并行性，如果将单个细胞作为处理器，细胞计算可提供惊人的并行性，此外，细胞之间可以相互交流，分工协作，完成并行计算任务。

比较器是一种基本计算部件，对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。目前，尚未发现利用细胞的信息处理机制，在细胞内构建的比较器。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种基于细胞的比较器，以缓解现有技术中存在的利用细胞的信息处理机制在细胞内构建比较器的研究空白的技术问题。

本发明的第二个目的在于提供上述比较器的应用。

本发明的第三个目的在于提供一种包括上述比较器的细胞计算机。

本发明提供了一种基于细胞的比较器，所述比较器包括：

基因表达抑制系统，启动子及所述启动子控制的信号输出分子；

所述启动子包括第一启动子和第二启动子，所述信号输出分子包括与所述第一启动子对应的第一信号输出分子和与所述第二启动子对应的第二信号输出分子；

当向所述比较器输入第一物质和第二物质时，所述第一物质启动第一启动子，激活所述基因表达抑制系统，阻碍第二信号输出分子的表达，所述比较器表达第一信号输出分子；

当向所述比较器输入第一物质和第三物质时，所述第一物质启动第一启动子，所述比较器表达第一信号输出分子；

当向所述比较器输入第二物质和第三物质时，所述第二物质启动第二启动子，所述比较器表达第二信号输出分子。

进一步地，所述细胞为E.coli BL21(DE3)菌株细胞。

进一步地，所述第一物质为异丙基-β-D-硫代半乳糖苷；所述第二物质为阿拉伯糖；所述第三物质为脱水四环素。

进一步地，所述第一启动子为T7；所述第二启动子为pBAD。

进一步地，所述信号输出分子为荧光蛋白。

进一步地，所述第一信号输出分子为红色荧光蛋白；所述第二信号输出分子为绿色荧光蛋白。