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1、 本科课程设计论文本科课程设计论文1本科课程设计论文本科课程设计论文基于基于 3D 引擎的生物基因的三维重构技术引擎的生物基因的三维重构技术专业名称：自动化学生姓名：许庆丰指导教师：杨宁本科课程设计论文本科课程设计论文2课程 任务书1、题目基于 3D 引擎的生物基因的三维重构技术2、指导思想和目的要求熟悉 3D 引擎、生物基因的基本原理；对基于 3D 引擎的 3D 重构方法 进行综述；阅读最新国内外参考文献 8 篇以上。两周完成设计任务，提交 5000 字以上的小论文。附参考文献并在论文 上相应位置进行标注3、主要技术指标1.3D 引擎技术2.ChIA-PET 技术3.遗传算法原理学生 _ 指
2、导教师 _ 系主任 _设计 论文本科课程设计论文本科课程设计论文3摘要通过查找资料文献，了解 3D 引擎技术的基本含义及内容，了解生物基因的结构及原理。了解了通过 ChIA-PET 技术可以探知基因的相互作用及结构。了解了遗传算法的原理及基本应用配对末端标签测序分析染色质相互作用(ChIA-PET)技术是一项在全基因组范围内分析远程染色质相互作用的新技术。它把染色质免疫沉淀(ChIP)技术、染色质邻近式连接技术、配对末端标签( PET)技术和新一代测序技术融为一体，在基因组三维折叠和套环状态下分析基因表达和调控。ChIA-PET 技术已用于确定人乳腺腺癌细胞内雌激素受体 a 的结合位点之间的相
3、互作用。随着更多蛋白质因子的发现及其抗体的应用，该技术可实时捕获全基因组范围内参与复制、转录过程的蛋白质因子结合位点以及结合位点间的相互作用，这对于阐明基因调控和疾病发生机制具有重大意义。 关键词关键词：染色体，基因，三维结构，ChIA-PET 技术本科课程设计论文本科课程设计论文4AbstractBy looking up information literature, understand the basic meaning and content of 3 d engine technology, understand the structure and principle of the
4、 biological gene. Learned by ChIA PET technology can detect gene interactions and structure.Understanding the principle of genetic algorithm and the basic applicationChromatin interaction analysis by paired-end tag sequencing (ChIA-PET) is a whole-genome approach for long-distance chromatin interact
5、ion analysis. It is a technique that incorporates chromatin immunoprecipitation, chromatin prox-imity ligation, paired-end tag, and next-generation sequencing to study gene expression and regulation in the genomes three-dimensional folding and looping state. ChIA-PET has been applied to the identifi
6、cation of the estrogen-receptor-a-binding sitesand the interactions among the binding sites in human breast adenocarcinoma cells. With more protein factors being found andtheir antibodies being used, it will allow real- time and whole-genome identification of the DNA replication and transcription- i
7、nvolved protein factor-binding sites and the interactions among the binding sites, which has a great significance to reveal themechanisms of gene regulation and the pathogenesis of diseases.Key words：hromosomes；genes；three-dimensional structure；ChIA-PET本科课程设计论文本科课程设计论文5目 录第一章 基本概念介绍.61.1 3D 引擎简介.61.
8、2 生物基因简介.7第 2 章 相关技术算法介绍.102.1 前言.102.2 ChIA-PET 技术.112.2.1 ChIA-PET 技术的原理与方法.122.2.2 ChIA-PET 技术的优、缺点.152.2.3 总结.162.3 遗传算法.162.3.1 引言.162.3.2 遗传算法的原理及特点.172.3.3 结束语.21参考文献.22 课程设计小结及致谢.23本科课程设计论文本科课程设计论文6第第 1 章章 基本概念介绍基本概念介绍1.11.1 3d3d 引擎简介引擎简介1.1.1 定义定义3D 引擎是将现实中的物质抽象为多边形或者各种曲线等表现形式，在计算机中进行相关计算并输
9、出最终图像的算法实现的集合。 3D 引擎就像是在计算机内建立一个“真实的世界”3D 引擎作为一个名词已经存在了很多年，但即使是一些专业的引擎设计师，也很难就它的定义达成一个共识。通常来说，3D 引擎作为一种底层工具支持着高层的图形软件开发。你可以把它看成是对 3D API 的封装，对一些图形通用算法的封装，对一些底层工具的封装。我无法准确的定义 3D 引擎的含义和作用，因为针对不同的用户和开发项目，3D 引擎完成的功能可能都有不同。因此，我将从功能的角度来定义 3D 引擎，这种定义法也许能更确切的表达出一个 3D引擎的真实含义。1.1.2 功能功能3D 引擎最基本的功能应该包括：数据管理：包括
10、场景管理，对象系统，序列化，数据与外部工具的交互，底 层3维数据的组织和表示。渲染器是：3D 引擎的核心部分，它完成将3D 物体绘制到屏幕上的任务。渲 染器分为硬件渲染器和软件渲染器。之所以要说是合理的渲染器，是因为一个 引擎的渲染能力是由多方面决定的。比如一款以实时游戏作为目标的游戏，会 选择基于光栅化的渲染算法。在这种设计前提下，几何体一级的数据不会过于 详细，例如物体表面的 BRDF，折射率，纹理坐标空间的变化率，切线空间的 变化率（当然随着硬件能力的提升和 Shader 能力的发展，这些数据也会出现 在一些比较高级的游戏引擎中） ，这时候即使你在设计初期就考虑到这些数据需 求，并将它们
11、表现在了 Render 中，最后也不会有任何意义。本科课程设计论文本科课程设计论文7交互能力：简单的说，就是开发工具。任何一款 3D 引擎如果没有开发工具都不能称为是完整的。这些开发工具可能是一些文件转换器，场景编辑器，脚本编辑器，粒子编辑器.有了上面 3 种功能，就可以称为 3D 引擎了。3d 引擎引擎1.21.2 生物基因简介生物基因简介DNADNA 的三级结构与功能的三级结构与功能（一）（一）DNADNA 超螺旋超螺旋双螺旋 DNA 进一步扭曲盘绕则形成其三级结构，超螺旋是 DNA 三级结构的 主要形式。自从 1965 年 Vinograd 等人发现多瘤病毒的环形 DNA 的超螺旋以来， 现已知道绝大多数原核生物都是共价封闭环分子，这种双螺旋环状分子再度螺 旋化成为超螺旋结构。有些单链环形染色体（如 174）或双链线形染色体 （如噬菌体入），在其生活周期的某一阶段，也必将其染色体变为超螺旋形式。 对于真核生物来说，虽然其染色体多为线形分子但其 DNA 均与蛋白质相结合， 两个结合点之间的 DNA 形成一个突环结构，类似于 CCC 分子，同样具有超螺旋 形式。超螺旋按其方向分为正超螺旋和负超螺旋
