动物所研究生生物信息学考试笔记整理

生物信息学的应用

生物信息蕴藏的巨大的经济价值, 大量的生物信息公司应运而生

生物信息在基因组分析中的应用

序列片断的拼接；可能基因的寻找；基因功能的预测，特别是多基因；结构的分析与预测（三级结构与功能）；功能基因组和蛋白质组；代谢过程；分子进化

3.新药开发

Bioinformatics Features

1. Biological molecule，生物大分子的生物学

2. Molecular information研究生物大分子的分子信息

3. Informatics techniques需要利用计算机科学辅助

4. Organize生物信息学的研究是建立在对这些相关的信息组织归纳

5. Large-scale建立在大量的大规模的生物大分子信息积累基础上

主要研究内容：

1、碱基序列比对（Alignment）。是生物信息学的基础问题。

2、蛋白分子结构预测与比对。包括2级和3级结构

基因信息与非编码区分析和DNA信息研究，是最重要的课题之一。

6、分子进化和比较基因组学，其他。序列重叠群（Contigs）装配。遗传密码的起源。基于结构的药物设计。如基因表达浦分析，代谢网络分析；基因芯片设计和蛋白质组学数据分析等，

PAM：为了得到氨基酸的打分矩阵，最常用的办法是统计自然界中各种氨基酸残基的相互替换率。PAM是基于通过统计相似序列比对中的替换发生率来得到的，打分矩阵，亦称point accepted mutation matrix.替换频繁，打分优惠；反之罚分。

PAM-1: 1% divergence in a protein (one amino acid replacement per hundred

PAM250: (250 substitutions per hundred residues) only one amino acid in five remains unchanged and the percent divergence has increased to roughly 80%.

PAM1000: 1000 substitutions per hundred residues

相对突变率（relative mutability)：一个氨基酸被其他氨基酸替换的概率。

相对替换率：一个氨基酸被其他氨基酸替换的概率。某种氨基酸被其他氨基酸替换的次数；如Aij: Acm:甲硫氨酸被半胱氨酸替换的次数。

分子时钟 (molecular clock)

在长期的进化过程中,有着相似的功能约束的位点的分子进化速率几乎完全一致,蛋白质同系物的替换率过了千百万年也能保持恒定,因此可将氨基酸的变异积累比作分子时钟。

自然选择会减少导致生物体生存和繁衍能力下降的基因变化。相对重要的基因在进化过程中，自然选择压力大，趋向于非常缓慢地积累变化。这个现象称为功能约束。

其中，改变核苷酸编码序列但不影响蛋白质的氨基酸序列，这样的变化称为同义替换。而碱基的变化则会改变蛋白质的氨基酸序列，因而成为异义替换。

受到功能约束的影响。同义(伪基因)的替换率(Ks)，通常被认为能较好的反应出基因组突变的实际速率，因为它们没有，或有较少的自然选择压力。而异义替换速率(Ka)收到自然选择的压力，相比同义(伪基因)的替换率(Ks)较低。

假设其n年一代，4*1000*n

课后练习2.7

JuKes-Cantor

在替换经常出现的地方，某些位点就可能会发生多次替换，JuKes-Cantor模型能为计算单个位点可能出现多次替换时每个位点的实际替换数目(K)提供有用的依据。