《生物信息學(xué)》試卷(B)

武漢大學(xué)2007—2008學(xué)年度高校教師研修班《生物信息學(xué)》試卷（B）及答案翻譯下列名詞并解釋。(每題5分，共25分)1.HGP2.SRS3.MarkovChain4.ANN5.CDS二、填空(每空2分，共20分)1、生物信息學(xué)主要研究的兩種信息載體是和。2、目前國際上主要的核酸數(shù)據(jù)庫是由建立和維護(hù)的、由維護(hù)的，和日本遺傳研究所建立和維護(hù)的。每個(gè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)收集來自不同地理分布的數(shù)據(jù)，3個(gè)數(shù)據(jù)庫所有信息并向世界開放，3、在進(jìn)行序列兩兩比對時(shí)，有兩方面問題直接影響相似性分值：和。三、解釋說明：請按要求對下列GenBank文件作解釋說明。(每小題4分，共20分)1、LOCUS行中的第3項(xiàng)mRNAlinear表示，這里是。2、DEFINITION行在GenBank記錄中用以3ACCESSION是，是從數(shù)據(jù)庫中檢索一個(gè)記錄的主要。4.FEATURES后面部分是，直接表達(dá)了記錄的生物背景知識，5CDS30…533表示。四、問答。（共35分）1、DNA測序有哪些方法？其基本原理是什么？（10分）2、簡述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的基本思想和方法。（10分）3、試述人類基因組計(jì)劃與生物信息學(xué)的關(guān)系。（15分）《生物信息學(xué)》試卷（B）答案翻譯下列名詞并解釋。(每題5分，共25分)1.HGPHumangenomeproject人類基因組計(jì)劃2.SRSSequenceRetrievalSystem序列檢索系統(tǒng)3.馬爾科夫鏈（MarkovChain），對于生物分子序列分析，馬爾科夫鏈?zhǔn)且粋€(gè)很好的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型，因?yàn)轳R爾科夫鏈本身就是相繼發(fā)生事件的序列，其特征是對于事件序列中的任何一個(gè)事件都有一個(gè)發(fā)生概率，而這個(gè)概率依賴于該事件之前的若干個(gè)事件。4.ANNArtificialNeuralNetwork,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)5.CDS指的是編碼序列,從起始密碼子到終止密碼子二、填空(每空2分，共20分)1、生物信息學(xué)主要研究的兩種信息載體是DNA分子和蛋白質(zhì)分子2、目前國際上主要的核酸數(shù)據(jù)庫是由美國國立生物技術(shù)信息中心建立和維護(hù)的Genbank庫、由歐洲生物信息學(xué)研究所(EBI)維護(hù)的EMBL-Bank，和日本遺傳研究所建立和維護(hù)的日本DNA數(shù)據(jù)倉庫(DDBJ)。每個(gè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)收集來自不同地理分布的數(shù)據(jù)，3個(gè)數(shù)據(jù)庫共同享有所有信息并向世界開放，3、在進(jìn)行序列兩兩比對時(shí)，有兩方面問題直接影響相似性分值：取代矩陣和空位罰分。三、解釋說明：請按要求對下列GenBank文件作解釋說明。(每小題4分，共20分)1、LOCUS行中的第3項(xiàng)mRNAlinear表示生物分子的類型，這里是單鏈的mRNA。2、DEFINITION行在GenBank記錄中用以總結(jié)記錄的生物意義3ACCESSION是檢索號，是從數(shù)據(jù)庫中檢索一個(gè)記錄的主要關(guān)鍵詞。4.FEATURES后面部分是特性表，直接表達(dá)了記錄的生物背景知識，5CDS30…533表示編碼序列是從序列的第30個(gè)核苷酸到第533個(gè)核苷酸的連續(xù)序列四、問答。（共35分）1．DNA測序有哪些方法？其基本原理是什么？（10分）答：=1\*GB3①鏈終止法測序.基本原理:通過合成與單鏈DNA互補(bǔ)的多核苷酸鏈,由于合成的互補(bǔ)鏈可在不同位置隨機(jī)終止反應(yīng),產(chǎn)生只差一個(gè)核苷酸的DNA分子,從而來讀取待測DNA分子的順序.=2\*GB3②MaxamGilbertDNA化學(xué)降解法，基本原理:在選定的核苷酸堿基中引入化學(xué)集團(tuán),再用化合物處理,使DNA分子在被修飾的位置降解.=3\*GB3③自動(dòng)化測序，基本原理：與鏈終止法相同，只是用不同的熒光色彩標(biāo)記ddNTP,，由于每種ddNTP帶有各自特定的熒光顏色，而簡化為由1個(gè)用刀同時(shí)判讀4種堿基。=4\*GB3④非常規(guī)DNA測序，如DNA芯片測序，基本原理：將各種排列順序的寡核苷酸點(diǎn)播在芯片上,每個(gè)點(diǎn)播的寡核苷酸在排列的方陣中都有指定的位置.待檢測的DNA分子與芯片溫浴,凡是能雜交的寡核苷酸都會(huì)在確定位置發(fā)出信號,然后根據(jù)獲取的信息將寡核苷酸的順序進(jìn)行對比組裝,拼接成完全的DNA順序.2簡述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的基本思想和方法。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與其構(gòu)象及功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，特定的空間構(gòu)象主要是由蛋白質(zhì)分子中肽鏈和側(cè)鏈R基團(tuán)形成的次級鍵來維持，在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)的多肽鏈一旦被合成后，即可根據(jù)一級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)自然折疊和盤曲，形成一定的空間構(gòu)象。一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)，其基本構(gòu)象及功能也相似，例如，不同種屬的生物體分離出來的同一功能的蛋白質(zhì)，其一級結(jié)構(gòu)只有極少的差別，而且在系統(tǒng)發(fā)生上進(jìn)化位置相距愈近的差異愈小。在蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)中，參與功能活性部位的殘基或處于特定構(gòu)象關(guān)鍵部位的殘基，即使在整個(gè)分子中發(fā)生一個(gè)殘基的異常，那么該蛋白質(zhì)的功能也會(huì)受到明顯的影響。被稱之為“分子病”的鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血僅僅是574個(gè)氨基酸殘基中，一個(gè)氨基酸殘基即β亞基N端的第6號氨基酸殘基發(fā)生了變異所造成的，這種變異來源于基因上遺傳信息的突變。2.蛋白質(zhì)空間橡象與功能活性的關(guān)系蛋白質(zhì)多種多樣的功能與各種蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象密切相關(guān)，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象是其功能活性的基礎(chǔ)，構(gòu)象發(fā)生變化，其功能活性也隨之改變。蛋白質(zhì)變性時(shí)，由于其空間構(gòu)象被破壞，故引起功能活性喪失，變性蛋白質(zhì)在復(fù)性后，構(gòu)象復(fù)原，活性即能恢復(fù)。在生物體內(nèi)，當(dāng)某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子的某個(gè)部位結(jié)合，觸發(fā)該蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生一定變化，從而導(dǎo)致其功能活性的變化，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的別構(gòu)效應(yīng)(allostery)。蛋白質(zhì)(或酶)的別構(gòu)效應(yīng)，在生物體內(nèi)普遍存在，這對物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和某些生理功能的變化都是十分重要的。3試述人類基因組計(jì)劃與生物信息學(xué)的關(guān)系。人類基因組計(jì)劃(HumanGenomeProject,HGP)是美國在1990年提出實(shí)施的一項(xiàng)偉大的科學(xué)計(jì)劃人們準(zhǔn)備用15年時(shí)間，投入30億美元，完成人類全部24條染色體中3×109個(gè)堿基對(bp，basepair)的序列測定，其主要任務(wù)包括作圖(遺傳圖譜、物理圖譜的建立及轉(zhuǎn)錄圖譜的繪制)、測序和基因識別，還包括模式生物(如大腸桿菌、酵母、線蟲、小鼠等)基因組的作圖和測序，以及信息系統(tǒng)的建立。作圖和測序是基本任務(wù)，在此基礎(chǔ)上人類才能解讀和破譯生物體生老病死以及與疾病相關(guān)的遺傳信息。2003年4月14日，美國人類基因組研究項(xiàng)目首席科學(xué)家CollinsF博士宣布：人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。許多其他物種的基因組測序已經(jīng)完成或正在進(jìn)行。當(dāng)今已經(jīng)進(jìn)入后基因組時(shí)代，即功能基因組時(shí)代。隨著人類基因組計(jì)劃的提出和實(shí)施，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和可利用信息急劇增加，人類基因組計(jì)劃提供了以往不可想象的巨量的生物學(xué)信息資源?；蚪M信息的收集、儲(chǔ)存、分發(fā)、分析顯得越來越緊迫和重要，信息的管理和分析成為人類基因組計(jì)劃實(shí)施過程中的一項(xiàng)重要工作，人類基因組計(jì)劃向信息學(xué)提出了巨大的挑戰(zhàn)。值得慶幸的是，人類基因組計(jì)劃一開始就與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息高速公路同步發(fā)展，信息技術(shù)為生物信息學(xué)的發(fā)展提供了非常好的條件，為生物信息學(xué)的研究和應(yīng)用提供了非常好的支撐。生物信息學(xué)與人類基因組計(jì)劃緊密結(jié)合，互相滲透，生物信息學(xué)成為基因組計(jì)劃不可分割的一部分。事實(shí)證明，人類基因組計(jì)劃在生物信息學(xué)的支持下，前進(jìn)步伐大大加快，已經(jīng)提前完成計(jì)劃，功能基因組研究也已經(jīng)