南京工業(yè)大學《生物信息學》期末復(fù)習

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生工1202生物信息學考試參考資料

1、生物信息學的主要應(yīng)用有哪些？

①生物信息學數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫建立、數(shù)據(jù)庫整合和數(shù)據(jù)挖掘②序列分析：序列比對、基因序列解釋

③其他：比較基因組學、基因和蛋白質(zhì)的表達分析、生物芯片大規(guī)模功能表達譜的分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)計、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用、生物系統(tǒng)模擬、代謝網(wǎng)絡(luò)建模分析、計算機進化生物學、生物多樣性研究、合成生物學

2、生物學數(shù)據(jù)庫有哪些特點？

①數(shù)據(jù)庫的更新速度不斷加快、數(shù)據(jù)量呈指數(shù)增長②數(shù)據(jù)庫使用頻率增長更快③數(shù)據(jù)庫的繁雜程度不斷增加④數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)化⑤面向應(yīng)用

⑥先進的軟硬件配置

3、一級數(shù)據(jù)庫和二級數(shù)據(jù)庫的區(qū)別是什么？有哪些一級數(shù)據(jù)庫和二級數(shù)據(jù)庫？

一級數(shù)據(jù)庫屬于檔案數(shù)據(jù)庫，庫中的主要內(nèi)容是來源于試驗室操作所得到的原始數(shù)據(jù)結(jié)果；二級數(shù)據(jù)庫則是在一級數(shù)據(jù)庫的信息基礎(chǔ)上進行了計算加工處理并增加了大量人為的解釋而構(gòu)成的

一級數(shù)據(jù)庫：核酸序列數(shù)據(jù)庫GenBank、EMBL、DDBL及蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫PDB二級數(shù)據(jù)庫：NCBI的RefSeq數(shù)據(jù)庫

4、數(shù)據(jù)庫的Fasta、Flatfile和XML格式各有何特點？

（1）FASTA序列格式包括三個部分：（書上沒有PPT其次章第19-20頁）1.在解釋行的第一列用字符“>〞標識，后面是序列的名字和來源；2.標準的單字符標記的序列；

3.可選的“*〞表示序列的終止，它可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)，但它是大量序列分析程序正確讀取序列所必需的。

提供了從一個窗口到另一個窗口十分便利的拷貝途徑，序列中沒有數(shù)字或其他非字符。從其次行開始是序列本身，標準核苷酸符號（大小寫均可）或氨基酸單字母符號（大寫）。（2）平面文件格式—FlatFile

純文本文件、通用性好、檢索繁雜，冗余字段較多，大容量數(shù)據(jù)庫難以處理（3）XML格式（PPT其次章第29、32頁）一個XML文件代表一個嵌套的信息樹。樹中的每一個節(jié)點能包含像一串子節(jié)點或者一些屬性這樣的數(shù)據(jù)，并且一個XML文件始于根節(jié)點。一個XML文件有一個文本，在文本中每一個節(jié)點的內(nèi)容及其子節(jié)點被一對相互封閉的標簽劃定。形式上類似html。

5、GenBank數(shù)據(jù)庫中的GenBank條目包含哪些內(nèi)容？請結(jié)合GenBank中的

具體的序列信息加以說明。

GenBank數(shù)據(jù)庫(包括NCBI核酸和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫)中條目格式如下：給出描述每一個序列的信息，包括文獻參考、序列的功能信息、mRNA和編碼區(qū)域的位置，以及重要突變的位置。

例：

LOCUSnameoflocus,lengthandtypeof

sequence,

classificationoforganism,dataofentry

DEFINITIONdesicriptionofentry

ACCESSIONaccessionnumberoforiginalsourceKEYWORDSkeywordsforcrossreferencingthisentry

SOURCEsourceorganismofDNA

ORGANISMdescriptionoforganism這些序列信息以字段的形式進行組織，每一行最前端都有一個標識符。

在某些條目中，標識符可能縮寫成兩個字母(例如RF代表reference)，某些字段可能還有次級字段。

計算機程序中的序列條目位于標識符“ORIGIN〞和“//〞之間。這些字段提供的信息可以參見網(wǎng)頁./Sitemap/samplerecord.html

序列每行前面標有數(shù)字，以顯示片斷位置。序列計數(shù)或序列校檢求和的值可被計算機程。用來鑒定序列成分，所以除非程序本身也改變計數(shù)，序列計數(shù)是不能被改變的。GenBank序列格式尋常需要改變以適應(yīng)序列分析軟件。

6、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫有哪些？SWISS-PROT、PIR

7、序列比對在什么狀況下選擇核苷酸序列？在什么狀況下選擇蛋白質(zhì)序列？

核苷酸序列：①在確認給定DNA序列和DNA數(shù)據(jù)庫中的序列的一致性時②在探尋多態(tài)性時③在分析所克隆的cDNA片段的一致性時

蛋白質(zhì)序列：由于蛋白質(zhì)序列比DNA所含信息多，所以除以上狀況外用蛋白質(zhì)序列8、請比較同源性、同一性和相像性三個概念。

同源性：是指從某個共同祖先經(jīng)趨異進化而形成的不同序列，也就是從一些數(shù)據(jù)中推斷出的兩個基因在進化上具有共同祖先的結(jié)論，是質(zhì)的判斷

同一性：是指兩序列在同一位點核苷酸或氨基酸殘基完全一致的序列比例

相像性：兩序列間直接的數(shù)量關(guān)系，如部分一致，相像的百分比或其他一些適合的度量

9、舉例說明何為直系同源，何為旁系同源？

10、總結(jié)BLAST比對程序家族的主要程序，如何選擇？

11、解讀BLAST程序的比對結(jié)果所代表的含義。

（1）該探尋的詳細狀況，包括BLAST探尋的類型、所探尋的數(shù)據(jù)庫的描述、查詢內(nèi)容和分類連接（taxonomyreporter）

（2）顯示的是數(shù)據(jù)庫中與查詢序列相匹配的項的簡明圖形。每一條彩色帶表示數(shù)據(jù)庫中與查詢序列相匹配的蛋白質(zhì)或核酸序列，不同顏色表示不同高低的得分。

（3）與查詢序列相匹配的數(shù)據(jù)庫中的序列列表。每一條序列包括其Score(bits)、Evalue及該序列在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的鏈接。

（4）查詢序列與目標序列之間的雙序列比對狀況。Score為位記分分數(shù)；Expect為期望值；Positives為相像性分值；Identities為同一性分值；Gaps為空位。

12、如何尋覓遠緣相關(guān)的蛋白質(zhì)？

PSI-BLAST是位點特異性迭代BLAST，用來尋覓遠緣相關(guān)的蛋白質(zhì)序列，對于蛋白質(zhì)的相像序列的尋覓比常規(guī)blastp更敏感。PSI-BLAST工具的比對步驟為：

（1）用blastp在目標數(shù)據(jù)庫中進行比對探尋；

（2）從第一步中獲得的結(jié)果構(gòu)建多序列對比，根據(jù)多序列比對構(gòu)建一個位點特異性矩陣PSSM；

（3）用其次步獲得的PSSM矩陣再一次探尋目標數(shù)據(jù)庫；

（4）位點特異性反復(fù)比對后用缺失比對的參數(shù)檢驗每個匹配的統(tǒng)計顯著性；反復(fù)執(zhí)行2~4步，一般要重復(fù)5次，而當新的結(jié)果不再出現(xiàn)或者程序明確指出不會再有新的結(jié)果出現(xiàn)時，

可以中止比對循環(huán)。

13、如何利用BLAST來發(fā)現(xiàn)新基因？

（1）用一個已知序列蛋白質(zhì)開始TBLAST比對，探尋一個DNA數(shù)據(jù)庫；

（2）檢查結(jié)果：尋覓與已知蛋白質(zhì)，相關(guān)蛋白質(zhì)的DNA序列匹配，非顯著序列的匹配；（3）進行BLASTXNR或BLASTPNR比對

（4）用你新發(fā)現(xiàn)的DNA或蛋白質(zhì)探尋一個蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫來證明是否真的發(fā)現(xiàn)一個新的基因或蛋白質(zhì)。

14、提供了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的檢索和查詢服務(wù)的數(shù)據(jù)庫主要有哪些？

PDB數(shù)據(jù)庫、DSSP數(shù)據(jù)庫、HSSP數(shù)據(jù)庫SCOPCATH

15、簡要說明四個層次的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（一）一級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（primarystructure）是指多肽鏈的氨基酸殘基的排列順序。（二）二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)（secondarystructure）是指多肽鏈主鏈原子借助于氫鍵沿一維方向排列成具有周期性的結(jié)構(gòu)構(gòu)象，是多肽鏈局部的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）主要有α螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲等形式（三）超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域

超二級結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure）是指相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，排列形成規(guī)則的、在空間結(jié)構(gòu)上能夠鑒別的二級結(jié)構(gòu)組合體，同時充當三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，基本形式有αα、ββ、βαβ等。（四）三級結(jié)構(gòu)

三級結(jié)構(gòu)（tertiarystructure）是指整條多肽鏈的三維結(jié)構(gòu)，包括骨架和側(cè)鏈在內(nèi)的所有原子的空間排列。（五）四級結(jié)構(gòu)e

四級結(jié)構(gòu)（quatrnarystructure）指在亞基和