第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一)
第1课时一对相对性状的杂交实验过程及
解释
学习目标导引核心素养对接关键术语
1.简述豌豆作为遗传实验材料的相关特点；
2.写出一对相对性状的杂交实验过程及结果；
3.简述孟德尔对分离现象的假说内容。1.生命观念——形成遗传的物质观；
2.科学思维——分析实验过程，运用
演绎与推理的方法阐释分离定律；
3.科学探究——掌握验证分离定律的
方法，培养设计实验的能力。
杂交
自交
性状分离
相对性状|预知概念|
1.豌豆做杂交实验材料的优点
2.孟德尔遗传实验的杂交操作“四步曲”
3.一对相对性状的杂交实验
(1)相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。
(2)实验过程：
实验过程
说明
P(亲本)高茎×矮茎
↓
F1(子一代)高茎
↓?
F2(子二代)高茎∶矮茎性状比例接近3∶1 ①P具有相对性状
②F1全部表现为显性性状
③F2出现性状分离现象，分离比为显性性状∶隐性性状≈3∶1
4.对分离现象的解释
(1)孟德尔的假说
①生物的性状是由遗传因子控制的，决定显性性状的为显性遗传因子，用大写字母(如D)表示；决定隐性性状的为隐性遗传因子，用小写字母(如d)表示。
②体细胞中遗传因子是成对存在的，如F1的遗传因子组成为Dd。
③形成配子时，成对的遗传因子彼此分离分别进入不同的配子中。如F1产生配子的遗传因子组成及比例为D∶d＝1∶1。
④受精时雌雄配子的结合是随机的。
(2)遗传图解
①F1雌雄配子的结合方式：4种。
②F2的遗传因子组成：3种，分别为DD、Dd、dd，其比例为1∶2∶1。
③F2的性状表现：2种，分别为高茎、矮茎，其比例为3∶1。
④上图亲本中的高茎(DD)或矮茎(dd)遗传因子组成相同，称为纯合子；F1中的高茎(Dd)遗传因子组成不同，称为杂合子。
|过程评价|
1.狗的粗毛和长毛是一对相对性状()
2.做豌豆的杂交实验时，需要在开花后及时去雄()
3.用纯合的高茎豌豆和矮茎豌豆杂交时，正交和反交实验结果相同()
4.杂种自交后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象叫性状分离()
5.孟德尔为了解释F2中的性状分离比，提出遗传因子决定生物性状，且遗传因子在体细胞和生殖细胞中都是成对存在()
6.受精时，雌雄配子的结合是随机的()
答案 1. × 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√
|联想·质疑|
★人工异花传粉示意图
如果含有控制高茎遗传因子的精子和卵细胞相结合的概率大于含有控制矮茎遗传因子的精子和卵细胞相结合的概率，则F2中的性状分离比还会是高茎∶矮茎＝3∶1吗？
提示不会，高茎∶矮茎大于3∶1。
科学探究1孟德尔豌豆杂交实验的操作方法
如图为孟德尔关于豌豆的一对相对性状的实验处理方法，请据图思考下列问题：
1.步骤①是什么？应该在开花前还是开花后进行？目的是什么？
提示步骤①是去雄；应该在开花前(花蕾期)进行；目的是防止自花传粉。
2.步骤②是什么？操作前后都要进行套袋处理，目的是什么？
提示步骤②是人工传粉；套袋的目的是防止外来花粉的干扰。
3.该杂交实验中，母本和父本分别是哪种豌豆？
提示该杂交实验中，高茎豌豆为母本，矮茎豌豆为父本。
【探究应用】
1.用豌豆进行遗传实验时，下列操作错误的是()
A.杂交时，须在开花前除去母本的雄蕊
B.自交时，雌蕊和雄蕊都无需除去
C.杂交时，须在开花前除去母本的雌蕊
D.人工授粉后，应套袋
解析豌豆是严格的自花传粉和闭花受粉植物，要想实现不同个体的杂交，必须对母本去雄，而对母本去雄时一定要在开花前去除雄蕊，留下雌蕊。
答案 C
去雄只对母本进行，父本无需去雄。
2.有些植物的花为两性花(即一朵花中既有雄蕊，也有雌蕊)，有些植物的花为单性花(即一朵花中只有雄蕊或雌蕊)。下列有关植物杂交育种的说法中，正确的是()
A.对两性花的植物进行杂交需要对父本进行去雄
B.对单性花的植物进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→授粉→套袋
C.无论是两性花植物还是单性花植物，在杂交过程中都需要套袋
D.提供花粉的植株称为母本
解析对两性花的植物进行杂交需要对母本进行去雄；对单性花的植物进行杂交的基本操作程序是套袋→授粉→套袋；无论是两性花植物还是单性花植物，在杂交过程中都需要套袋，其目的是避免外来花粉的干扰；提供花粉的植株称为父本，
接受花粉的植株称为母本。
答案 C
科学探究2对分离定律的解释
在进行豌豆杂交实验时，孟德尔选择了子叶颜色这一对相对性状，其中豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。下面是孟德尔用纯合亲本杂交得到的子一代(F1)自交，实验结果如下：
1.图中Y、y两种雄配子的数目是否相等？雄配子Y与雌配子Y的数目是否相等？
提示Y、y两种雄配子的数目是相等的；但是相对于雄、雌两种配子而言，雄配子Y要远多于雌配子Y。
2.表中①②③的遗传因子组成和性状表现分别是怎样的？
提示①和②均为Yy，表现为黄色子叶；③为yy，表现为绿色子叶。
3.F2中纯合子和杂合子所占比例分别是多少？F2的黄色子叶豌豆中纯合子和杂合子所占比例又分别是多少？
提示F2中纯合子和杂合子所占比例分别是1
2
和1
2
，F2的黄色子叶豌豆中纯合子
和杂合子所占比例分别是1
3和2 3
。
【探究应用】
1.孟德尔通过豌豆的一对相对性状(高茎和矮茎)的杂交实验所发现的问题是()
A.高茎为显性，由显性遗传因子决定
B.高茎受遗传因子的控制，矮茎不受遗传因子的控制
C.F1中只有高茎豌豆，F2中同时出现了高茎和矮茎豌豆，且高茎∶矮茎＝3∶1
D.豌豆的体细胞中遗传因子成对存在，配子中的遗传因子单个存在
解析 孟德尔通过豌豆的高茎和矮茎的杂交实验所发现的问题是：F 1中只有高茎豌豆，但F 2中同时出现了高茎和矮茎豌豆，且高茎∶矮茎＝3∶1。
答案 C
2.下列遗传实例中，属于性状分离现象的是( )
①高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，后代全为高茎豌豆 ②高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，后代有高有矮，数量比接近1∶1 ③圆粒豌豆的自交后代中，圆粒豌豆与皱粒豌豆分别占3/4和1/4 ④开粉色花的紫茉莉自交，后代出现红花、粉花、白花三种表现型( )
A.①③
B.①④
C.②③
D.③④
解析 ①中后代无性状分离现象；②中亲本表现“不同性状”，子代出现不同性状，不符合性状分离条件。
答案 D
科学探究3 相对性状中显性性状和
隐性性状的判断
方法一：杂交法 不同性状的亲本杂交?子代只出现一种性状?子代所出现的性状为显性性状
可表示为：若A ×B →A ，则A 是显性性状
方法二：自交法
相同性状的亲本杂交?子代出现性状分离?子代所出现的新性状为隐性性状
可表示为：若A ×A →A 、B ，则B 是隐性性状
方法三：根据子代性状分离比判断
具一对相对性状的亲本杂交?F 2性状分离比为3∶1?分离比为3的性状为显性性状
可表示为：若A ×B →F 1：A ――→?F 2：A ∶B ＝3∶1，则A 是显性性状
【探究应用】
1.牛的毛色有黑色和棕色，若两头黑牛交配，产生了一头棕色子牛，那么，黑色与棕色哪个是显性性状？
解析根据“黑牛×黑牛→棕色子牛”推测亲本遗传因子组成分别为：Aa、Aa，性状表现为显性性状，子代遗传因子组成才能出现aa，性状表现为隐性性状。答案黑色为显性性状
2.水稻的有芒和无芒是一对相对性状，下列四组杂交实验中，能判断性状的显隐性关系的是()
①有芒×有芒→有芒②有芒×有芒→有芒215＋无芒70③有芒×无芒→有芒④有芒×无芒→有芒101＋无芒97
A.①②
B.①④
C.②③
D.③④
解析①无论显性还是隐性纯合子杂交后都能稳定遗传，无法判断性状的显隐性关系。②亲本表现型相同，都是有芒水稻，子代发生性状分离，分离比为有芒∶无芒≈3∶1，说明有芒为显性，即能判断显隐性关系。③有芒与无芒的亲本杂交，子代全部表现为有芒，说明无芒是隐性性状，能判断显隐性关系。④有芒的杂合子与无芒的隐性纯合子，或有芒的隐性纯合子与无芒的杂合子杂交(测交)，后代的性状及数量比都接近有芒∶无芒≈1∶1，无法判断性状显隐性关系。
答案 C
科学探究4纯合子和杂合子的判断
已知豌豆的高茎对矮茎为显性，现有一株高茎豌豆甲，要确定甲的遗传因子组成，最简便易行的办法是()
A.选另一株矮茎豌豆与甲杂交，子代若有矮茎出现，则甲为杂合子
B.选另一株矮茎豌豆与甲杂交，子代若都表现高茎，则甲为纯合子
C.让甲豌豆进行自花传粉，子代中若有矮茎出现，则甲为杂合子
D.让甲与多株高茎豌豆杂交，子代若高矮茎之比接近3∶1，则甲为杂合子
解析豌豆的高茎对矮茎为显性，设控制高茎的遗传因子为D，控制矮茎的遗传
因子为d，则高茎豌豆的遗传因子可能是DD或Dd。由于纯合子DD能稳定遗传，自交后代不发生性状分离，杂合子Dd不能稳定遗传，自交后代发生性状分离，可以让其自交进行判断。也可让其与隐性亲本测交，但由于豌豆是闭花受粉植物，测交需对母本去雄、套袋，且还要人工授粉，再套袋，过程繁琐。
答案 C
【方法总结】纯合子和杂合子的判断
方法一：自交法
待测个体自交，若后代不发生性状分离，则该个体为纯合子；若后代发生性状分离，则该个体为杂合子。
方法二：测交法
待测个体与隐性纯合子杂交，若后代不发生性状分离，则该个体为纯合子，若发生性状分离，则该个体为杂合子。
当待测个体为动物时，常采用测交法；当待测个体为植物时，自交法、测交法均可，但自交法较简便。
【探究应用】
一匹家系来源不明的雄性黑马与若干匹雌性红马杂交，生出20匹红马和22匹黑马，你认为这两种亲本马的遗传因子组成是()
A.黑马为显性纯合子，红马为隐性纯合子
B.黑马为杂合子，红马为显性纯合子
C.黑马为隐性纯合子，红马为显性纯合子
D.黑马为杂合子，红马为隐性纯合子
解析显、隐性纯合子杂交后代均为显性；显性纯合子与杂合子杂交后代也均为显性；杂合子与隐性纯合子杂交后代显、隐性之比为1∶1。
答案 D
1.杂交实验常用符号及含义
2.遗传学相关概念辨析
(1)性状类
①相对性状：一种生物的同一性状的不同表现类型，如高茎、矮茎。
②显、隐性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，F1表现出来的性状叫显性性状，F1未表现出来的性状叫隐性性状。
③性状分离：杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
(2)遗传因子类
①显性遗传因子：控制显性性状的遗传因子，常用大写字母表示，如D。
②隐性遗传因子：控制隐性性状的遗传因子，常用小写字母表示，如d。
(3)个体类
①纯合子：遗传因子组成相同的个体，如DD。
②杂合子：遗传因子组成不同的个体，如Dd。
(4)交配类
①杂交：遗传因子组成不同的生物个体间相互交配的方式，如AA×aa。
②自交：遗传因子组成相同的生物个体间相互交配的方式，如：Aa×Aa。
③正交与反交：若甲(♀)×乙(♂)为正交，则乙(♀)×甲(♂)为反交，正反交是相对而言的。
3.孟德尔杂交实验中假设内容的相关解读
(1)遗传因子不融合、不消失。
(2)一对相对性状的不同表现类型用同一字母的大小写表示，如A、a。
(3)显性遗传因子对隐性遗传因子有显性作用，如Aa表现为显性性状。
(4)只有控制相对性状的两个遗传因子才能成对，如AA、Aa、bb。
知识脉络要点晨背
1.豌豆是自花传粉植物，且是严格的闭
花受粉植物，所以自然状态下豌豆都是
纯种(纯合子)。
2.同种生物同一性状的不同表现类型叫
相对性状；F1显现出来的性状叫显性性
状；F1未显现出来的性状叫隐性性状。
3.杂种后代中，同时出现显性性状和隐
性性状的现象叫性状分离。
4.遗传因子在体细胞中成对存在，在生
殖细胞中单个存在。
5.受精时，雌雄配子的结合是随机的。
1.下列属于相对性状的是()
A.舌头卷曲和舌头不能卷曲
B.玉米的黄粒与圆粒
C.鼠的白毛与狗的黑毛
D.马的细毛和长毛
解析玉米的黄粒和圆粒不是同一种性状，一个是种子的颜色，一个是种子的形状，所以不是一对相对性状；D也不是对同一种性状的描述，所以也不是相对性状；C项中鼠和狗不是同种生物。
答案 A
2.下列关于遗传因子与相对性状关系的正确叙述是()
①当显性遗传因子与隐性遗传因子在一起时，个体表现出显性遗传因子控制的性
状②当显性遗传因子与隐性遗传因子在一起时，隐性遗传因子对显性遗传因子有显性作用③当一对遗传因子均为显性时，生物个体只表现显性性状④当一对遗传因子均为隐性时，生物个体仍表现出显性性状
A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
解析两个遗传因子如果都是显性遗传因子或一个是显性遗传因子，一个是隐性遗传因子，则表现为显性性状；如果两个遗传因子都是隐性遗传因子，则表现出隐性性状。
答案 C
3.孟德尔利用豌豆作为实验材料进行植物杂交实验，成功地发现了生物的遗传规律。下列不属于豌豆作为遗传实验材料优点的是()
A.豌豆是严格的闭花受粉植物
B.豌豆在自然状态下一般是纯种
C.豌豆具有许多明显的相对性状
D.豌豆是单性花，易于操作
解析豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物，在自然条件下都是纯种；豌豆具有多对易于区分的相对性状，为两性花且花比较大，易于操作。
答案 D
4.下列关于杂合子和纯合子的叙述中，正确的是()
A.组成杂合子的两个遗传因子不同
B.杂合子测交的后代全都是杂合子
C.纯合子自交后代不一定都是纯合子
D.杂合子自交后代均为杂合子
解析组成杂合子的两个遗传因子不同，A正确；杂合子测交的后代有杂合子和纯合子，B错误；纯合子自交后代都是纯合子，C错误；杂合子自交后代中既有杂合子，又有纯合子，D错误。
答案 A
基因组测序基础知识 ㈠De Novo测序也叫从头测序，是首次对一个物种的基因组进行测序，用生物信息学的分析方法对测序所得序列进行组装，从而获得该物种的基因组序列图谱。 目前国际上通用的基因组De Novo测序方法有三种： 1. 用Illumina Solexa GA IIx 测序仪直接测序； 2. 用Roche GS FLX Titanium直接完成全基因组测序； 3. 用ABI 3730 或Roche GS FLX Titanium测序，搭建骨架，再用Illumina Solexa GA IIx 进行深度测序，完成基因组拼接。 采用De Novo测序有助于研究者了解未知物种的个体全基因组序列、鉴定新基因组中全部的结构和功能元件，并且将这些信息在基因组水平上进行集成和展示、可以预测新的功能基因及进行比较基因组学研究，为后续的相关研究奠定基础。 实验流程： 公司服务内容 1.基本服务：DNA样品检测；测序文库构建；高通量测序；数据基本分析（Base calling，去接头， 去污染）；序列组装达到精细图标准 2.定制服务：基因组注释及功能注释；比较基因组及分子进化分析，数据库搭建；基因组信息展 示平台搭建 1.基因组De Novo测序对DNA样品有什么要求？
(1) 对于细菌真菌，样品来源一定要单一菌落无污染，否则会严重影响测序结果的质量。基因组完整无降解(23 kb以上)， OD值在1.8～2.0 之间；样品浓度大于30 ng/μl；每次样品制备需要10 μg样品，如果需要多次制备样品，则需要样品总量=制备样品次数*10 μg。 (2) 对于植物，样品来源要求是黑暗无菌条件下培养的黄化苗或组培样品，最好为纯合或单倍体。基因组完整无降解(23 kb以上)，OD值在1.8～2.0 之间；样品浓度大于30 ng/μl；样品总量不小于500 μg，详细要求参见项目合同附件。 (3) 对于动物，样品来源应选用肌肉，血等脂肪含量少的部位，同一个体取样，最好为纯合。基因组完整无降解(23 kb以上)，OD值在1.8～2.0 之间；样品浓度大于30 ng/μl；样品总量不小于500 μg，详细要求参见项目合同附件。 (4) 基因组De Novo组装完毕后需要构建BAC或Fosmid文库进行测序验证，用于BAC 或Fosmid文库构建的样品需要保证跟De Novo测序样本同一来源。 2. De Novo有几种测序方式 目前3种测序技术 Roche 454，Solexa和ABI SOLID均有单端测序和双端测序两种方式。在基因组De Novo测序过程中，Roche 454的单端测序读长可以达到400 bp，经常用于基因组骨架的组装，而Solexa和ABI SOLID双端测序可以用于组装scaffolds和填补gap。下面以solexa 为例，对单端测序(Single-read)和双端测序(Paired-end和Mate-pair)进行介绍。Single-read、Paired-end和Mate-pair主要区别在测序文库的构建方法上。 单端测序(Single-read)首先将DNA样本进行片段化处理形成200-500bp的片段，引物序列连接到DNA片段的一端，然后末端加上接头，将片段固定在flow cell上生成DNA簇，上机测序单端读取序列(图1)。 Paired-end方法是指在构建待测DNA文库时在两端的接头上都加上测序引物结合位点，在第一轮测序完成后，去除第一轮测序的模板链，用对读测序模块(Paired-End Module)引导互补链在原位置再生和扩增，以达到第二轮测序所用的模板量，进行第二轮互补链的合成测序(图2)。 图1 Single-read文库构建方法图2 Paired-end文库构建方法
如何进行高中生物的实验教学 发表时间：2014-04-02T15:01:53.013Z 来源：《新疆教育》2013年第4期供稿作者：于海生[导读] 生物实验教学生物实验作为最重要的课堂教学形式，贯穿了高中生物课程的整个过程。河北省邯郸县第一中学于海生 生物实验作为最重要的课堂教学形式，贯穿了高中生物课程的整个过程，生物实验教学是提高学生生物科学素养的最有效途径。 生物实验教学生物实验作为最重要的课堂教学形式，贯穿了高中生物课程的整个过程，生物实验教学是提高学生生物科学素养的最有效途径。那么，如何进行高中生物的实验教学呢？ 1 实验的性质和特点从实验的方式和手段来分析，新教材中的实验主要包括观察、生理生化分析、模拟探究和调查4 种类型。 1.1 观察。科学研究中的观察包括直接观察和间接观察。直接观察是指凭借人的感官直接对客观事物进行感知和描述，一般只能得到有关研究对象的比较粗糙的感性材料，难以精确把握研究对象的各种属性。间接观察是指利用科学仪器或其他技术手段对客观事物进行考察，由于使用仪器和测量工具，大大扩大了观察的范围，提高了对细小事物的分辨能力。新教材中的实验，基本上都属于间接观察，这是区别于初中生物实验的一个显著特点。 1.2 生理或生化分析。生理分析实验是指对生物的生理现象进行分析的实验。生化分析实验是指对生物组织或细胞中的物质进行化学分析或鉴定的实验。从实验的目的来看，这些实验可以分为判决实验和析因实验两类。前者主要解决“是不是”或“是什么”的问题，如，“生物组织中可溶性糖、脂肪和蛋白质的鉴定”；后者主要解决“为什么”的问题，即探究引起某种现象的原因或影响因素，如，“植物激素与向性”。 从实验方法来看，这些实验又可以分为定性实验和定量实验两类。两者的区别在于是否需要精确的测量数据。新教材中的实验偏重于定性分析实验，这是考虑到基础教育的性质和任务以及现行中学的教学条件等因素而决定的。 1.3 模拟探究。新教材中的某些实验，并不要求学生使用真正的生物材料和仪器设备来进行，而是要求学生用替代的材料或手段来模拟，从中领悟生物科学研究的方法，加深对有关生物学知识的理解，如，性状的分离比例几率的模拟，模拟通过DNA 分子杂交鉴定人猿间的亲缘关系等。这类实验是我国以往的中学生物课程中未曾出现的，这也是新教材中实验内容的一个特点。它既考虑到中学的教学条件和学生基础，同时考虑到模拟的方法也是现代科研的方法之一。 1.4 调查。新大纲中安排的调查项目有4 个：调查人群中的遗传病、种群密度的取样调查、调查或观察环境污染对生物的影响，收集有关生态农业的信息，根据当地农业生产情况，设计一个农业生态系统。这些调查项目体现了生物教学联系人类社会实际、自然实际和环境保护实际的特点。 2 提高高中生物的实验教学的策略2.1 提高老师自身素质。 2.1.1 加强课改的理论学习，不断提高对实验教学的认识。认真学习新课标，深化对课程理念的认识，更新教学观念是进行好新课程中实验教学的前提。在新课标的实施建议中明确提出“加强实验和其他实践活动的教学”，要求我们生物教师能创造条件，就地取材、因陋就简地开设好生物学实验，在进行实验教学中要增加低成本实验和注意实验安全教育。通过对新课标的学习可使自己开展实验教学的动力由外在的逐步转为内在的、自发的动力，这样在教学中就会积极地去创造条件，完成课标所规定的实验、实习等活动，上好每一节生物实验课。 2.1.2 努力学习实验新技术，不断提高自身的实验素质。俗话说：“活到老，学到老。”对教师来说，这句话同样的适用的，在新教材中，不仅有新增的实验，而且老实验也有了许多新的变化，因此，这就要求我们自己必须努力学习各种新的实验技术，只有自身水平不断提高，才能使上好实验课得到保障，才能帮助和引导学生通过科学实验，探索科学方法，提高科学素质。 2.2 实验过程具体化。 2.2.1 细化实验步骤，训练实验基本功。尤其一直以来学生和实验比较疏远，所以有很多实验器材也是没有见过的，更不用说知道它们的用途和用法了。因此，教师在做实验时应仔细讲解，以免学生形成错误的观念，也影响了实验效果。教师应细化实验步骤，使实验收到更好的效果。只有通过对学生实验基本功的训练，让学生带着问题去观察，以及注重实验效果，分析和改进，确实提高了学生的操作能力，观察和思维能力，以及解决实际问题的能力，通过生物实验也培养了学生严谨塌实的科学态度，认真求实的良好实验习惯，取得了较好的效果。 2.2.2 实验过程中充分体现学生的主体地位，充分发挥他们的积极性，引导探索每一个实验步骤，弄明白它的意图，而不是单纯的模仿步骤。 2.3 改进实验教学评价方法。实验教学评价在实验教学中是重要的反馈手段，它可以支配教师采用何种教学模式，制约着学生的实验动机、实验态度和实验策略，因此，实验教学评价成为影响实验教学效果的重要因素。调查表明：笔试是教师的主要实验教学评价方式，这种书面形式的考核方式被多数教师认可，它简单省时，其内容上主要是实验原理、实验步骤、实验结果等理论知识，但是，这种笔试考核实验的方法有很大的局限性，它不能全面反映学生的能力水平和实验态度等，造成学生做与不做实验成绩差不多，形成“老师讲实验，学生背实验”的现象，不利于学生科学素质的培养。从这几年的理科综合测试看，实验试题不再是课本中的实验，而是一个全新的情境，考查的是设计和完成实验的能力。这种能力要求学生能灵活应用所学的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。随着高考的改革，实验设计能力的培养在生物实验教学中逐渐摆在了重要位置上，所以，平时应扎扎实实搞好生物实验教学，多开展探索性实验，激发学生创造性思维，培养科学研究的方法。
生物信息学复习题 名词解释 1. Homology (同源):来源于共同祖先的序列相似的序列及同源序列。序列相似序列并不一定是同源序列。 （直系同源）：指由于物种形成的特殊事件来自一个共同祖先的不同物种中的同源序列，它们具有相似的功能。 （旁系（并系）同源）：指同一个物种中具有共同祖先，通过基因复制产生的一组基因，这些基因在功能上的可能发生了改变。基因复制事件是促进新基因进化的重要推动力。 (异同源)：通过横向转移，来源于共生或病毒侵染而产生的相似的序列，为异同源。 Score：The sum of the number of identical matches and conservative (high scoring) substitutions in a sequence alignment divided by the total number of aligned sequence characters. Gap总是不计入总数中。 6.点矩阵（dot matrix）：构建一个二维矩阵，其X轴是一条序列，Y轴是另一个序列，然后在2个序列相同碱基的对应位置（x，y）加点，如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线，如果两条序列相似则会出现一条或者几条直线；如果完全没有相似性则不能连成直线。 7. E值：得分大于等于某个分值S的不同的比对的数目在随机的数据库搜索中发生的可能性。衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了可以找到与查询序列（query）相匹配的随机或无关序列的概率，E值越小意味着序列的相似性偶然发生的机会越小，也即相似性越能反映真实的生物学意义，E值越接近零，越不可能找到其他匹配序列。 值：得分为所要求的分值比对或更好的比对随机发生的概率。它是将观测得到的比对得分S，与同样长度和组成的随机序列作为查询序列进行数据库搜索进行比较得到的HSP（高分片段对）得分的期望分布联系起来计算的。通常使用低于来定义统计的显著性。P=1-e-E 9.打分矩阵（scoring matrix）：在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论（如考虑核酸和氨基酸之间的类似性）和实际进化距离（如PAM）两类方法,是序列相似性分析的基础，其不同的选择将会出现不同的分析结果。 10．空位（gap）：在序列比对时，由于序列长度不同，需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果，这样在其中一序列上产生中断现象，这些中断的位点称为空位。 ：美国国家生物技术信息学中心，属于美国国立医学图书馆的一部分，具有BLAST, Entrez ,GenBank等工具，还具有PubMed文献数据库。另外还具有Genome, dbEST, dbGSS , dbSTS, MMDB, OMIM, UniGene, Taxonomy, RefSeq, etc. 序列格式：是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有大于号（>）开始的核苷酸或者氨基酸序列的新文件，其中大于号后可以跟上序列的相关信息，其他无特殊要求。 13genbank序列格式：是GenBank 数据库的基本信息单位，是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分：第一部分包含整个记录的信息（描述符）；第二部分包含注释，主要包含生物功能或数据库信息；第三部分是feature，对序列的注释；第四部分是序列本身，以“统发生树（Phylogenetic tree ）是研究生物进化和系统发育过程中的一种用树状分支图来概括各种生物之间亲缘关系，是一种亲缘分支分类方法。在树中，每个节点代表其各分支的最近共同祖先，而节点间的线段长度对应演化距离（如估计的演化时间）。是用来研究物种进化与多样性的基础，是相近物种相关生物学数据的来源。17.基因树与物种树：物种树反映一组物种进化历程的系统树，其中每一个内部节点就代表一个物种形成的过程，而基因树则是代表来源于不同物种的单个同源基因的差异构建的系统树，而其内部的一个节点则代表一个祖先基因分化为两个新的独特的基因序列的事件。基因
水稻瘤矮病毒(RGDV)外层衣壳蛋白 P8的同源模建 高芳銮(Raindy) 同源模建(homology modeling) ，也叫比较模建(Compatative modeling)，其前提是一个或多个同源蛋白质的结构已知，当两个蛋白质的序列同源性高于35%，一般情况下认为它们的三维结构基本相同；序列同源性低于30%的蛋白质难以得到理想的结构模型。同源模建是目前最为成功且实用的蛋白质结构预测方法， SWISS-MODEL 是由SwissProt 提供的目前最著名的蛋白质三级结构预测服务器，创建于1993年，面向全世界的生物化学与分子生物学研究工作者提供免费的自动模建服务。SWISS-MODEL 服务器提供的同源模建有两种工作模式：首选模式(First Approach mode)和 项目模式(Project mode)。 本实例以RGDV P8蛋白为研究对象采用首选模式进行同源模建。 图1 SWISS-MODEL 的主界面 操作流程如下： 1.选择模式 单击左侧的“MENU ”菜单下方的“First Approach mode ”，右侧窗口自动SWISS-MODEL 工作窗口，在相应文本框中分别输入的E-mail 、项目标题、待模建的蛋白质序列，SWISS-MODEL 支持以FASTA 格式直接输入或提交UniProt 的登录号，如图2所示。 《生物信息学分析实践》样 稿
图2 SWISS-MODEL 的序列提交页面 2.参数设置 当前版本只有一个选项可设置，如果用户需要使用指定的模板，可在“Use a specific template ”后的输入框填入ExPDB 晶体图像数据库中的模板代码，其格式为“PDBCODE+ChainID ”，如“1uf2P ”。本例不使用指定模板，默认留空。完毕，点击“Submit Modeling Request ”提交模建请求，服务器返回提交成功的提示，如图3所示： 图3 成功提交 SWISS-MODEL WORKSPACEW 页面会自动刷新，直至模建完成，如图4所示，同时模建结果也会发送到指定的邮箱。 3结果解读 点击下图右上方的“Print/Save this page as ”后的图标，可以将整个结果以PDF 文档格式保存到本地计算机中。模建结果给出了五个部分的信息：模建详情(Model Details)、比对信息(Alignment)、模建评价 (Anolea/Gromos/Verify3D)、模建日志(Modelling log)、模板选择日志(Template Selection Log)。 《生物信息学分析实践》样稿
1.生物信息学：研究大量生物数据复杂关系的学科，其特征是多学科交叉，以互联网为媒介，数据库为载体。利用数学知识建立各种数学模型; 利用计算机为工具对实验所得大量生物学数据进行储存、检索、处理及分析，并以生物学知识对结果进行解释。 2.二级数据库：在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定目标衍生而来，是对生物学知识和信息的进一步的整理。 3.FASTA序列格式：是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的核苷酸或者氨基酸字符串，大于号（>）表示一个新文件的开始，其他无特殊要求。 4.genbank序列格式：是GenBank 数据库的基本信息单位，是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分：第一部分包含整个记录的信息（描述符）；第二部分包含注释；第三部分是引文区，提供了这个记录的科学依据；第四部分是核苷酸序列本身，以“//”结尾。 5.Entrez检索系统：是NCBI开发的核心检索系统，集成了NCBI 的各种数据库，具有链接的数据库多，使用方便，能够进行交叉索引等特点。 6.BLAST：基本局部比对搜索工具，用于相似性搜索的工具，对需要进行检索的序列与数据库中的每个序列做相似性比较。P94 7.查询序列（query sequence）：也称被检索序列，用来在数据库中检索并进行相似性比较的序列。P98 8.打分矩阵（scoring matrix）：在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论（如考虑核酸和氨基酸之间的类似性）和实际进化距离（如PAM）两类方法。P29 9.空位（gap）：在序列比对时，由于序列长度不同，需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果，这样在其中一序列上产生中断现象，这些中断的位点称为空位。P29 10.空位罚分：空位罚分是为了补偿插入和缺失对序列相似性的影 响，序列中的空位的引入不代表真正的进化事件，所以要对其进行 罚分，空位罚分的多少直接影响对比的结果。P37 11.E值：衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了 可以找到与查询序列（query）相匹配的随机或无关序列的概率，E 值越接近零，越不可能找到其他匹配序列，E值越小意味着序列的 相似性偶然发生的机会越小，也即相似性越能反映真实的生物学意 义。P95 12.低复杂度区域：BLAST搜索的过滤选项。指序列中包含的重复 度高的区域，如poly（A）。 13.点矩阵（dot matrix）：构建一个二维矩阵，其X轴是一条序列， Y轴是另一个序列，然后在2个序列相同碱基的对应位置（x，y） 加点，如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线，如果两条序 列相似则会出现一条或者几条直线；如果完全没有相似性则不能连 成直线。 14.多序列比对：通过序列的相似性检索得到许多相似性序列，将这 些序列做一个总体的比对，以观察它们在结构上的异同，来回答大 量的生物学问题。 15.分子钟：认为分子进化速率是恒定的或者几乎恒定的假说，从而 可以通过分子进化推断出物种起源的时间。 16.系统发育分析：通过一组相关的基因或者蛋白质的多序列比对或 其他性状，可以研究推断不同物种或基因之间的进化关系。 17.进化树的二歧分叉结构：指在进化树上任何一个分支节点，一个 父分支都只能被分成两个子分支。 系统发育图：用枝长表示进化时间的系统树称为系统发育图，是 引入时间概念的支序图。 18.直系同源：指由于物种形成事件来自一个共同祖先的不同物种中 的同源序列，具有相似或不同的功能。（书：在缺乏任何基因复制 证据的情况下，具有共同祖先和相同功能的同源基因。） 19.旁系（并系）同源：指同一个物种中具有共同祖先，通过基因重 复产生的一组基因，这些基因在功能上可能发生了改变。(书：由于 基因重复事件产生的相似序列。) 20.外类群：是进化树中处于一组被分析物种之外的，具有相近亲缘 关系的物种。 21.有根树：能够确定所有分析物种的共同祖先的进化树。 22.除权配对算法（UPGMA）：最初，每个序列归为一类，然后找 到距离最近的两类将其归为一类，定义为一个节点，重复这个过程， 直到所有的聚类被加入，最终产生树根。 23.邻接法（neighbor-joining method）：是一种不仅仅计算两两比 对距离，还对整个树的长度进行最小化，从而对树的拓扑结构进行 限制，能够克服UPGMA算法要求进化速率保持恒定的缺陷。 24.最大简约法（MP）：在一系列能够解释序列差异的的进化树中 找到具有最少核酸或氨基酸替换的进化树。 25.最大似然法（ML）：它对每个可能的进化位点分配一个概率， 然后综合所有位点，找到概率最大的进化树。最大似然法允许采用 不同的进化模型对变异进行分析评估，并在此基础上构建系统发育 树。 26.一致树（consensus tree）：在同一算法中产生多个最优树，合并 这些最优树得到的树即一致树。 27.自举法检验（Bootstrap）：放回式抽样统计法。通过对数据集多 次重复取样，构建多个进化树，用来检查给定树的分枝可信度。 精品文档
名词解释（笔者承认偷了点懒，只是把能在网上找到的都整合在一张上面了，此整理仅适合开卷考试） 基因表达（gene expression):基因通过转录和翻译，产生蛋白质产物和直接转录RNA参与生物功能的过程。 基因调控：涉及基因的启动关闭、活性的增加或减弱，发生在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段。 负调控（Negative control）：阻遏蛋白（repressor protein）结合在受控基因上时不表达，不结合时就表达的形式。 正调控（Positive control）：基因表达的活化物（ activators ）结合在受控基因上时，激活基因表达，不结合时就不表达的形式。 一次数据库：记录实验的结果和一些初步的解释。 二次数据库：对一次数据库的数据进行分析和提炼加工后形成的、便于使用的数据库。 空位罚分 (gap penalty ):序列比对分析时为了反映核酸或氨基酸的插入或缺失等而插入空位并进行罚分，以控制空位插入的合理性。 Consensus sequence：共有序列，指多种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游-10及-35区域存在一些相似序列。 FASTA序列格式：是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的核苷酸或者氨基酸字符串，大于号（>）表示一个新文件的开始，其他无特殊要求。 Similarity相似性：是直接的连续的数量关系，是指序列比对过程中用来描述检测序列和目标序列之间相同DNA碱基或氨基酸残基顺序所占比列的高低。 genbank序列格式：是GenBank 数据库的基本信息单位，是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分：第一部分包含整个记录的信息（描述符）；第二部分包含注释；第三部分是引文区，提供了这个记录的科学依据；第四部分是核苷酸序列本身，以“//”结尾。 模体（motif）：短的保守的多肽段，含有相同模体的蛋白质不一定是同源的，一般10-20个残基。 查询序列（query sequence）：也称被检索序列，用来在数据库中检索并进行相似性比较的序列。 打分矩阵（scoring matrix）：在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论（如考虑核酸和氨基酸之间的类似性）和实际进化距离（如PAM）两类方法。 空位（gap）：在序列比对时，由于序列长度不同，需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果，这样在其中一序列上产生中断现象，这些中断的位点称为空位。 PDB：PDB中收录了大量通过实验（X射线晶体衍射，核磁共振NMR）测定的生物大分子的三维结构，记录有原子坐标、配基的化学结构和晶体结构的描述等。PDB数据库的访问号由一个数字和三个字母组成（如，4HHB），同时支持关键词搜索，还可以FASTA程序进行搜索。 Prosite：是蛋白质家族和结构域数据库，包含具有生物学意义的位点、模式、可帮助识别蛋白质家族的统计特征。 PROSITE中涉及的序列模式包括酶的催化位点、配体结合位点、与金属离子结合的残基、二硫键的半胱氨酸、与小分子或其它蛋白质结合的区域等；PROSITE还包括根据多序列比对而构建的序列统计特征，能更敏感地发现一个序列是否具有相应的特征。 PIR：是一个集成了关于蛋白质功能预测数据的公共资源的数据库，其目的是支持基因组蛋白质研究。SWLSS—MODE：是目前最著名的蛋白质三级结构预测服务器，建立在已知生物大分子结构基础上，利用同源建模的方法对未知序列的蛋白质三级结构进行预测。 E值：衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了可以找到与查询序列（query）相匹配的随机或无关序列的概率，E值越接近零，越不可能找到其他匹配序列，E值越小意味着序列的相似性偶然发生的机会越小，也即相似性越能反映真实的生物学意义。 点矩阵（dot matrix）：构建一个二维矩阵，其X轴是一条序列，Y轴是另一个序列，然后在2个序列相同碱基的对应位置（x，y）加点，如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线，如果两条序列相似则会出现一条或者几条直线；如果完全没有相似性则不能连成直线。 多序列比对：通过序列的相似性检索得到许多相似性序列，将这些序列做一个总体的比对，以观察它们在
生物信息学分析FAQ CHAPTER ONE ABOUT GENE ONTOLOGY ANNOTATION (3) 什么是GO？ (3) GO和KEGG注释之前，为什么要先进行序列比对（BLAST）？ (3) GO注释的意义？ (3) GO和GOslim的区别 (4) 为什么有些蛋白没有GO注释信息？ (4) 为什么GO Level 2的统计饼图里蛋白数目和差异蛋白总数不一致？ (4) 什么是差异蛋白的功能富集分析&WHY？ (4) GO注释结果文件解析 (5) Sheet TopBlastHits (5) Sheet protein2GO/protein2GOslim (5) Sheet BP/MF/CC (6) Sheet Level2_BP/Level2_MF/Level2_CC (6) CHAPTER TWO ABOUT KEGG PATHWAY ANNOTATION (7) WHY KEGG pathway annotation? (7) KEGG通路注释的方法&流程？ (7) KEGG通路注释的意义？ (7) 为什么有些蛋白没有KEGG通路注释信息？ (8) 什么是差异蛋白的通路富集分析&WHY？ (8) KEGG注释结果文件解析 (8) Sheet query2map (8) Sheet map2query (9) Sheet TopMapStat (9) CHAPTER THREE ABOUT FEATURE SELECTION & CLUSTERING (10) WHY Feature Selection? (10)
聚类分析（Clustering） (10) 聚类结果文件解析 (10) CHAPTER FOUR ABOUT PROTEIN-PROTEIN INTERACTION NETWORK (12) 蛋白质相互作用网络分析的意义 (12) 蛋白质相互作用 VS生物学通路？ (12) 蛋白质相互作用网络分析结果文件解析 (12)
生物信息学名词解释
1.生物信息学：研究大量生物数据复杂关系的学科，其特征是多学科交叉，以互联网为媒介，数据库为载体。利用数学知识建立各种数学模型; 利用计算机为工具对实验所得大量生物学数据进行储存、检索、处理及分析，并以生物学知识对结果进行解释。 2.二级数据库：在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定目标衍生而来，是对生物学知识和信息的进一步的整理。 3.FASTA序列格式：是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的核苷酸或者氨基酸字符串，大于号（>）表示一个新文件的开始，其他无特殊要求。 4.genbank序列格式：是GenBank 数据库的基本信息单位，是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分：第一部分包含整个记录的信息（描述符）；第二部分包含注释；第三部分是引文区，提供了这个记录的科学依据；第四部分是核苷酸序列本身，以“//”结尾。 5.Entrez检索系统：是NCBI开发的核心检索系统，集成了NCBI 的各种数据库，具有链接的数据库多，使用方便，能够进行交叉索引等特点。 6.BLAST：基本局部比对搜索工具，用于相似性搜索的工具，对需要进行检索的序列与数据库中的每个序列做相似性比较。P94 7.查询序列（query sequence）：也称被检索序列，用来在数据库中检索并进行相似性比较的序列。P98 8.打分矩阵（scoring matrix）：在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论（如考虑核酸和氨基酸之间的类似性）和实际进化距离（如PAM）两类方法。P29 9.空位（gap）：在序列比对时，由于序列长度不同，需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果，这样在其中一序列上产生中断现象，这些中断的位点称为空位。P29 10.空位罚分：空位罚分是为了补偿插入和缺失对序列相似性的影 响，序列中的空位的引入不代表真正的进化事件，所以要对其进行 罚分，空位罚分的多少直接影响对比的结果。P37 11.E值：衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了 可以找到与查询序列（query）相匹配的随机或无关序列的概率，E 值越接近零，越不可能找到其他匹配序列，E值越小意味着序列的 相似性偶然发生的机会越小，也即相似性越能反映真实的生物学意 义。P95 12.低复杂度区域：BLAST搜索的过滤选项。指序列中包含的重复 度高的区域，如poly（A）。 13.点矩阵（dot matrix）：构建一个二维矩阵，其X轴是一条序列， Y轴是另一个序列，然后在2个序列相同碱基的对应位置（x，y） 加点，如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线，如果两条序 列相似则会出现一条或者几条直线；如果完全没有相似性则不能连 成直线。 14.多序列比对：通过序列的相似性检索得到许多相似性序列，将这 些序列做一个总体的比对，以观察它们在结构上的异同，来回答大 量的生物学问题。 15.分子钟：认为分子进化速率是恒定的或者几乎恒定的假说，从而 可以通过分子进化推断出物种起源的时间。 16.系统发育分析：通过一组相关的基因或者蛋白质的多序列比对或 其他性状，可以研究推断不同物种或基因之间的进化关系。 17.进化树的二歧分叉结构：指在进化树上任何一个分支节点，一个 父分支都只能被分成两个子分支。 系统发育图：用枝长表示进化时间的系统树称为系统发育图，是 引入时间概念的支序图。 18.直系同源：指由于物种形成事件来自一个共同祖先的不同物种中 的同源序列，具有相似或不同的功能。（书：在缺乏任何基因复制 证据的情况下，具有共同祖先和相同功能的同源基因。） 19.旁系（并系）同源：指同一个物种中具有共同祖先，通过基因重 复产生的一组基因，这些基因在功能上可能发生了改变。(书：由于 基因重复事件产生的相似序列。) 20.外类群：是进化树中处于一组被分析物种之外的，具有相近亲缘 关系的物种。 21.有根树：能够确定所有分析物种的共同祖先的进化树。 22.除权配对算法（UPGMA）：最初，每个序列归为一类，然后找 到距离最近的两类将其归为一类，定义为一个节点，重复这个过程， 直到所有的聚类被加入，最终产生树根。 23.邻接法（neighbor-joining method）：是一种不仅仅计算两两比 对距离，还对整个树的长度进行最小化，从而对树的拓扑结构进行 限制，能够克服UPGMA算法要求进化速率保持恒定的缺陷。 24.最大简约法（MP）：在一系列能够解释序列差异的的进化树中 找到具有最少核酸或氨基酸替换的进化树。 25.最大似然法（ML）：它对每个可能的进化位点分配一个概率， 然后综合所有位点，找到概率最大的进化树。最大似然法允许采用 不同的进化模型对变异进行分析评估，并在此基础上构建系统发育 树。 26.一致树（consensus tree）：在同一算法中产生多个最优树，合并 这些最优树得到的树即一致树。 27.自举法检验（Bootstrap）：放回式抽样统计法。通过对数据集多 次重复取样，构建多个进化树，用来检查给定树的分枝可信度。
生物信息学分析 生物信息学难吗？ 经常有人向我问这个问题，这有什么疑问吗？如果不难学，根本就不用问我这个问题。也无需投入那么多时间精力就能掌握，更无需花费三四千元参加线下的培训班，也不会月薪过万。所以，答案很肯定，道理很简单：生物信息比较难学。 为什么难学？ 我总结里几点原因。首先，这是一个交叉学科，要求你既要有生物学的基础，又要有很强的计算机操作技能。这个就有点困难了。因为只是一个生物学就包括多个门类，有很多东西需要去学习，还需要学习计算机知识。很多人一门内容还没学明白，现在还得在加一门，这就属于祸不单行，雪上加霜，屋漏偏逢连夜雨。因此，这种既懂生物学，又懂计算机的复合型人才就比较短缺。而且，生物信息本质上属于数据挖掘，除了生物，计算机，到后面还需要极强的统计学知识才能做好数据分析，所以，还得加上统计学，也就是生物信息学=生物学+计算机科学+统计学三门学科的知识，这也就是为什么生物信息学比较难学。 第二个原因，生物信息本身就包括很多内容，比如DNA的分析，RNA的分析，甲基化的分析，蛋白质的分析等方面，每一
门类又完全不同，从物种方面来分，动物，植物，微生物，医学等有差别很大，很难有一劳永逸，放之四海而皆准的分析方法。 第三个原因就是生物信息是一门快速发展的学习，会出现很多新的测序方法，比如sanger测序，illumina，BGIseq，PacBio，IonTorrent，Nanopore等，每一个平台技术原理完全不同，因此数据特点也完全不同，这就需要针对每一个平台的数据做专门的学习，而且每个平台又在不断的推陈出现，可能今天你刚开发好的方法，产品升级了，都得推倒重来。还有很多新的技术，例如现在比较火的单细胞测序，Hi-C测序，Bionano测序等等内容，以后还出现更多新技术新方法，足够让你活到老，学到老。当然，你先要能活到老，吾生也有涯，而知也无涯。以有涯随无涯，殆已！ 高风险才有高收益 当然啦，虽然你已经看到学习生物信息肯定是不容易了，门槛很高，但是呢，门槛高也有很多好处，就是挡住了一部分人，当你学会了，迈过门槛，你的身价就提高了。如果人人都很容易掌握了，那么也就不值钱了。所以，生物信息，前途是光明的，道路是曲折的。
生物信息学复习题 一、名词解释 生物信息学, 二级数据库, FASTA序列格式, genbank序列格式, Entrez，BLAST，查询序列（query），打分矩阵（scoring matrix），空位（gap），空位罚分，E值, 低复杂度区域，点矩阵（dot matrix），多序列比对，分子钟，系统发育（phylogeny），进化树的二歧分叉结构，直系同源，旁系同源，外类群，有根树，除权配对算法（UPGMA），邻接法构树，最大简约法构树，最大似然法构树，一致树（consensus tree），bootstrap，开放阅读框（ORF），密码子偏性（codon bias），基因预测的从头分析法，结构域（domain），超家族，模体（motif），序列表谱（profile），PAM矩阵，BLOSUM，PSI-BLAST，RefSeq，PDB数据库，GenPept，折叠子，TrEMBL，MMDB，SCOP，PROSITE，Gene Ontology Consortium，表谱（profile）。 二、问答题 1）生物信息学与计算生物学有什么区别与联系 2）试述生物信息学研究的基本方法。 3）试述生物学与生物信息学的相互关系。 4）美国国家生物技术信息中心（NCBI）的主要工作是什么请列举3个以上NCBI 维护的数据库。 ￥ 5）序列的相似性与同源性有什么区别与联系 6）BLAST套件的blastn、blastp、blastx、tblastn和tblastx子工具的用途什么 7）简述BLAST搜索的算法。 8）什么是物种的标记序列 9）什么是多序列比对过程的三个步骤 10）简述构建进化树的步骤。 11）简述除权配对法（UPGMA）的算法思想。 12）简述邻接法（NJ）的算法思想。 13）简述最大简约法（MP）的算法思想。 14）简述最大似然法（ML）的算法思想。 ? 15）UPGMA构树法不精确的原因是什么 16）在MEGA2软件中，提供了多种碱基替换距离模型，试列举其中2种，解释其含义。 17）试述DNA序列分析的流程及代表性分析工具。 18）如何用BLAST发现新基因 19）试述SCOP蛋白质分类方案。 20）试述SWISS-PROT中的数据来源。 21）TrEMBL哪两个部分 22）试述PSI-BLAST 搜索的5个步骤。[ 3） 三、操作与计算题 1）如何获取访问号为U49845的genbank文件解释如下genbank文件的LOCUS行提供的信息： LOCUS SCU49845 5028 bp DNA linear PLN 21-JUN-1999
虚拟实验在初中生物学实验教学中的运用 篇一：虚拟实验在初中生物学实验教学中的运用 虚拟实验在初中生物学实验教学中的运用 一、拟实验的产生 的加利福尼亚高中学生拒绝在科学课的实验室中解剖青蛙。她的反应使得美国人对动物解剖实验的态度发生了微妙的变化。美国的生物教育工作者们从此后进行了多种尝试，试图用书本、切片、幻灯片、模型、录像带、影碟等来代替解剖实验，但是，教学效果都不佳。直至20世纪90年代初，随着计算机和多媒体技术的发展，人们意识到，利用虚拟的实验室可以很好地解决这一难题。 1994年，维吉尼亚州大学教育技术系副教授MABLEKINZIE建立了一个网上的虚拟青蛙解剖实验室(https://www.doczj.com/doc/318386872.html,/go/frog)。在这个名为“网络青蛙”的虚拟解剖实验室中，多媒体电影能展现照片所无法提供的解剖技术。“网络青蛙”的虚拟解剖操作可以从下面系列截图1中管中窥豹。
虚拟解剖实验在虚拟实验研究中发展很快，但是，由于多种原因，特别是考虑到学生的情感、态度和价值观的形成和培养，出于医学伦理道德等方面教育的需要，在我国的初中生物实验教学中几乎已经不再涉及到动物解剖实验，因此，虚拟解剖实验在我们的教学实践中已经没有了用武之地。二、虚拟实验的概念 虚拟实验是指利用多媒体技术、虚拟现实技术，学习者通过鼠标、键盘、显示器以及力矩球、数据手套、数据眼镜等输入输出设备操作虚拟环境中的实验仪器，模拟实验过程，观察实验现象，探索实验规律的实验。简单的说，虚拟实验是用多媒体的手段对真实实验进行再现或模拟，再学生进由行观看或参与操作的一种实验方式。虚拟实验用到的相关技术如图2。 图2：虚拟实验相关技术 我国的生物虚拟实验还处于起步阶段，首家中学虚拟科学实验室于2002年9月建成(见《中国教育报》2002年9月2日第二版)，其中也安装了生物学科的实验软件和传感器。在网站https://www.doczj.com/doc/318386872.html,.tw/wong/courses/inform/site03x. htm中也介绍了很多生物虚拟实验室的网址。但是总体来说，我国对虚拟实验室和虚拟实验的研究还停留在研究和探索阶段，其实践和应用局限在部分高校的有限的范围，虚拟实
一、名词解释： 1.生物信息学：研究大量生物数据复杂关系的学科，其特征是多学科交叉，以互联网为媒介，数据库为载体。利用数学知识建立各种数学模型; 利用计算机为工具对实验所得大量生物学数据进行储存、检索、处理及分析，并以生物学知识对结果进行解释。 2.二级数据库：在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定目标衍生而来，是对生物学知识和信息的进一步的整理。 3.FASTA序列格式：是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的核苷酸或者氨基酸字符串，大于号（>）表示一个新文件的开始，其他无特殊要求。 4.genbank序列格式：是GenBank 数据库的基本信息单位，是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分：第一部分包含整个记录的信息（描述符）；第二部分包含注释；第三部分是引文区，提供了这个记录的科学依据；第四部分是核苷酸序列本身，以“//”结尾。 5.Entrez检索系统：是NCBI开发的核心检索系统，集成了NCBI的各种数据库，具有链接的数据库多，使用方便，能够进行交叉索引等特点。 6.BLAST：基本局部比对搜索工具，用于相似性搜索的工具，对需要进行检索的序列与数据库中的每个序列做相似性比较。P94 7.查询序列（query sequence）：也称被检索序列，用来在数据库中检索并进行相似性比较的序列。P98 8.打分矩阵（scoring matrix）：在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论（如考虑核酸和氨基酸之间的类似性）和实际进化距离（如PAM）两类方法。P29 9.空位（gap）：在序列比对时，由于序列长度不同，需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果，这样在其中一序列上产生中断现象，这些中断的位点称为空位。P29 10.空位罚分：空位罚分是为了补偿插入和缺失对序列相似性的影响，序列中的空位的引入不代表真正的进化事件，所以要对其进行罚分，空位罚分的多少直接影响对比的结果。P37 11.E值：衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了可以找到与查询序列（query）相匹配的随机或无关序列的概率，E值越接近零，越不可能找到其他匹配序列，E 值越小意味着序列的相似性偶然发生的机会越小，也即相似性越能反映真实的生物学意义。P95 12.低复杂度区域：BLAST搜索的过滤选项。指序列中包含的重复度高的区域，如poly（A）。 13.点矩阵（dot matrix）：构建一个二维矩阵，其X轴是一条序列，Y轴是另一个序列，然后在2个序列相同碱基的对应位置（x，y）加点，如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线，如果两条序列相似则会出现一条或者几条直线；如果完全没有相似性则不能连成直线。 14.多序列比对：通过序列的相似性检索得到许多相似性序列，将这些序列做一个总体的比对，以观察它们在结构上的异同，来回答大量的生物学问题。 15.分子钟：认为分子进化速率是恒定的或者几乎恒定的假说，从而可以通过分子进化推断出物种起源的时间。 16.系统发育分析：通过一组相关的基因或者蛋白质的多序列比对或其他性状，可以研究推断不同物种或基因之间的进化关系。 17.进化树的二歧分叉结构：指在进化树上任何一个分支节点，一个父分支都只能被分成两个子分支。 系统发育图：用枝长表示进化时间的系统树称为系统发育图，是引入时间概念的支序图。 18.直系同源：指由于物种形成事件来自一个共同祖先的不同物种中的同源序列，具有相似或不同的功能。（书：在缺乏任何基因复制证据的情况下，具有共同祖先和相同功能的同源基因。）
《酶的作用和本质》 一、教材分析 细胞是一个开放的系统，时刻与周围环境进行着物质和能量的交换。上一章重点介绍了有关细胞对物质的输入和输出等内容，本章顺理成章的介绍能量是如何输入细胞以及细胞是怎样利用这些能量的。知识点承上启下，符合认知规律。 本章第1节主要涵盖3个知识点，分别介绍了酶在细胞代谢中的作用、酶的本质、酶的三个特性。 本节课的教学将围绕前两个知识点展开，设计为1课时，同时也遵照了教材本身的安排。 根据《高中生物新课程标准》“说明酶在代谢中的作用”是理解水平的具体内容标准。教材安排学生做实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”速率，引导学生自己得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化效率及其生理意义。 关于酶的化学本质，教材引导学生分析资料“关于酶本质的探索”自行归纳、总结、完善并能阐明和解释酶的定义。 在教材分析过程中，教学设计中我认为主要要解决一下几个问题： 1．教材本身呈现的第一课时教学内容相对较多，如何合理删减和调整部分教学内容，强调并突出重点，提高教学效率？ 2．同学们在初三化学课上对无机催化剂作用的认识是比较成熟和完整的，本课能否以此为切入点引导学生运用旧知，举一反三，理解催化剂共性？ 3．高中新课程标准比较初中新课程标准在课程基本理念的设计上，更加注重生物学知识与现实生活的联系。这一课程理念怎样在本课中体现和养成？ 二、学情分析 学生在初中阶段学习了消化酶，做过探究馒头在口腔中变化的实验，基本掌握了一般实验仪器的操作方法和注意事项； 跨学科而言，学生在初三化学课上比较成熟和完整的认识了无机催化剂的作用； 学生通过初中新课改的训练，已经具备了自主合作探究的基本学习态度、研究精神以及进行探究性学习的相关能力和方法。 三、教学目标 1．学生通过小组合作完成实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”，正确使用相关实验器具，分析相关讨论问题，从而知道酶具有很高的催化效率及其生理意义； 2．学生通过阅读并分析资料“关于酶本质的探索”，归纳、总结、完善并理解酶的定义，体会并养成科学探究在艰难中以及争论中不断继承、创新、实践的科学精神和态度；3．学生通过联系初三化学课知识，从现实生活中举例子等方法，了解活化能的概念，理解酶作为生物催化剂与其他无机催化剂的共同特征和作用，掌握跨学科、跨领域从现实生活中学习的技能。 四教学重难点 教学重点： （1）酶的作用、本质； （2）酶的高效性。 教学难点： （1）酶能降低化学反应的活化能； （2）学生小组实验的教学指导，保证课堂的有序和效率。 五、思想策略 在综合分析教材、学情的基础上，我提出本着面向全体学生，突出学生学习主体地位的