生物信息学-第三章讲解

蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
2024/11/11
生命体系千姿百 态的变化
维持生命活 动的机器
9
第一部遗传密码已被破译，但对密码的转录过程还不清楚，对大多
数DNA非编码区域的功能还知之甚少
对于第二部密码，目前则只能用统计学的方法进行分析。破译“第
二遗传密码”：即折叠密码（folding code），从蛋白质的一级结构
Rickettsia prowazekii
Helicobacter pylori
Buchnerasp. APS
Escherichia coli大南芥
Thermotoga maritima
Thermoplasma acidophilum
mouse
Caenorhabitis elegans
以基因组计划的实施为标志的基因组时代（1990年至2001年）是生
物信息学成为一个较完整的新兴学科并得到高速发展的时期。这一 时期生物信息学确立了自身的研究领域和学科特征，成为生命科学 的热点学科和重要前沿领域之一。
这一阶段的主要成就包括大分子序列以及表达序列标签 （ expressed sequence tag，EST）数据库的高速发展、BLAST（ basic local alignment search tool）和FASTA（fast alignment）等工具软件的研制和相应新算法的提出、基因的寻 找与识别、电子克隆（in silico cloning）技术等，大大提高
细胞质（线粒体、叶绿体） 基因组DNA
人类基因组：3.2×109 bp 18
人类自然科学史上的 3 大计划
曼哈顿原子 弹计划
阿波罗登月 计划
人类基因组计划

《生物信息学》第三章：序列比较（第一部分）序列两两比较之打点法：Dotlet界面介绍打点法确实简单，用笔和纸就可以搞定。

到此为止，我知道你一定在怀疑它的实际可操作性。

如果是条长度20的序列，可能你还会硬着头皮拿笔画一画。

如果是条长度200的序列，你一定觉得，老师在逗你玩！没错，没有人真的拿笔画，老师我都是用软件自动完成的。

可以自动打点的软件有很多（表1）。

我们挑其中最常用的Dotlet软件做为演示Dotlet基于Java开发，所以页面打开后会蹦出JAVA对话框。

像对待Jsmol一样，接受JAVA，信任JAVA，运行JAVA。

当然前提是你的电脑已经安装了JAVA。

如果还没有安装，可以到课程附件或者JAVA官网下载安装。

别忘了安装后，重启浏览器，JAVA才能生效。

同样的，IE如果不好使，可以尝试其他浏览器。

表1. 打点法在线软件网页正常打开后如图1所示。

我们看到上边一行是参数设置选项，包括选择水平位置的序列，选择垂直位置的序列，选择替换记分矩阵，选择以多长的序列为单元打一个点，还有窗口显示的比例，以及计算按钮。

左边是打点图的显示窗口，右边是调控打点图显示效果的区域，下面还有一块是序列信息显示区。

网页打开时除了input按钮，其他位置都是灰的。

图1. Dotlet在线打点工具界面点击input按钮输入要打点的序列。

在新打开的窗口里把要打点的序列拷贝进来。

这里用附件文件dotlet1.fasta里面的序列。

拷贝，黏贴。

注意，序列输入窗口里只能输入纯序列部分。

fasta格式里带大于号的第一行不能拷贝进来，否则Dotlet会把这部分内容也当成序列进行打点。

由于Dotlet不能自动识别FASTA格式里哪是名字，哪是序列，所以我们还需要手动的给这条序列取个名字，比如叫seq1，然后点ok，一条序列就输入进来了。

图1. 打点序列的输入窗口序列输入之后，参数设置行里水平序列的名字和垂直序列的名字都变成了seq1（图2）。

转录起始动画
（二）转录起始和延伸
在原核生物中，当RNA聚合酶的δ亚基发现其识别位点时，全酶就与启动子的-35区序列结合形成一个封闭的启动子复合物。由于全酶分子较大，其另一端可在到-10区的序列，在某种作用下，整个酶分子向-10序列转移并与之牢固结合，在此处发生局部DNA12-17r 的解链形成全酶和启动子的开放性复合物。在开放性启动子复合物中起始位点和延长位点被相应的核苷酸前体充满，在RNA聚合酶β亚基催化下形成RNA的第一个磷酸二酯键。RNA合成的第一个核苷酸总有GTP或ATP，以GTP常见，此时δ因子从全酶解离下来，靠核心酶在DNA链上向下游滑动，而脱落的δ因子与另一个核心酶结合成全酶反复利用。
真核基因启动子：启动子中的元件可以分为两种： ①核心启动子元件： 指RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及其上游－25/－30bp处的TATA盒。核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。 ②上游启动子元件：包括通常位于－70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及距转录起始点更远的上游元件。这些元件与相应的蛋白因子结合能提高或改变转录效率。不同基因具有不同的上游启动子元件，其位置也不相同，这使得不同的基因表达分别有不同的调控。以人金属硫蛋白基因为例，说明真核基因上游启动子元件的组织情况和各元件相应结合的转录因子。
2、转录机器的主要成分
（1）依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP） 真核和原核细胞内都存在有DDRP，迄今发现的DDRP的有以下特点： ①以DNA为模板；在DNA的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板（模板链），所以这种转录方式又叫做不对称转录。 ③都遵循DNA与RNA之间的碱基配对原由，A=U，T=A，C=G，合成与模板DNA序列互补的RNA链。 ④RNA链的延长方向是5’→3’的连续合成。 ⑤需要Mg2+或Mn2+离子。 ⑥并不需要引物。RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性，所以没有校正功能。

第一章生物信息学及主要内容？生物信息学是生物和信息技术的结合，这一学科包括了用来管理、分析和操作大量生物数据集的任何计算工具和方法。

生物信息学主要由哪三个组成部分？生物信息学主要由三个组成部分：1•建立可以存放和管理大量生物信息学数据集的数据库；2•开发确定大数据集中各成员关系的算法和统计方法；3•使用这些工具来分析和解释不同类型的生物数据，包括DNA, RNA和蛋白质序列、蛋白质结构、基因表达以及生化途径。

数据采集的方法及原理？一、DNA测序一一全自动的链终止反应原理：DNA测序是采用全自动的链终止反应完成得，这一技术通过加入限量的双脱氧核苷酸来产生有特定终止碱基的嵌套DNA片段，共有四种反应，每个碱基分别带有不同的荧光标记，DNA片段通过聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，当每个片段移动到凝胶的末端时可以通过扫描仪读取序列。

二、基因组测序一一霰弹测序法、克隆重叠群的方法原理：霰弹测序法：随机打碎大DNA分子，通过很多测序反应来覆盖整个分子，完整的序列通过使用计算机搜索重叠区来重新拼接克隆重叠群的方法中，DNA片段用推理的方法亚克隆，并且进行系统的测序直到整个序列完成。

三、RNA测序一一生化实验、磁核共振谱（NMR）、质谱技术（MS）原理：对已改变的核酸进行化学识别四、蛋白质测序一一质谱技术原理：质谱技术可准确测定真空中离子分子质量/电荷比来计算精确的分子质量。

存储在GenBank中DNA序列的类型？DNA序列存储在GenBank等数据库中，一般可以分为3类：基因组DNA、cDNA、重组DNA 基因组测序的策略？完整基因组的测序，首先必须把基因组分成更小的片段，再对每个片段进行单独测序。

将短的读段拼接成基因组序列有两种策略。

1、霰弹测序法：随机打碎大DNA分子，通过很多测序反应来覆盖整个分子，完整的序列通过使用计算机搜索重叠区来重新拼接，这个方法可以快速产生大量的序列数据，但是填补最后gap（空位）时比较困难，这个过程称为结束阶段。