生物信息學(xué)作業(yè)

生物信息學(xué)作業(yè)生物信息學(xué)作業(yè)生物信息學(xué)作業(yè)V:1.0精細(xì)整理，僅供參考生物信息學(xué)作業(yè)日期：20xx年X月生物信息學(xué)試題構(gòu)建分子系統(tǒng)樹(shù)的主要方法有哪些？并簡(jiǎn)要說(shuō)明構(gòu)建分子進(jìn)化樹(shù)的一般步驟。（20分）答：（1）構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)的方法包括兩種：一類是序列類似性比較，主要是基于氨基酸相對(duì)突變率矩陣（常用PAM250）計(jì)算不同序列差異性積分作為它們的差異性量度（序列進(jìn)化樹(shù)）；另一類在難以通過(guò)序列比較構(gòu)建序列進(jìn)化樹(shù)的情況下，通過(guò)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)比較包括剛體結(jié)構(gòu)疊合和多結(jié)構(gòu)特征比較等方法建立結(jié)構(gòu)進(jìn)化樹(shù)(2)序列比對(duì)——選取所需序列——軟件繪制具體如下：a測(cè)序獲取序列或者在NCBI上搜索所需的目的序列b在NCBI上做blast：比對(duì)相似度較高的基因，并以fast格式下載，整合在*txt文檔中。c比對(duì)序列，比對(duì)序列轉(zhuǎn)化成*meg格式d打開(kāi)保存的*meg格式文件，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)氨基酸序列打分矩陣PAM和BLOSUM中序號(hào)有什么意義它們各自的規(guī)律是什么（10分）（1）PAM矩陣：基于進(jìn)化的點(diǎn)突變模型，如果兩種氨基酸替換頻繁，說(shuō)明自然界接受這種替換，那么這對(duì)氨基酸替換得分就高。一個(gè)PAM就是一個(gè)進(jìn)化的變異單位,即1%的氨基酸改變。BLOSUM矩陣：首先尋找氨基酸模式，即有意義的一段氨基酸片斷，分別比較相同的氨基酸模式之間氨基酸的保守性（某種氨基酸對(duì)另一種氨基酸的取代數(shù)據(jù)），然后，以所有60％保守性的氨基酸模式之間的比較數(shù)據(jù)為根據(jù)，產(chǎn)生BLOSUM60；以所有80％保守性的氨基酸模式之間的比較數(shù)據(jù)為根據(jù)，產(chǎn)生BLOSUM80。（2）PAM用于家族內(nèi)成員相比，然后把所有家族中對(duì)某種氨基酸的比較結(jié)果加和在一起，產(chǎn)生“取代”數(shù)據(jù)（PAM-1

）；PAM-1自乘n次，得PAM-n。PAM-n中，n越小，表示氨基酸變異的可能性越??；相似的序列之間比較應(yīng)該選用n值小的矩陣，不太相似

的序列之間比較應(yīng)該選用n值大的矩陣。PAM-250用于約20%相同序列之間的比較。BLOSUM-n中，n越小，表示氨基酸相似的可能性越?。幌嗨频男蛄兄g比較應(yīng)該選用n值大的矩陣，不太相似的序列之間比較應(yīng)該選用n值小的矩陣。BLOSUM-62用來(lái)比較62％相似度的序列，BLOSUM-80用來(lái)比較80％左右的序列。

蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的主要方法有哪些？試選擇其中的一種方法，說(shuō)明蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的一般步驟。（10分）（1）a同源建模（序列相似性低于30%的蛋白質(zhì)難以得到理想的結(jié)構(gòu)模型b折疊識(shí)別(已知結(jié)模板的序列一致率小于25%)c從頭預(yù)測(cè)的方法(無(wú)已知結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)模板)。（2）你所熟悉的生物信息學(xué)軟件有哪些？請(qǐng)選擇其中的至少一種軟件，結(jié)合自己的研究課題，談?wù)勀闼x擇軟件的基本原理，使用方法與用途。（25分）（1）序列比對(duì)工具BLAST和ClustalX；分子進(jìn)化遺傳分析工具(MEGA4)（2）ClustalX基本原理：漸進(jìn)法，CLUSTAL是一種漸進(jìn)的比對(duì)方法，先將多個(gè)序列兩兩比對(duì)構(gòu)建距離矩陣，反應(yīng)序列之間兩兩關(guān)系；然后根據(jù)距離矩陣計(jì)算產(chǎn)生系統(tǒng)進(jìn)化指導(dǎo)樹(shù)，對(duì)關(guān)系密切的序列進(jìn)行加權(quán)；然后從最緊密的兩條序列開(kāi)始，逐步引入臨近的序列并不斷重新構(gòu)建比對(duì)，直到所有序列都被加入為止。ClustalX功能：多序列比對(duì)ClustalX使用方法：輸入序列文件——設(shè)定比對(duì)的一些參數(shù)——開(kāi)始序列比對(duì)——比對(duì)完成，選擇保存結(jié)果文件的格式假如你現(xiàn)在有100個(gè)來(lái)自同一科的不同植物或者動(dòng)物的基因組數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)有學(xué)過(guò)知識(shí)，談?wù)勀憧梢詮哪切┓矫孢M(jìn)行生物信息學(xué)分析，并簡(jiǎn)述可能的結(jié)果。（20分）可以研究其中的一個(gè)基因家族情況，系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)和保守結(jié)構(gòu)分析，，分析生物進(jìn)化過(guò)程中（參進(jìn)化樹(shù)）的同源性差異，結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)：基因數(shù)量相似，大部分高度保守區(qū)，且該區(qū)基因均表達(dá)相同的氨基酸，變異區(qū)為同科不同生物進(jìn)化過(guò)程中形成的；某一基因結(jié)構(gòu)和染色體分布情況，結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)：內(nèi)含子數(shù)量或多或少，保守區(qū)域略有不同，某一特定基因在染色體上的分布情況相類似你所熟知的生物信息學(xué)前沿領(lǐng)域有哪些？請(qǐng)結(jié)合文獻(xiàn)信息，談?wù)勆镄畔W(xué)前沿領(lǐng)域在你所在生物學(xué)專業(yè)的應(yīng)用。（15分）核酸序列分析；蛋白質(zhì)序列分析；序列對(duì)比；分子系統(tǒng)發(fā)生分析；基因組信息學(xué)分析；生物芯片利用生物信息學(xué)進(jìn)行序列比對(duì)：序列比較是生物信息學(xué)中最基本、最重要的操作，通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)生物序列中的功能、結(jié)構(gòu)和進(jìn)化的信息。此較的根本任務(wù)是：通過(guò)比較生物分子序列，發(fā)現(xiàn)它們的相似性，找出序列之間共同的區(qū)域，同時(shí)辨別序列之間的差異。在分子生物學(xué)中，DNA或蛋白質(zhì)的相似性是多方面的，可能是機(jī)|或氧基酸序列的相似，可能是結(jié)構(gòu)的相似，也可能是功能的相似。研究序列相似性的目的之一是通過(guò)相似的序列得到相似的結(jié)構(gòu)或相似