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文檔簡介
1、分子進化分析一、課程簡介分子進化學R益成為計算生物學和生物信息學等新興學科的重要組成局部,是生命科學中最 引人注目的領(lǐng)域之一。進化遺傳學、分類學、生態(tài)學、基因組學等對分子進化的分析方法都有所 需求,而且分子進化分析涉及相當復雜的現(xiàn)代統(tǒng)計學理論和計算方法,對很多生物學家是一種挑 戰(zhàn)。本課程為生物研究者介紹分子進化領(lǐng)域的統(tǒng)計分析工具,使學生深入淺出的了解其全貌。通過本課程的學習,使學生掌握經(jīng)典的進化理論,以及開展的現(xiàn)代分子進化理論,掌握從分 子水平研究生物進化的方法,熟練運用分子進化的專業(yè)軟件。同時也有對生物信息其他領(lǐng)域中的 進化分析,拓展其領(lǐng)域的研究范疇。因此本課程既能讓學生接受分子進化基本概念
2、和原理的教育,利用 計算機軟件完成分子進化樹構(gòu)建的實際問題,又能使之掌握對其他生物信息學問題進行進化分析的 方法。本課程是本專業(yè)的主要專業(yè)課之一。二、理論教學內(nèi)容.進化生物學的由來與現(xiàn)狀掌握內(nèi)容:生物進化與中性突變的概念,綜合進化論的主要內(nèi)容。了解內(nèi)容:拉馬克學說和達爾文學說,進化生物學的研究現(xiàn)狀與開展方向。.細胞的起源與進化掌握內(nèi)容:超循環(huán)組織模式和階梯渡模式的基本原理,由無細胞的化學進化過渡到有細胞的 生物進化過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。了解內(nèi)容:內(nèi)共生起源說、漸進式起源說,真核細胞起源對生物進化的意義。.生物表型的進化掌握內(nèi)容:親緣選擇和性選擇的概念,新功能的起源及其在進化中的意義。了解內(nèi)容:行為、
3、信號、進化穩(wěn)定對策,新構(gòu)造的起源及其意義,利他行為意義及進化機制。.生物的微觀進化掌握內(nèi)容:微觀進化、適應、選擇系數(shù)、正態(tài)化選擇、前進性選擇的概念,基因頻率傳遞的 計算方法。了解內(nèi)容:種群、基因庫、遺傳平衡,純合率、雜合率的計算,基因型和外顯型的對應關(guān)系。.生物的宏觀進化掌握內(nèi)容:宏觀進化、進化趨勢、復式進化、表型趨異、譜系趨異的概念,譜系進化速率的 表示方法,微觀進化與宏觀進化的關(guān)系。了解內(nèi)容:生物進化的速率,滅絕的生物學意義。.生物遺傳系統(tǒng)的進化一染色體進化掌握內(nèi)容:染色體數(shù)目進化,染色體結(jié)構(gòu)進化,染色體功能進化。了解內(nèi)容:染色體數(shù)目進化方式與結(jié)構(gòu)進化方式。.生物遺傳系統(tǒng)的進化一基因與基因
4、組的進化、蛋白與蛋白組進化掌握內(nèi)容:基因組結(jié)構(gòu)進化,蛋白質(zhì)家族、基因家族、基因的分裂、融合;蛋白質(zhì)的趨同進 化和趨異進化;直系同源和旁系同源。了解內(nèi)容:假基因進化,轉(zhuǎn)座與基因組進化,基因上游調(diào)控序列的保守性,基因水平轉(zhuǎn)移。.分子進化與分子系統(tǒng)學掌握內(nèi)容:分子進化的概念,分子進化特點,分子進化的中性突變理論。了解內(nèi)容:影響突變類型的因素,基因調(diào)控與近中性突變。.核甘酸替換模型掌握內(nèi)容:核甘酸替代數(shù)的估計,Jukes and Cantor模型,Kimura模型,Tajima-Nei模型,Tamura136 模型。j解內(nèi)容:Tamura-nei模型,氨基酸替代模型。.系統(tǒng)發(fā)生樹掌握內(nèi)容:系統(tǒng)發(fā)生樹的
5、相關(guān)概念,系統(tǒng)發(fā)生樹數(shù)目,系統(tǒng)發(fā)生樹結(jié)構(gòu),系統(tǒng)發(fā)生樹之間的 距離。.基于最大簡約性原那么的分子進化樹構(gòu)建掌握內(nèi)容:信息位點;最大簡約原那么;最小簡約問題;Fitchs算法。了解內(nèi)容:最大簡約問題;搜索策略;方法評價。.基于最大似然性思想的分子進化樹構(gòu)建掌握內(nèi)容:構(gòu)建數(shù)據(jù)的似然率;樹與子樹的似然率;樹枝長度的似然率。了解內(nèi)容:參數(shù)的最大似然估計。三、實驗教學內(nèi)容.基因組適應性進化過程推測基本內(nèi)容:同義/非同義替代率是適應性進化中重要概念,如何計算是必須熟悉的。以禽流 感病毒H5N1為例子計算該病毒中基因的同義/非同義替代率是研究其進化及發(fā)生的重要參考。對 生物信息研究者而言,批量計算多基因的同義
6、/非同義替代率是必備工具。本實驗采用matlab及R 語言練習該方法,對后面的科學研究有很大幫助?;疽螅赫莆胀x/非同義替代率計算的方法。掌握神matlab及R語言中進化內(nèi)容的一般知 識。.生物的微觀進化基本內(nèi)容:遺傳平衡,純合率、雜合率的計算;基因型和外顯型的對應關(guān)系。基本要求:掌握遺傳平衡的概念;熟悉基因型與外顯型的對應轉(zhuǎn)化關(guān)系。.根據(jù)不同方法(最大簡約法和最大似然法)重建靈長類系統(tǒng)發(fā)育樹基本內(nèi)容:本實驗目的是熟悉進化常用的網(wǎng)絡資源,學習數(shù)據(jù)獲取的方式方法。利用獲得數(shù) 據(jù)構(gòu)建我們需要的系統(tǒng)發(fā)生樹,分析試驗結(jié)果。了解使用不同基因或不同數(shù)據(jù)對實驗結(jié)果的影響,總結(jié) 不同數(shù)據(jù)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹應用
7、范疇?;疽螅赫莆諗?shù)據(jù)尋找的過程;熟悉構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹的方法及相應解釋,熟悉MEGA及 phylip 軟件。四、參考資料.參考書計算分子進化分析.楊子恒著.鐘楊等譯.復旦大學出版社.2008年出版Molecular Evolution and Phyolgenetics Nei, M.London: Oxford university press.網(wǎng)絡資源分子進化-Molecular Biology and Evolution ( )分子進化-Molecular Evolution, Phylogenetics and Epidemiology()137五、學時分配序號教學內(nèi)容參考學時總學時理論學時實驗學時1進化生物學的由來與現(xiàn)狀2202細胞的起源與進化2203生物表型的進化2204生物的微觀進化8445生物的宏觀進化4226生物遺傳系統(tǒng)的進化一染色體進化2207生物遺傳系統(tǒng)的進
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