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)樹的主要方法有哪些？并簡要說明構(gòu)建分子進化樹的一般步驟。（20分）答：（1）構(gòu)建進化樹的方法包括兩種：一類是序列類似性比較，主要是基于氨基酸相對突變率矩陣（常用PAM250）計算不同序列差異性積分作為它們的差異性量度（序列進化樹）；另一類在難以通過序列比較構(gòu)建序列進化樹的情況下，通過蛋白質(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)進化樹(2)序列比對——選取所需序列——軟件繪制具體如下：a測序獲取序列或者在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比對序列，比對序列轉(zhuǎn)化成*meg格式d打開保存的*meg格式文件，構(gòu)建系統(tǒng)進化樹氨基酸序列打分矩陣PAM和BLOSUM中序號有什么意義它們各自的規(guī)律是什么（10分）（1）PAM矩陣：基于進化的點突變模型，如果兩種氨基酸替換頻繁，說明自然界接受這種替換，那么這對氨基酸替換得分就高。一個PAM就是一個進化的變異單位,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??；相似的序列之間比較應(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用來比較62％相似度的序列，BLOSUM-80用來比較80％左右的序列。

蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測的主要方法有哪些？試選擇其中的一種方法，說明蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測的一般步驟。（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折疊識別(已知結(jié)模板的序列一致率小于25%)c從頭預(yù)測的方法(無已知結(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）序列比對工具BLAST和ClustalX；分子進化遺傳分析工具(MEGA4)（2）ClustalX基本原理：漸進法，CLUSTAL是一種漸進的比對方法，先將多個序列兩兩比對構(gòu)建距離矩陣，反應(yīng)序列之間兩兩關(guān)系；然后根據(jù)距離矩陣計算產(chǎn)生系統(tǒng)進化指導(dǎo)樹，對關(guān)系密切的序列進行加權(quán)；然后從最緊密的兩條序列開始，逐步引入臨近的序列并不斷重新構(gòu)建比對，直到所有序列都被加入為止。ClustalX功能：多序列比對ClustalX使用方法：輸入序列文件——設(shè)定比對的一些參數(shù)——開始序列比對——比對完成，選擇保存結(jié)果文件的格式假如你現(xiàn)在有100個來自同一科的不同植物或者動物的基因組數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)有學(xué)過知識，談?wù)勀憧梢詮哪切┓矫孢M行生物信息學(xué)分析，并簡述可能的結(jié)果。（20分）可以研究其中的一個基因家族情況，系統(tǒng)進化樹和保守結(jié)構(gòu)分析，，分析生物進化過程中（參進化樹）的同源性差異，結(jié)構(gòu)預(yù)測：基因數(shù)量相似，大部分高度保守區(qū)，且該區(qū)基因均表達相同的氨基酸，變異區(qū)為同科不同生物進化過程中形成的；某一基因結(jié)構(gòu)和染色體分布情況，結(jié)構(gòu)預(yù)測：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？請結(jié)合文獻信息，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)進行序列比對：序列比較是生物信息學(xué)中最基本、最重要的操作，通過比較可以發(fā)現(xiàn)生物序列中的功能、結(jié)構(gòu)和進化的信息。此較的根本任務(wù)是：通過比較生物分子序列，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|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相似的序列得到相似的結(jié)構(gòu)或相似