第一章：生物信息學(xué)的概念 及其發(fā)展歷史 - BIS

1、第三章：序列比對原理普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材生物信息學(xué)生物信息學(xué)bioinformatics第一節(jié) 序列比對相關(guān)概念一、序列比對目的及定義（一）序列比對目的通過比較兩條或多條序列之間是否具有足夠的相似性，從而判定它們之間是否具有同源性。（二）序列比對定義序列比對（sequence alignment）是運(yùn)用某種特定的數(shù)學(xué)模型或算法,找出兩個或多個序列之間的最大匹配堿基或殘基數(shù),比對的結(jié)果反映了算法在多大程度上提供序列之間的相似性關(guān)系及它們的生物學(xué)特征。二、序列比對類型（一）序列比對分類雙序列比對多序列比對global alignmentlocal alignment(二)編輯距離通過編輯

2、操作計(jì)算的兩條序列的距離稱為編輯距離。編輯距離。（三）雙序列比對（四）全局序列比對（五）局部序列比對三、序列比對的相關(guān)概念（一）同源性、同一性、相似性相似性（similarity）是指兩序列間直接的數(shù)量關(guān)系，如部分相同、相似的百分比或其他一些合適的度量。同一性（identity）是指兩序列在同一位點(diǎn)核苷酸或氨基酸殘基完全相同的序列比例。同源性（homology）是指從某個共同祖先經(jīng)趨異進(jìn)化而形成的不同序列。（二）直系同源、旁系同源直系同源基因（orthologous gene）是指在不同物種中有相同功能的同源基因，它是在物種形成過程中形成的。旁系同源基因（paralogous gene）是指一

3、個物種內(nèi)的同源基因。直系同源基因和旁系同源基因統(tǒng)稱為同源基因（homolog）。第二節(jié) 序列比對打分方法一、序列比對打分序列分析的目的是揭示核苷酸或氨基酸序列編碼的高級結(jié)構(gòu)或功能信息目的。二、打分矩陣稀疏矩陣、相似性打分矩陣（一）dna打分矩陣即兩個序列中相應(yīng)的核苷酸相同，計(jì)即兩個序列中相應(yīng)的核苷酸相同，計(jì)1分；否則計(jì)分；否則計(jì)0分。分。如果考慮顛換和置換，可采用以下打分矩陣如果考慮顛換和置換，可采用以下打分矩陣（二） 氨基酸序列打分矩陣1.pam矩陣（dayhoff突變數(shù)據(jù)矩陣）pam250矩陣2.blosum矩陣blosum62矩陣第三節(jié) 序列比對算法一、dotplot算法1.構(gòu)建點(diǎn)陣矩陣

4、2.獲得相似性片段二、dynamic programming algorithm1、計(jì)算得分矩陣2、尋找最優(yōu)的比對序列例 s=acgctq t=catgt算法特點(diǎn)：三、blast算法1、編譯一個由查詢序列生成的長度固定的字段編譯列表；2、在數(shù)據(jù)庫中掃描獲得與編譯列表中的字段匹配的序列記錄；3、以編譯列表中的字段對為中心向兩端延伸以尋找超過閾值分?jǐn)?shù)s的高分值片段對hsp。e值計(jì)算公式：算法特點(diǎn)：第四節(jié) 序列比對工具一、fasta工具二、blast工具（一）基本blast工具nucleotide nucleotide blastblastsearch a nucleotidenucleotide

5、database using a nucleotidenucleotide queryalgorithms: blastn, megablast, discontiguous megablastprotein blastprotein blastsearch proteinprotein database using a proteinprotein queryalgorithms: blastp, psi-blast, phi-blast, delta-blastblastxblastxsearch proteinprotein database using a translated tra

6、nslated nucleotidenucleotide querytblastntblastnsearch translated nucleotidetranslated nucleotide database using a proteinprotein querytblastxtblastxsearch translated nucleotidetranslated nucleotide database using a translated translated nucleotidenucleotide query比對結(jié)果比對結(jié)果（二）高級blast工具1、psi-blast（posi

7、tion specific interated blast）2、phi-blast（pattern hit initiated blast）3、megablast第五節(jié) 多序列比對一、多序列比對概述（一）多序列比對目的 為了發(fā)現(xiàn)構(gòu)成同一基因家族的成組序列之間的共性，發(fā)現(xiàn)這些共性對于研究分子結(jié)構(gòu)、功能及進(jìn)化關(guān)系都有著非常重要的作用，在闡明一組相關(guān)序列的重要生物學(xué)模式方面也起著重要的作用。（二）多序列比對定義 多序列比對就是對多條序列插入空位，使得插入空位后的全局比對結(jié)果具有相同的長度，并且比對結(jié)果中不能出現(xiàn)一列全為空位。（三）多序列比對應(yīng)用二、多序列比對算法（一）動態(tài)規(guī)劃法（二）漸進(jìn)式算法（三）迭代算法（四）統(tǒng)計(jì)概率算法三、多序列比對工具（一）clustalx/wclustalx和clustalw是兩個使用最廣泛的多序列比對工具，均采用漸進(jìn)式多序列比對算。clustalx的比對步驟:1.加載要比對的