本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第五章 分子進(jìn)化分析

本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第五章分子進(jìn)化分析

單選題A11.有兩個最基本的構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹的方法：基于距離的和基于字母特征的方法。它們之間的基本差異是答案：(A)A:基于距離的方法含有一個用于定義分支順序的中間數(shù)據(jù)矩陣，而基于字母特征的方法卻沒有B:基于距離的方法只應(yīng)用于DNA的數(shù)據(jù)，而基于字母特征的方法可以應(yīng)用于DNA或者蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)C:基于距離的方法利用簡約算法而基于字符特征的方法卻沒有D:基于距離的方法所產(chǎn)生的進(jìn)化分支與進(jìn)化時間長短成比例，而基于字母特征的方法卻沒有

單選題A12.病毒在進(jìn)化研究中很重要，下列選項中錯誤的是答案：(C)A:病毒經(jīng)常處于強(qiáng)大的選擇壓力下B:高突變率，許多病毒的復(fù)制速度也極其驚人C:病毒基因組的進(jìn)化速度沒有其他細(xì)胞的基因組快D:病毒生命力是很脆弱的，對復(fù)雜環(huán)境要求很高

單選題A13.根據(jù)分子時鐘假說答案：(D)A:所有的蛋白質(zhì)都保持一個相同的恒定的進(jìn)化率B:所有的蛋白質(zhì)進(jìn)化速率都與化石記錄相符合C:對于每一個給定的蛋白質(zhì)，分子進(jìn)化的速率是逐步減慢的，就像一個不準(zhǔn)時的時鐘一樣D:對于每一個給定的蛋白質(zhì)，其分子進(jìn)化速率在所有的進(jìn)化分支上是大致恒定的

單選題A14.下列哪一個是基于字母特征的系統(tǒng)發(fā)生分析的算法答案：(B)A:Kimura算法B:鄰接法C:最大似然法D:PAUP

簡答題5.教科書所介紹的核苷酸置換模型主要有哪幾種類型，各自有什么特點(diǎn)?答案：(答：教科書所介紹的核苷酸置換模型主要有兩種。一種是Jukes和Cantor方法：該模型假定任一位點(diǎn)的核苷酸替代都是以相同頻率發(fā)生的，且每一位點(diǎn)的核苷酸每年以a概率演變?yōu)槠渌?種核苷酸中的一種。因此，一個核苷酸演變?yōu)?種其他核苷酸的任何一種的概率為gamma;=3alpha;，gamma;為每年每個位點(diǎn)的核苷酸替換率。另一種是Kimura兩參數(shù)法：Kimura考慮到這種情況，提出一種估計每個位點(diǎn)核苷酸替代數(shù)的方法。該模型中，每年每個位點(diǎn)轉(zhuǎn)換替代率(alpha;)不同于顛換替代率(2beta;)。)

簡答題6.教科書所介紹的構(gòu)建基因的系統(tǒng)發(fā)育樹有哪幾種常見的方法?答案：(答：最小二乘法(least-squares，LS)和鄰接法(neighbor-joining，NL)，最大簡約法。)

簡答題7.下表是蠅A《em》dh《/em》基因中存在沉默突變、置換突變以及多態(tài)性位點(diǎn)個數(shù)，我們?nèi)绾瓮ㄟ^該表來判斷該基因是中性還是受進(jìn)化選擇影響?《br/》《imgwidth="883"height="147"alt=""class="maximg"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021005/edfaecd811064db48a6a3c2edf7717ca.jpg"/》答案：(答：根據(jù)McDonald-Kreitman檢驗(yàn)理論，種內(nèi)多樣性(多態(tài)性)和種間分歧是同一進(jìn)化過程的兩個階段，即兩者都是由中性選擇突變的隨機(jī)漂變所致。因而，如果同義和非同義突變都是中性的，則種內(nèi)同義和非同義多態(tài)性的比例應(yīng)與種間同義和非同義差異的比例相同。采用chi;2分布或Fisher精確檢驗(yàn)驗(yàn)證該基因P值小于0．006，說明與中性期望有顯著偏差。種間替代突變遠(yuǎn)多于種內(nèi)替代突變。因此可以認(rèn)作驅(qū)動種間差異的正選擇。)

簡答題8.可以從哪些方面來研究蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化?答案：(答：五個層面：蛋白質(zhì)個體、蛋白質(zhì)互作對、模體、網(wǎng)絡(luò)模塊以及整個網(wǎng)絡(luò)。即按照包含蛋白質(zhì)的數(shù)目將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化問題分層：第一層是僅包含一個蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)個體；第二層為包含兩個蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)互作對(proteininteractionpair)；網(wǎng)絡(luò)模體(networkmotif)一般包含3～5個蛋白質(zhì)，為第三層；網(wǎng)絡(luò)模塊(networkmodule)作為第四層，相對于之前的三層包含的蛋白質(zhì)數(shù)目更多，且可能由模體組成；第五層則是整個網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化分析，探究網(wǎng)絡(luò)的發(fā)生發(fā)展過程。)

簡答題9.氨基酸替代中為什么需要泊松校正模型?答案：(當(dāng)多個氨基酸替代出現(xiàn)在同一位點(diǎn)時，即可能發(fā)生回復(fù)突變或在同一位點(diǎn)連續(xù)突變，我們用一般方法計算獲得的《imgstyle="width:55px;height:16px"alt=""src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021005/878417b595ee465b957b9527686bca19.jpg"/》與時間的變化就會呈現(xiàn)非線性關(guān)系，實(shí)際氨基酸的替代數(shù)應(yīng)該更多。更精確估計替代數(shù)的方法之一是運(yùn)用泊松分布的概念，就是定義給定位點(diǎn)氨基酸替代數(shù)k(k=0，1，2，3，hellip;hellip;)的發(fā)生頻率遵循泊松分布，即p(k；t)=e-rt(rt)k/k！)

簡答題10.什么是中性與近中性理論?答案：(答：(1)大多數(shù)突變是有害的，會被凈化選擇所清除。(2)核苷酸置換率等于中性突變率(即總突變率乘以中性突變所占比例)。如果物種間中性突變率恒定(或者日歷時間或者世代時間)，則置換率也是恒定的。這個預(yù)測為分子鐘假說提供了解釋。(3)功能較重要的基因或基因區(qū)域進(jìn)化較慢。在具有較重要作用或處于較強(qiáng)功能約束下的一個基因中，中性突變比例較小，使得核苷酸置換率較低?，F(xiàn)在，功能重要性和置換率之間的負(fù)相關(guān)在分子進(jìn)化中是一個普遍現(xiàn)象。例如，替代置換率幾乎總是比沉默置換率低；密碼子第三位比第一和第二位進(jìn)化更快；具有相似化學(xué)性質(zhì)的氨基酸比不相似氨基酸更容易相互替代。如果自然選擇在分子水平上驅(qū)動進(jìn)化過程，那么可想而知，功能重要的基因的進(jìn)化速率比功能不重要的基因要高。(4)種內(nèi)多態(tài)性和種間分歧是中性進(jìn)化同一過程的兩個階段。(5)形態(tài)特征(包括生理、行為等)的進(jìn)化的確是自然選擇所驅(qū)動的。中性學(xué)說關(guān)注的是分子水平上的進(jìn)化。)

簡答題11.采用計數(shù)法計算下列兩條序列的非同義/同義置換率的比率omega;=dN/dS《br/》TTTCCC《br/》TTACCG答案：(答：(1)位點(diǎn)計數(shù)每個密碼子都有3個核苷酸位點(diǎn)，分成同義和非同義兩類。以密碼子TTT(Phe)為例，由于3個密碼子位置上每個核苷酸都可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗?種核苷酸，該密碼子就有9個直接鄰居：TTC(Phe)，TTA(Leu)，TTG(Leu)，TCT(Ser)，TAT(Tyr)，TGT(Cys)，CTT(Leu)，ATT(Ile)和GTT(Val)。其中，密碼子TTC和密碼子TTT編碼同一個氨基酸。因此，對密碼子TTT而言，就有3times;1/9=1/3個同義位點(diǎn)，3times;8/9=8/3個非同義位點(diǎn)(表1和表2)。在計數(shù)過程中，不計入變?yōu)榻K止密碼子的突變。我們將該方法用于序列1中的所有密碼子，并將計數(shù)結(jié)果相加以獲得全序列中同義和非同義位點(diǎn)的總數(shù)。然后，對序列2重復(fù)該過程并計算兩條序列間的平均位點(diǎn)數(shù)目，分別計為S和N，有S+N=3times;Lc，這里L(fēng)c為序列中的密碼子的數(shù)目?！秈mgalt=""width="658"height="464"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021005/26e427212126411f8e5f3024e7b1739d.jpg"/》nbsp;《imgalt=""width="636"height="460"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021005/2e2ea75f5dff49dab0920dc1b8b67f7d.jpg"/》nbsp;(2)變異計數(shù)第二步是對兩條序列間的同義和非同義變異進(jìn)行計數(shù)。換言之，在兩條序列問所觀測的差異可按同義和非同義劃分。我們再按密碼子逐一處理。很明顯，如果兩個所比較的密碼子相同(如TTT對TTT)，則同義和非同義變異數(shù)目為0；如果兩個所比較的密碼子問僅在一個位置上存在差異(如TTT對TTA)，就很容易發(fā)現(xiàn)這種單一的變異是同義的還是非同義的。TTT對TTC是同義的，CAC對CAA是非同義的(表3和表4)。《imgalt=""width="631"height="479"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021005/7d56dafb14964c9997adca13c814e89f.jpg"/》nbsp;《imgalt=""width="633"height="465"src="/Files/Image/001/001002/001002003/001002003001/001002003001021/001002003001021005/b41e327cbea541e5b16c831fb30b5554.jpg"/》(3)多重?fù)糁行ＵF(xiàn)在我們有pS=Sd/S；pN=Nd/NpS=(0+1)/[3times;(1/3+1/3)]=0.5；pN=(1+0)/[3times;(8/3+21/8)/2]=0.0627分別是同義和非同義位點(diǎn)上的差異比例，他們