化學生物信息的小波分形研究.pdf

1、中山大學博士學位論文化學生物信息的小波分形研究姓名：邱建丁申請學位級別：博士專業(yè)：分析化學指導教師：莫金垣200405183首次提出一種基于離散小波變換與延時交叉相關分析分析蛋白質之間結構、功能和進化關系的新方法——序列小波層次相關法。該方法將離散小波變換與延時交叉相關分析相結合，利用離散小波變換將進行比較的蛋白質的疏水值序列分解為多層次的小波系數(shù)，即將一維的氨基酸序列分解為同時具有時頻特性的二維序列；最后利用延時交叉相關函數(shù)對氨基酸序

2、列不同層次的小波系數(shù)進行一一比較，根據(jù)不同層次的延時交叉相關系數(shù)的大小進而揭示不同蛋白質之間的結構、功能和進化關系。以絲氨酸蛋白酶超家族中Trypsin種屬作為研究對象，描述了該方法在揭示不同物種的Trypsin蛋白質進化關系中的應用；以蛋白質酪氨酸磷酸酶為例，利用該方法揭示了功能相似而序列上差別很大的蛋白質之間的內在關系。該方法為非參數(shù)方法，具有簡單、直觀和可操作性強等特點，且不需事先知道蛋白質的具體結構，僅從蛋白質的氨基酸序列出發(fā)即

3、可比較和揭示蛋白質之間的關系，具有很好地發(fā)展前景。4SARS冠狀病毒的來源，以及與其它冠狀病毒的系統(tǒng)發(fā)生關系是目前科學界研究的熱點和難點。當前科學界研究認為SAILS可能來源于動物，因此，很有必要研究SARS病毒與動物冠狀病毒的相關性，對于保護人類和動物的生命與健康方面有著重要的社會意義。本文將序列小波層次相關法應用于SARS冠狀病毒的研究，從小波層次的近似部分和細節(jié)部分上探索SARS與其它冠狀病毒之間親近關系，結果表明SARS冠狀病毒

4、是不同于其它三組冠狀病毒的一種全新冠狀病毒，與文獻報道一致。這對于了解SARS與其它冠狀病毒的系統(tǒng)發(fā)生關系，進而確定SARS冠狀病毒的來源與種屬關系，為最終闡明SAILS冠狀病毒的疾病自然史、流行病學特征及規(guī)律提供了新的研究視角。5首創(chuàng)一種用于重疊復合化學信號中確定組分數(shù)和各峰位置的新方法一小波分形峰位法。該方法利用小波分析與分形理論具有深刻的內在聯(lián)系在尺度變換上具有一致性原理，通過連續(xù)小波變換，將復合化學信號變換成一定小波尺度范圍內在

5、時間域的連續(xù)小波變換系數(shù)，然后再將其轉換成容量維數(shù)De，根據(jù)De的變化確定出復合信號的各組份數(shù)及相應組分的峰位置。該方法的突出特點是解析能力強，即使對于分離度低至03的信號仍能準確確定組分數(shù)和備峰位置，誤差小于l％：去噪效果明顯，對于信噪比為1的信號，峰位置誤差也小于3％。同時，本文詳細研究了小波尺度范圍、分離度和噪聲對信號中各峰位置確定的影響。將其用于處理鎘銦體系的重疊伏安峰。峰位置的相對誤差小于l％。該方法提取峰位置簡便、快捷、準確

6、，是一種提取含噪化學重疊信號中各單獨信號并準確確定峰位置的有效工具，具有廣闊的發(fā)展前景。6本文將分形理論結合連續(xù)小波變換用于DNA分形特征的研究，將H61der指數(shù)轉換為容量維數(shù)，用基因突變前后的容量維數(shù)變化ADc來表征基因突變點。仿真實驗對小波和小波尺度范圍的選擇進行了探討，并用于雄激素受體AR基因突變的實際信號分析。結果表明該方法可以表征基因突變的分形特征。以上化學生物信號處理技術都己編寫了完整的處理程序，可以極為方便地使用。本文為