生物信息学复习题

第三章 结构数据库

【前介】

本章将集中介绍生物信息学中生物分子结构的有关内容，并将研究重点放在三维结构实际存在的氨基酸序列上，力图使读者了解结构数据库记录的内容及如何合理应用各类通用软件程序处理这类记录。本章不涉及结构生物学家们建立三维分子结构的计算程序，也不讨论相似蛋白质构象的精细结构。在本章参考书目后列出了一些优秀的讨论蛋白质构象的有关专著和蛋白质结构决定方法。

用图象直观表示蛋白质和核酸结构在生物化学教科书和研究论文中屡屡出现。这些图象是美丽迷人的反而使我们忽视了图象背后所反映的实验细节���实验中应用的生物物理方法，X射线晶体衍射学家和核磁共振波谱分析学家们努力工作的成效.在结构数据库中记录的数据是实用化的实验数据。 它既不同于直接由仪器获得的原始数据，也并非原始数据的简单数学转换。每一个结构数据库记录都内含着随结构预测技术的进步而不断变化的假设和偏好。尽管如此，每个生物分子结构蕴涵着有关序列所缺失数据的至关重要的信息。

 三维分子结构数据的一些概念

首先做一个关于如何记录生物高聚物的三维数据的思想实验。考虑一下如何在纸上记录如肌球素这类蛋白质的三维球棒模型的所有细节和尺度关系。一条开始的途径是从由三维模型主干描绘出的氨基酸序列入手。从N’端开始，我们通过将每个残基的化学结构与20种普通氨基酸化学结构（其结构的图解可以从教科书中找到）比较，以识别每个氨基酸侧链。

一旦序列被写出来，我们将绘制生物高聚物的二维草图，草图中包括所有的原子、基本符号、化学键，可能会占用几页纸。亚化血红素配合基的绘制即为一例。将它的化学结构画在纸上后，我们可以通过量测模型中每个原子在设定的直角坐标系中的距离记录三维数据。同时也提供了球�棒结构中每个原子“球”的x，y，z坐标距离数据。

下一步是提出一个系统的分门别类的记录方案以保存与识别有关的每个原子的（x，y，z）坐标信息。最简单的方法是在生物高聚物的二维草图上，每个原子的右侧，标出（x，y，z）三元坐标值。

生物信息学期末复习资料（小字）

名词解释或辨析。

1.生物信息学：生物信息学是包含生物信息的获取、处理、贮存、分发、分析和解释的所有方面的一门学科，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具进行研究，目的在于了解大量的生物学意义。

2.基因芯片：固定有寡核苷酸、基因组DNA或互补DNA 等的生物芯片。利用这类芯片与标记的生物样品进行杂交，可对样品的基因表达谱生物信息进行快速定性和定量分析。

3.人类基因组计划：HGP，是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体)中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而描绘人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。

4.中心法则：分子生物学的基本法则，是1958年由克里克（Crick）提出的遗传信息传递的规律，包括由DNA到DNA的复制，由DNA到RNA的转录和由RNA 到蛋白质的翻译等过程。20世纪70年代逆转录酶的发现，表明还有由RNA逆转录形成DNA的机制，是对中心法则的补充和丰富。

5.相似性和同源性：相似性（similarity）和同源性（homology）是两个完全不同的概念。同源序列是指从某一共同祖先经过趋异进化而形成的不同序列。相似性是指序列比对过程中检测序列和目标序列之间

相同碱基或氨基酸残基序列所占比例的大小。当两条序列同源时，他们的氨基酸或核苷酸序列通常有显著的一致性（identity）。如果两条系列有一个共同进化的祖先，那么他们是同源的。这里不存在同源性的程度问题，两条序列要么是同源的要么是不同源的。

1.生物信息学：综合计算机科学、信息技术和数学的理论和方法来研究生物信息的交叉学科。包括生物学数据的研究、存档、显示、处理和模拟，基因组遗传和物理图谱的处理，核苷酸和氨基酸序列分析，新基因的发现和蛋白质结构的预测等。 2.蛋白质组：指由一个基因组，或一个细胞、组织表达的所有蛋白质。蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别，它随着组织、甚至环境状态的不同而改变。

生物秀论坛【/】

____________________________________________________________________________________________

1 第二章 DNA 与染色体

一、填空题

1．病毒ΦX174及M13的遗传物质都是 单链DNA 。 2．AIDS 病毒的遗传物质是 单链RNA 。

3．X射线分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为 3.4nm 。4．氢 键负责维持A-T间（或 G-C间）的亲和力。

5．天然存在的DNA分子形式为右手 B 型螺旋。

二、选择题（单选或多选）

1．证明 DNA 是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎球菌在老鼠体内的毒性和 T2 噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是（ C ）。

A．从被感染的生物体内重新分离得到 DNA 作为疾病的致病剂 B．DNA 突变导致毒性丧失

C．生物体吸收的外源 DNA（而并非蛋白质）改变了其遗传潜能

D．DNA 是不能在生物体间转移的，因此它一定是一种非常保守的分子

E．真核心生物、原核生物、病毒的 DNA 能相互混合并彼此替代

2．1953 年 Watson 和 Crick 提出（ A ）。

A．多核苷酸 DNA 链通过氢键连接成一个双螺旋

B．DNA 的复制是半保留的，常常形成亲本子代双螺旋杂合链

C．三个连续的核苷酸代表一个遗传密码 D．遗传物质通常是 DNA 而非 RNA

E．分离到回复突变体证明这一突变并非是一个缺失突变

3．DNA 双螺旋的解链或变性打断了互补碱基间的氢键，并因此改变了它们的光吸收特性。以下哪些是对 DNA

的解链温度的正确描述？（ C、D ）

A．哺乳动物 DNA 约为 45℃，因此发烧时体温高于42℃是十分危险的

B．依赖于 A-T 含量，因为 A-T 含量越高则双链分开所需要的能量越少

1 本卷的答案仅做参考，如有疑问欢迎提出。后面的补充复习题要靠你们自己整理答案了。

生物信息学复习题

一、填空题

1、识别基因主要有两个途径即基因组DNA外显子识别和基于EST策略的基因鉴定。

2、表达序列标签是从 mRNA 中生成的一些很短的序列（300-500bp），它们代表在特定组织或发育阶段表达的基因。

3、序列比对的基本思想，是找出 检测基因 和 目标序列 的相似性，就是通过在序列中插入 空位 的方法使所比较的序列长度达到一致。比对的数学模型大体分为两类，分别是整体比对 和 局部比对 。

4、2-DE的基本原理是根据蛋白质 等电点 和 分子量 不同，进行两次电泳将之分离。第一向是 等电聚焦分离 ,第二向是 SDS-PAGE分离 。

5、蛋白质组研究的三大关键核心技术是 双向凝胶电泳技术 、

质谱鉴定技术 、 计算机图像数据处理与蛋白质数据库 。

二、判断题

1、生物体的结构和功能越复杂的种类就越多，所需要的基因也越多，C值越大，这是真核生物基因组的特点之一。（对）

2、CDS一定就是ORF。（对）

3、两者之间有没有共同的祖先，可以通过序列的同源性来确定，如果两个基因或蛋白质有着几乎一样的序列，那么它们高度同源,就具有共同的祖先。（错）

4、STS，是一段200-300bp的特定DNA序列，它的序列已知，并且在基因组中属于单拷贝。（对）

5、非编码DNA是“垃圾DNA”，不具有任何的分析价值，对于细胞没有多大的作用。（错）

6、基因树和物种树同属于系统树，它们之间可以等同。（错）

7、基因的编码序列在DNA分子上是被不编码的序列隔开而不连续排列的。( 对）

8、对任意一个DNA序列，在不知道哪一个碱基代表CDS的起始时，可用6框翻译法，获得6个潜在的蛋白质序列。（对）

9、 一个机体只有一个确定的基因组，但基因组内各个基因表达的条件和表达的程度随时间、空间和环境条件而不同。（对）