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生物信息学作业(一)

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生物信息学实验作业 一

1、 了解NCBI、DDBJ、EMBL上网的方法自学各网站相关介绍。

答：（1）、NCBI: （National Center of Biotechnology Information，简称NCBI）美国国立生物技术信息中心。其主页为：。NCBI是在NIH的国立医学图书馆（NLM）的一个分支。NLM是因为它在创立和维护生物信息学数据库方面的经验被选择的，而且这可以建立一个内部的关于计算分子生物学的研究计划。NCBI的任务是发展新的信息学技术来帮助对那些控制健康和疾病的基本分子和遗传过程的理解。

NCBI有一个多学科的研究小组包括计算机科学家，分子生物学家，数学家，生物化学家，实验物理学家，和结构生物学家，集中于计算分子生物学的基本的和应用的研究。他们一起用数学和计算的方法研究在分子水平上的基本的生物医学问题。这些问题包括基因的组织，序列的分析，和结构的预测。

在1992年10月，NCBI承担起对GenBank DNA序列数据库的责任。NCBI受过分子生物学高级训练的工作人员通过来自各个实验室递交的序列和同国际核酸序列数据库（EMBL和DDBJ）交换数据建立起数据库。同美国专利和商标局的安排使得专利的序列信息也被整合。

BLAST是一个NCBI开发的序列相似搜索程序，还可作为鉴别基因和遗传特点的手段。BLAST能够在小于15秒的时间内对整个DNA数据库执行序列搜索。NCBI提供的附加的软件工具有：开放阅读框寻觅器（ORF Finder），电子PCR，和序列提交工具，Sequin和BankIt。所有的NCBI数据库和软件工具可以从WWW或FTP来获得。NCBI还有E-mail服务器，提供用文本搜索或序列相似搜索访问数据库一种可选方法。

主要任务：（1）建立关于分子生物学，生物化学，和遗传学知识的存储和分析的自动系统（2）实行关于用于分析生物学重要分子和复合物的结构和功能的基于计算机的信息处理的，先进方法的研究（3）加速生物技术研究者和医药治疗人员对数据库和软件的使用。（4）全世界范围内的生物技术信息收集的合作努力。

教育和训练：NCBI通过赞助会议，研讨会，和系列演讲来培养在应用于分子生物学和遗传学的计算机领域的科学交流。一个科学访问学者项目已经成立，来培养同外部科学家的合作。作为NIH内部的部分研究项目，也提供博士后工作位置。

（2）、DDBJ: (DNA Data Bank of Japan,简称DDBJ)日本DNA数据库。其主页www.ddbj.nig.ac.jp/。其于1984年建立，是世界三大DNA 数据库之一。DDBJ开发了SQmateh工具，用来搜索基因或蛋白质中短的碱基或氨基酸序列区域，并建立了简便且易操作的SOAP(simple object aeeess protoco1)服务器。它的数据主要通过Sakura和MST工具来完成。与NCBI,EBM共同构成DNA三大数据库，这三大数据中心各自收集序列数据，并通过网络每天进行数据交换。近来三大数据库合作的项目主要包括TPA(tird pannotation)、CON(struct)或CON(tig)和XML数据交换格式的建立。TPA是一种基于已有数据库中的核酸序列产生的注释数据，它的格式与传统的GenBank一样，只是包含了“TPA”标签。CON(struct)或CON(tig)用于存储一些片段的拼接信息，这些片段是序列长度大于350 000 bp的核酸被分割而产生的，但这种长度限制在2004年6月就被取消。DDBJ主要向研究者收集DNA序列信息并赋予其数据存取号，信息来源主要是日本的研究机构，亦接受其他国家呈递的序列，数据库通过WWW环球网，匿名FTP，e-mail或Gopher方式为广大研究人员服务。

(3)、EMBL: （The European Molecular Biology Laboratory，简称EMBL）欧洲分子生物学实验室。其主页为： 。EMBL于1974年由欧洲14个国家加上亚洲的以色列共同发起建立，现在由欧洲30个成员国政府支持组成，目的在于促进欧洲国家之间的合作来发展分子生物学的基础研究和改进仪器设备、教育工作等。分7个部分：结构、分化、物理仪器、生化仪器、生物仪器、计算机和应用数学。包括一个位于德国Heidelberg的核心实验室，及三个位于德国Hamburg，法国Grenoble及英国Hinxton的研究分部。

EMBL的研究主要集中在以下几个方面：

1. 生化实验技术质谱分析(Mass Spectrometry)等。

2．细胞生物学(Cell Biology)，研究细胞膜上蛋白和脂肪的分布，包括膜运输、微管网络、细胞核及细胞周期，焦点是Rab蛋白。

3．细胞生物物理(Cell Biophysics)，重点是理论创新和实际应用的研究，尤其是光学显微镜的完善使用。

4．分化(Differentiation)，集中研究果蝇的早期发育。

5．基因表达(Gene Expression)，研究基因到蛋白质信息传递的过程，尤其是核糖体合成在整个细胞生命过程中的重要作用。

6．结构生物学(Structure Biology)，在过去9年中建立了cDNA测序技术、生物计算、蛋白工程、晶体学、电子显微镜(EM)及核磁共振(VMR)，研究肌肉巨型蛋白分子Titin。

7．Grenoble研究分部，主要研究蛋白质合成过程，尤其揭示了G-蛋白-鸟苷酸交换因子偶联物的结构。

8．Hamburg研究分部，有关长期的分子生物学国际合作研究历史，着重于结构生物学研究，如光学测量系统、晶体学、X-线吸收光谱及小角散射。

9．Hinxton研究分部EBI(European Bioinformatics Institute，欧洲生物信息学研究所)，重点是与世界上其他分子生物学数据库进行合作研究，最主要的有EMBL核酸序列数据库，于1980年开始建立，随后参予了与日内瓦大学共同进行的SWISS-PROT的建设。在SWISS-PROT与EMBL核苷酸序列库之间的数据转移的基础上，产生了新的数据库TREMBL(Translation from EMBL)，即使核苷酸序列库的核苷酸序列自动翻译成SWISS-PROT蛋白序列库中的蛋白序列。 10．放射性杂交数据库(Radiation Hybrid Database)。

11．Monterotondo研究中心组，EMBL和欧洲其他研究组一起，加入到哺乳类生物学和生物医学的研究行列，中心位于意大利罗马北部的Monterotondo。EMBL着重于鼠遗传学研究。

2、了解北大生物信息学中心等几大中文生物信息学网站。

答：北大生物信息中心，简称CBI。CBI的主页为北大生物信息中心成立于1997年，是欧洲分子生物学网络组织EMBnet的中国国家节点。几年来，已经与多个国家的生物信息中心建立了合作关系，其中包括：欧洲生物信息学研究所（EBI）、国际蛋白质数据库和分析中心（ExPASy） 、国际遗传工程和生物技术研究所、德国生物工程研究所、英国基因组资源中心、英国基因组研究中心（Sanger Centre）、荷兰生物信息中心、澳大利亚基因组信息中心、新加坡生物信息中心等等。目前是国内数据库种类最多，数据量最大的生物信息站点， 为国内外用户提供了多项生物信息服务。

上海生物信息技术研究中心：成立于2002年8月，上海市科学技术委员会依托中国科学院上海生命科学研究院、国家人类基因组南方研究中心、复旦大学、上海交通大学、上海第二医科大学、上海医药工业研究院和中国科学院上海有机化学研究所等单位，整合上海生物信息学主要研究力量，投入1140万元资金，正式组建了上海生物信息技术研究中心。上海生物信息技术研究中心是国内第一个以推动我国生物信息学数据共享为目的，完全从事生命科学数据库建设、生物信息学软件开发的地方政府支持的、自收自支的独立事业法人单位。上海生物信息技术研究中心旨在开展和促进生物信息技术领域的原始性创新研究，建立具有广泛应用前景和国际先进水平的生物信息分析、数据挖掘和知识发现的技术体系，促进上海乃至全国生命科学、生物技术和生物医药产业的发展。

3、了解一些生物论坛中有关生物信息学的部分。如：Biooo和Bioon。 答：生物谷：

生物谷创建于2001年，生物谷是目前国内最大的生物医药类门户网站。生物谷开创了生物行业新闻发布标准，开创了生物专业信息的多级分类的先河，生物医药类详细的信息分类几乎全部起源于生物谷，后被大量网站效仿，一举成为行业分类的标准。生物谷信息内容注重丰富性、科学性、专业性和权威性，及时、全面、快速的把生物医药最新资讯与动态整理并发布于生物谷上，内容包括基础生物学、生物技术产业、生物医药产业、趋势、人物与企业等核心版块，每一版块又有针对当前热点领域进行细分栏目，这一分类模式以及生命科学领域新闻信息的发布标准，均被国内同行广泛采用和接受。同时，通过综合服务发展模式，面向终端客户提供完善的服务体系。

中国生物技术信息网：

生物通：

生物信息学论坛：

4、利用NCBI的查询系统检索1-3条核酸或蛋白质序列（自选），并对照所学复习各字段的含义。

答：Mouse的蛋白质序列分析：

LOCUS 3UNH_B 261 aa linear ROD

28-MAR-2012

DEFINITION Chain B, Mouse 20s Immunoproteasome.

ACCESSION 3UNH_B

VERSION 3UNH_B GI:378792444

DBSOURCE pdb: molecule 3UNH, chain 66, release Mar 28, 2012;

deposition: Nov 15, 2011;

class: Hydrolase;

source: Mol_id: 1; Organism_scientific: Mus Musculus; Organism_common: Mouse; Organism_taxid: 10090; Mol_id: 2;

Organism_scientific: Mus Musculus; Organism_common: Mouse;

Organism_taxid: 10090; Mol_id: 3; Organism_scientific: Mus

Musculus; Organism_common: Mouse; Organism_taxid: 10090;

Mol_id: 4;

Organism_scientific: Mus Musculus; Organism_common: Mouse;

Organism_taxid: 10090; Mol_id: 5; Organism_scientific: Mus

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大学专业介绍之生物科学类1(生物科学、生物技术、生物信息学)

大学专业介绍之生物科学类1(生物科学、生物技术、生物信息学)

大学专业介绍之生物科学类1（生物科学、生物技术、生物信息学）

1．生物科学

本专业培养具有生物科学学科的基本理论、基本知识、基本技能，同时掌握生物科学的理论前沿、应用前景、最新发展动态和应用能力的技术人才，为我国生态建设及植物资源利用和中药资源产业化提供能从事教学、技术研究、生产管理、产品开发等方面的高级技术人才。

业务培养要求：本专业学生主要学习生物科学方面的基本理论、基本知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学

1.

2.掌握动物生物学、植物生物学、微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学、分子生物学、生态学等方面的基本理论、基本知

3. 4.

5.

6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，

主干课程：植物生物学、动物学、微生物学、生物化学、生物化学实验技术、细胞生物学、遗传学、分子生物学、植物生理学、生态学、天然产物化学、药用植物资源学、中药材生产质量控制、中药材加工学、生物制药等。

就业方向与深造：毕业后可在科研机构、学校从事药用植物和植物生态与资源利用科学研究和教学工作；在企、事业单位从事技术研究、产品开发和生产管理等工作。

2．生物技术

本专业是以生物化学和分子生物学为基础、应用于现代生物技术产业为特色的理科类专业。培养系统掌握现代生命科学知识、生物技术的基本理论和基因工程、细胞工程、发酵工程、生物信息及数据分析等技能，具备良好的科学素养和创新精神的高级专门人才。

主干课程：普通生物学、生物化学与分子生物学、微生物学、细胞生物学、遗传学、基因工程原理与技术、酶工程原理及技术、细胞工程原理与技术、微生物与发酵工程，生物信息学等。

业务培养要求：本专业学生主要学习生物技术方面的基本理论、基本知识，受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学

生物信息学课程作业

生物信息学课程作业

生物信息学作业

1. Align the leghemoglobin protein from soy bean and myoglobin from

human with global and local alignment software (ex. needle and water)

respectively and interpret the results.

ANSWER:

(1)Use Needle to Align the two sequence：

Aligned_sequences: 2

# 1: CAA38024.1

# 2: NP_001157488.1

# Matrix: EBLOSUM62

# Gap_penalty: 10.0

# Extend_penalty: 0.5

# Length: 203

# Identity: 43/203 (21.2%)

# Similarity: 58/203 (28.6%)

# Gaps: 90/203 (44.3%)

# Score: 30.0

(2)Use Water to Align the two sequence：

Aligned_sequences: 2

# 1: CAA38024.1

# 2: NP_001157488.1

# Matrix: EBLOSUM62

# Gap_penalty: 14

# Extend_penalty: 4

# Length: 32

# Identity: 11/32 (34.4%)

# Similarity: 15/32 (46.9%)

# Gaps: 0/32 ( 0.0%)

# Score: 35

两种软件虽然使用同一罚分标准但得分不同。因为Needle程序实现标准pairwise全局比对，而Water则是局部比对。全局比对因为是比对全长序列，所以空位罚分多，得分较局部比对低。

《生物信息学》上机作业

《生物信息学》上机作业

《生物信息学》上机作业

题目：对人血红蛋白（HBA1）编码基因序列的生物信息分析

- 1 - 目 录

引言 .............................................................................................................................................. - 1 -

1 正文......................................................................................................................................... - 2 -

1.1 NCBI上对相关核苷酸序列的查找 ............................................................................ - 2 -

1.2 BLAST运行及其结果 .................................................................................................. - 2 -

1.3 BLASTX运行及其结果 ................................................................................................ - 6 -

2 其他软件的运行及其结果 ..................................................................................................... - 8 -

生物信息学作业

生物信息学作业

CDK2基因和蛋白质序列的生物信息学分析

姓名：

学号：

专业：

1前言

细胞周期蛋白依赖激酶2(cyclin-dependent kinase 2,CDK2)，又名细胞分裂激酶2(cell

division kinase 2)或p33蛋白激酶(p33 protein kinase)，其基因定位于人类基因组的12号染色体上的q13染色带上。CDK2基因全长6013bp，这部分中有7个外显子和6个内含子，7个外显子的长度依次为353bp、78bp、121bp、171bp、102bp、204bp、1264bp(可依次记为外显子1-7)。在翻译过程中，该基因转录成的mRNA的外显子1的前137bp和外显子7的后1159bp不进行翻译，属于调控序列。mRNA上只有中间的部分编码蛋白质。

CDK2基因可以转录为两种mRNA。其中，变体1长度为2325bp，编码298个氨基酸；变体2长度为2223bp，编码264个氨基酸。这两种蛋白质为CDK2的同型蛋白，功能相同，具有调控细胞分裂的功能，主要在G1期到S期和S期到G2期这两个阶段起作用。CDK2广泛分布在生物体的各种细胞的胞质溶胶和细胞核质中，但只在进行分裂的细胞中行使功能，这是因为CDK2只有与不同的细胞周期蛋白(cyclin)结合后才具有活性。CDK2可以与细胞周期蛋白A、B1、B3、E等结合后，参与细胞周期调控。由于CDK2在细胞内的数量变化有可能导致细胞周期异常而产生癌症，故CDK2基因可以被看作癌基因，其活性和表达量可以作为衡量癌症的指标。CDK2与周期蛋白E的复合体不仅能直接参与中心体复制的起始调控，还能与类Rb蛋白p107或转录因子E2F结合，促进细胞从G1期向S期转化或调控DNA复制有关的基因转录。而CDK2与周期蛋白A的复合体可以增强DNA复制因子RF-A的活性。

在CDK2分子中，被称为T环的氨基酸环阻断了活性部位，妨碍激酶履行它的酶功能，而且活性部位的氨基酸形成一种难于为蛋白质结合的形状。CDK2与周期蛋白结合时，周期蛋白将T环转出2nm以上，又将CDK2中的PSTAIRE螺旋部分转了, 并把活性部位氨基酸变成能与底物蛋白结合的正确构象。CDK2的活性不仅与周期蛋白有关，还与其上的Thr-15、Tyr-15、Thr-160三个位点是否磷酸化有关。一般情况下，与周期蛋白结合的CDK2的上述三个位点被Wee/Mik1和CAK激酶磷酸化，但此时复合体还没有活性，只有当Cdc25c将Thr-15、Tyr-15两个位点去磷酸化后，复合体才有活性。细胞中存在多种因子对CDK2进行修饰调节，此外还存在对其活性起负性调控的蛋白质，即CDK激酶抑制物，例如p21CIP/WAF1、p27KIP2等。