上机操作2_核酸序列分析(1)

生物化学领域中的核酸序列分析方法生物化学领域中，核酸序列分析是研究DNA和RNA分子的序列信息的方法。

通过分析和解读核酸序列，可以揭示生物分子的结构、功能和进化关系，对于理解基因组学、遗传学、分子生物学和生物信息学等领域具有重要意义。

本文将介绍几种常用的核酸序列分析方法。

首先，序列比对是核酸序列分析的基础方法之一、由于生命的进化过程中，生物分子的序列经历了数亿年的演化，因此比对不同物种的核酸序列可以揭示它们的进化关系。

常用的核酸序列比对软件有BLAST和ClustalW等。

BLAST（Basic Local Alignment Search Tool）通过算法在数据库中具有相似序列的记录，并计算出序列之间的相似度。

ClustalW 则允许用户输入多个序列，进行多序列比对，帮助研究人员发现序列之间的共同特征。

其次，序列标识和注释也是核酸序列分析的重要方法。

由于大量的基因组数据可用于分析，准确标识和注释核酸序列是理解基因功能和预测蛋白质功能的关键。

常用的标识和注释软件有GeneMark和NCBI的RefSeq 数据库。

GeneMark是一种基因识别软件，可以预测DNA序列中的开放阅读框（ORF）和编码的蛋白质。

而NCBI的RefSeq数据库则包含了大量经过注释的核酸序列和相应的蛋白质信息。

此外，RNA结构预测也是核酸序列分析的重要方法之一、RNA结构决定了其功能，因此准确预测RNA结构对于理解RNA的功能和与其他分子的相互作用具有重要意义。

常用的RNA结构预测软件有Mfold和ViennaRNA Package。

Mfold通过计算RNA分子的最低自由能结构来预测RNA的二级结构，而ViennaRNA Package则进一步考虑到RNA分子中的众多因素，如碱基配对、环和偏移等，提供更加准确的结构预测结果。

最后，基因组序列分析也是生物化学领域中常用的核酸序列分析方法。

基因组是一个生物体遗传信息的完整集合，通过对基因组序列的分析，可以揭示基因的结构和功能。

核酸序列分析在生物学研究中的应用研究生物是自然界的奇妙之物，它们的存在、繁衍和进化向我们展示了生命的精彩。

生物学研究涵盖了多方面，其中一项重要的研究内容是分子生物学。

分子生物学研究生物体内的化学、结构，包括分子特性、基因组结构及其功能的分子成分和相互作用。

核酸序列分析就是分子生物学中的一项重要研究，其广泛应用于生物学实验室和研究中。

一、核酸序列分析的概述核酸（DNA或RNA）是生命的基础物质，它们的序列对生物体的基因表达和维持至关重要。

核酸序列分析根据一定的技术与操作方法对核酸序列进行分析，以研究生物体的性状、特性和功能。

基础的核酸序列分析方法包括DNA测序、基因组、转录组和蛋白质组分析等。

DNA测序可以用于研究基因变异、突变、重组和DNA 修复等各方面。

基因组学是研究基因组序列和功能的领域，可以从基因组中分离出整个基因组的 DNA，借助测序方法对其进行分析。

转录组学则探究特定的基因在特定的环境下表达的情况，蛋白质组学是分析蛋白质组成成分的研究，可以为新的药物发展和治疗打下基础。

二、核酸序列在生物学研究中的应用（一）基因序列的分析核酸序列分析是研究遗传信息的重要方法。

基因是核酸序列中的一个重要组成部分，因此基因序列分析是核酸序列分析的重要内容之一。

为了从基因序列中获取更多的信息，基因序列分析需要结合许多别的方法，包括基因的表达、功能研究和相互作用网络等。

常用于基因序列分析的方法有PCR技术、Southern blotting技术和Northern blotting技术等。

基因序列分析的结果可以对基因的结构和功能有更加深入地认识，有助于研究生物体的遗传机制。

（二）基因组学的研究基因组学是研究基因组序列和功能的研究。

基因组学目前已经发展成为一个极为庞大且多学科交叉领域的学科。

基因组序列在研究组成和功能时，一般会经过手段的选择性放缩，以达到体积和指向性更强的研究对象。

它可以从基因组DNA片段中寻找遗传信息、研究功能基因和序列的进化历史，对科学家们研究生命的本质提供了新的视角和手段。

新冠病毒实验室常见检测方法新冠病毒自2019年底首次爆发以来，全球范围内造成了巨大影响。

为了有效防控疫情，实验室检测成为了一个至关重要的环节。

本文将介绍新冠病毒实验室常见的检测方法，包括核酸检测、抗体检测和血清学检测，以期为疫情防控提供参考。

核酸检测是一种通过检测病毒核酸序列来确诊感染的方法。

新冠病毒核酸检测主要围绕病毒的基因组进行，通过特定的引物和探针，检测病毒特异性的核酸序列。

核酸检测具有较高的特异性和灵敏度，能够准确快速地检测出病毒的存在。

样本采集：通常采用鼻咽拭子、痰液或肺泡灌洗液等作为检测样本。

检测方法：主要包括实时荧光PCR和核酸测序等方法。

结果判断：如果样本中的病毒核酸序列与新冠病毒特异序列匹配，则判断为阳性。

抗体检测是通过检测血液中是否存在针对某种病原体的特异性抗体来判断是否感染过该病原体。

新冠病毒抗体检测可以通过检测血液中是否存在新冠病毒的特异性抗体来判断个体是否感染过新冠病毒。

检测方法：采用酶联免疫吸附试验（ELISA）或化学发光免疫分析（CLIA）等免疫学方法。

结果判断：如果血液中存在新冠病毒的特异性抗体，则判断为阳性。

血清学检测是通过检测血清中免疫指标的变化来判断是否感染过某种病原体。

新冠病毒血清学检测可以通过检测血清中的免疫指标来判断个体是否感染过新冠病毒。

检测方法：采用免疫沉淀、免疫荧光等技术检测血液中是否存在新冠病毒的抗原或抗体。

结果判断：如果血液中存在新冠病毒的抗原或抗体，则判断为阳性。

核酸检测具有较高的特异性和灵敏度，能够准确快速地检测出病毒的存在，但核酸检测需要精密的仪器和专业的技术人员，且操作复杂。

抗体检测和血清学检测操作相对简单，适用于大规模筛查，但无法准确判断病毒的实时感染状态，且存在一定假阳性或假阴性的可能性。

新冠病毒的实验室检测在疫情防控中发挥着重要作用，核酸检测、抗体检测和血清学检测均具有各自的优势和不足。

在实际应用中，应根据不同的检测需求和实际情况选择合适的检测方法。

生物化学中的核酸序列分析生物化学是研究生命现象与生理功能的科学，而核酸是构成生命的分子之一，它们在生物体内扮演着重要的角色。

核酸是由核苷酸单元组成的长链，其中DNA是一个双螺旋分子，可以储存生物遗传信息，而RNA则可以转录DNA的信息并参与蛋白质合成。

在生物研究中，对核酸序列的分析非常重要。

通过对DNA序列的分析，可以推测出蛋白质编码信息并预测基因功能；而对RNA序列的分析，则可以了解基因的表达和调控。

本文将从分子生物学和生物信息学的角度来探讨核酸序列分析。

1. PCR扩增与测序分析PCR(聚合酶链式反应)是一种常用的分子生物学技术，可以从少量的DNA或RNA样品中扩增出目标片段，为进一步的分析提供足够的材料。

PCR过程中需要用到一组引物，其可以通过生物信息学分析DNA序列寻找到设计合适的引物。

PCR扩增得到的产物可以进一步进行测序分析，最常用的测序方式为Sanger测序技术。

此技术基于DNA链延伸过程中的dNTP和ddNTP的竞争关系，通过荧光信号和电泳进行测序。

测序结果可以通过生物信息学工具进行比对、序列注释和统计分析。

2. 基因功能预测高通量基因组测序技术的出现，导致了大量未知基因序列的暴增。

对于这些基因序列的功能预测，通常需要先进行同源比对。

同源比对基于多序列比对的原理，将物种间已知的方向同源序列，与未知序列比对，寻找到相似的序列区域，从而对未知序列的基因功能进行推测。

同源比对时，需要注意序列的物种来源和序列的质量。

不同物种间的序列可能在不同位置发生突变，导致序列的比对不准确；若序列存在较多的突变，也可能会影响比对结果。

因此，如何选择合适的工具和参数进行同源比对很关键。

同时，基因家族和重复序列也可能会干扰比对结果，因此需要进行筛除和过滤。

3. RNA测序与转录组分析RNA测序技术可以获得全基因组水平的转录信息，从而了解基因的表达状态和调控机理。

RNA测序通常经过文库构建和深度测序等多个步骤。

实验七核酸序列分析一、实验目的1．掌握采用相关软件分析核酸序列分子质量、碱基组成及碱基分布等。

2．掌握核酸序列变换的分析方法。

3．掌握核酸序列限制性酶切分析方法。

4．了解引物设计的基本知识。

5．了解NCBI 序列信息提交方法，学习运用Bankit 进行序列提交。

6．了解构建系统发育树的基本方法。

二、实验内容及操作程序（一）DNAMAN 的安装和基本操作1．下载、安装DNAMAN 软件。

2 .使用Entrez信息查询系统检索一条你感兴趣的序列，如cytochrome oxidase （细胞色素氧化酶）、catalse （过氧化氢酶）、H5N1 （禽流感）、peroxidase （过氧化物酶）、SOD（Superoxide Dimutase等部分或全长核酸序列，阅读序列注释，理解其含义；并将该序列以FASTA 序列格式显示和保存。

3. 打开DNAMAN 软件，点击edit—enter sequence＞粘贴序列—OK （即生成一个文件）—点击File—Save as保存该序列文件（以.seq为后缀）。

4. 浏览该序列文件，在输出结果中Composition （碱基组成）和Percentage（碱基百分比）以及Molecular Weight （分子质量）栏目中清楚地给出了关于该条序列的有关结果，并记录之。

5. 序列载入6. 选择工作区左侧软件提供的Channel工具条，点击数字即可激活相应的Channel,每个Channel 可存放一条序列。

7. 从碱基计数1 开始，选中该序列的所有碱基，点击Sequence—Load Sequence—Fromselection,即将该序列载入激活的Channel内，此时可对本序列进行分析。

SB®~'S « 0 R ' 'SW...K1BI::T«1・：..r llLEt >«.；<...工-站彌二阿..4V .. 超 rx 昨uE?€j*T:«LgDHUAJI1,J 1* E 七 lIra ■:in EriaRf Tril-nn Q«libu.-a infs- ^i.>w「 [i^±k（二）DNAMAN软件使用1 •序列变换使用DNAMAN软件可以很容易地实现序列变换，这些功能集中在Sequence> Display，从中选择不同的序列变换方式对当前Channel的序列进行转换（互补序列、反向序列、反向互补序列、DNA双链序列和RNA序列等）。

核酸序列分析【实验目的】1、掌握核酸序列检索的基本步骤；2、熟悉基于核酸序列比对分析的真核基因结构分析（内含子/外显子分析）；3、掌握使用DNAclub软件进行核酸序列的基本分析；【实验内容】1、使用Entrez信息查询系统检索人瘦素 (leptin) 的mRNA、基因组DNA、外显子等核酸序列，连接提取该序列内容，阅读序列格式的解释，理解其含义；2、使用DNAclub对上述核酸序列进行分析’3、使用DNAclub软件对人瘦素 (leptin) 的mRNA序列进行可读框架分析；4、使用NCBI查询系统进行人瘦素 (leptin) 的基因组序列分析【实验方法】1、调用Internet浏览器，并在其地址栏输入Entrez网址：/Entrez ；2、在Search后的选择栏中选择nucleotide；3、在输入栏输入homo sapiens leptin;4、点击go后显示与LEP相关的序列信息，5、查找人leptin 的mRNA或基因，点击序列接受号后显示序列详细信息；6、将序列转为FASTA格式保存7、将上述核酸序列输入DNAClub软件进行序列基本分析(反向或互补序列转换，开放阅读框寻找，序列翻译，酶切位点查找)；8、根据基因定位信息查找人瘦素的基因组DNA (Contig) 的序列接受号及序列识别号，点击序列接受号显示序列详细信息；9、分析人瘦素 (leptin) 的基因组序列；查找外显子与内含子序列。

【作业】1、归纳对人瘦素 (leptin) 的核酸序列分析的结果，列出主要的分析结果；2、写出人leptin mRNA序列酶切位点3个。

ORIGIN1 GTAGGAATCG CAGCGCCAGC GGTTGCAAG g taaggccccg gcgcgctcct tcctccttct 61 ctgctggtct ttcttggcag gccacagggc cccacacaac tctggatccc ggggaaactg 121 agtcaggagg gatgcagggc ggatggctta gttctggact atgatagctt tgtaccgagt ......10681 ctccttgcag tgtgtggttc cttctgtttt cag GCCCAAG AAGCCCATCC TGGGAAGGAA 10741 A ATG CATTGG GGAACCCTGT GCGGATTCTT GTGGCTTTGG CCCTATCTTT TCTATGTCCA 10801 AGCTGTGCCC ATCCAAAAAG TCCAAGATGA CACCAAAACC CTCATCAAGA CAATTGTCAC 10861 CAGGATCAAT GACATTTCAC ACACG gtaag gagagtatgc ggggacaaag tagaactgca 10921 gccagcccag cactggctcc tagtggcact ggacccagat agtccaagaa acatttattg ......13021 aggcagccca gagaatgacc ctccatgccc acggggaagg cagagggctc tgagagcgat 13081 tcctcccaca tgctgagcac ttgttctccc tcttcctcct gcatag CAGT CAGTCTCCTC 13141 CAAACAGAAA GTCACCGGTT TGGACTTCAT TCCTGGGCTC CACCCCATCC TGACCTTATC 13201 CAAGATGGAC CAGACACTGG CAGTCTACCA ACAGATCCTC ACCAGTATGC CTTCCAGAAA 13261 CGTGATCCAA ATATCCAACG ACCTGGAGAA CCTCCGGGAT CTTCTTCACG TGCTGGCCTT13321 CTCTAAGAGC TGCCACTTGC CCTGGGCCAG TGGCCTGGAG ACCTTGGACA GCCTGGGGGG13381 TGTCCTGGAA GCTTCAGGCT ACTCCACAGA GGTGGTGGCC CTGAGCAGGC TGCAGGGGTC13441 TCTGCAGGAC ATGCTGTGGC AGCTGGACCT CAGCCCTGGG TGC TGA GGCC TTGAAGGTCA13501 CTCTTCCTGC AAGGACTACG TTAAGGGAAG GAACTCTGGC TTCCAGGTAT CTCCAGGATT......16081 CACTAGATGG CGAGCATCCT GGCCAACATG GTGAAACCCC GTCTCTACTA AAAACACAAA16141 AGTTAGCTGA GCGTGGTGGC GGGCGCCTGT AGTCCCAGCC ACTCGGGAGG CTGAGACAGG16201 AGAATCGCTT AAACCTGGGA GGCGGAGAGT ACAGTGAGCC AAGATCGCGC CACTGCACTC16261 CGGCCTGATG ACAGAGCGAG ATTCCGTCTT AAAAAAAAAA AAAAAAAAGT TTGTTTTTAA16321 AAAAATCTAA ATAAAATAAC TTTGCCCCCT GC在genbank查询到有关leptin基因的资料，阅读资料回答以下问题：在genbank的登录号是哪个？属于leptin 的哪一种分子类型？来源于什么物种？该基因在染色体上的定位情况？Leptin基因有几个外显子，几个内含子？哪一段是ORF区域，其编码的蛋白质检索号是哪个，编码的蛋白质包含多少氨基酸，信号肽、成熟肽序列分别为哪一段，LOCUS NM_000230 3444 bp mRNA linear PRI 13-DEC-2009 DEFINITION Homo sapiens leptin (LEP), mRNA.SOURCE Homo sapiens (human)source 1..3444/organism="Homo sapiens"/mol_type="mRNA"/chromosome="7"/map="7q31.3"gene 1..3444/gene="LEP"/db_xref="GeneID:3952"exon 1..29/number=1exon 30..201/number=2CDS 58..561/product="leptin precursor"/protein_id="NP_000221.1"sig_peptide 58..120mat_peptide 121..558exon 202..3427/number=3LOCUS NC_000007 16352 bp DNA linear CON 10-JUN-2009 DEFINITION Homo sapiens chromosome 7, GRCh37 primary reference assembly.ACCESSION NC_000007 REGION: 127881331..127897682 GPC_000000031SOURCE Homo sapiens (human)FEATURES Location/Qualifierssource 1..16352/organism="Homo sapiens"/mol_type="genomic DNA"/db_xref="taxon:9606"/chromosome="7"gene 1..16352/gene="LEP"/note="Derived by automated computational analysis usinggene prediction method: BestRefseq."/db_xref="GeneID:3952"mRNA join(1..29,10714..10885,13127..16352)/product="leptin"/note="Derived by automated computational analysis usinggene prediction method: BestRefseq."/transcript_id="NM_000230.2"/db_xref="GeneID:3952"CDS join(10742..10885,13127..13486)/note="Derived by automated computational analysis usinggene prediction method: BestRefseq."/codon_start=1/product="leptin precursor"/protein_id="NP_000221.1"/db_xref="GeneID:3952"。

实验二核酸序列分析【实验目的】1、掌握已知或未知序列接受号的核酸序列检索的基本步骤；2、掌握使用BioEdit软件进行核酸序列的基本分析；1、熟悉基于核酸序列比对分析的真核基因结构分析（内含子/外显子分析）；2、了解基因的电子表达谱分析。

【实验原理】针对核酸序列的分析就是在核酸序列中寻找基因，找出基因的位置和功能位点的位置，以及标记已知的序列模式等过程。

在此过程中，确认一段DNA序列是一个基因需要有多个证据的支持。

一般而言，在重复片段频繁出现的区域里，基因编码区和调控区不太可能出现；如果某段DNA片段的假想产物与某个已知的蛋白质或其它基因的产物具有较高序列相似性的话，那么这个DNA片段就非常可能属于外显子片段；在一段DNA序列上出现统计上的规律性，即所谓的“密码子偏好性”，也是说明这段DNA是蛋白质编码区的有力证据；其它的证据包括与“模板”序列的模式相匹配、简单序列模式如TATA Box等相匹配等。

一般而言，确定基因的位置和结构需要多个方法综合运用，而且需要遵循一定的规则：对于真核生物序列，在进行预测之前先要进行重复序列分析，把重复序列标记出来并除去；选用预测程序时要注意程序的物种特异性；要弄清程序适用的是基因组序列还是cDNA序列；很多程序对序列长度也有要求，有的程序只适用于长序列，而对EST这类残缺的序列则不适用。

1. 重复序列分析对于真核生物的核酸序列而言，在进行基因辨识之前都应该把简单的大量的重复序列标记出来并除去，因为很多情况下重复序列会对预测程序产生很大的扰乱，尤其是涉及数据库搜索的程序。

2. 数据库搜索把未知核酸序列作为查询序列，在数据库里搜索与之相似的已有序列是序列分析预测的有效手段。

在理论课中已经专门介绍了序列比对和搜索的原理和技术。

但值得注意的是，由相似性分析作出的结论可能导致错误的流传；有一定比例的序列很难在数据库里找到合适的同源伙伴。

对于EST序列而言，序列搜索将是非常有效的预测手段。