习题课_20101021.ppt

生命科学与技术学院阎爱侠,习题课,第1章分子生物学和生物化学,1.2按5到3的顺序写出下列核苷酸的互补序列：5-GGATCGTAGCCTA-33-CCTAGCATCGGAT-53-CCUAGCAUCGGAU-51.3图示分子生物学中的中心法则，并注明相应于转录和翻译的各个步骤及相关的重要的酶,（复制）,（转录）,1.3,转录：RNA聚合酶（识别转录起始，催化RNA的合成）。原核生物与真核生物的RNA聚合酶不同，真核生物的RNA聚合酶分三类。翻译：肽酰转移酶：是催化肽键形成的酶。在蛋白质合成过程中，它催化核糖体A位tRNA上末端氨基酸的氨基与P位肽酰-tRNA上氨基酸的羧基间形成肽键。其结果,使A位的氨酰-tRNA上的多肽延长了一个氨基酸,而P位的氨酰-tRNA形成脱氨酰-tRNA。移位酶：催化P位的氨酰-tRNA从核糖体的A位移到P位这一过程,1.4含有羟基的有机分子叫做醇，你认为醇是亲水性还是疏水性的？为什么？由于乙醇中的碳氧共价键的极性导致电荷的轻微分离，使氧带有负电，碳带正电，使其表面具有能与水形成氢键的带正电的区域和带负电的区域，从而具有亲水性。而R基团是脂肪性基团，具有疏水性。,1.5观察图1.5（b）中氨基酸R基团的化学结构，指出亲水性氨基酸R基团中的哪个（些）原子通常不在非极性R基团中出现。所有亲水性氨基酸的R基团含有氧、氮或硫，而非极性氨基酸通常不含有这些原子（甲硫氨酸的R基团含有硫，色氨酸的R基团含有氮是例外）,1.6假设4中核苷酸的出现频率相同，那么在一个DNA分子中随机发现问题1.2中的核苷酸序列的可能性是多少？(1/4)13=1.5*10-81.7在一个包含30亿碱基对的基因组中，为了使一个DNA序列偶然出现不超过一次，其长度最少需要多长？假设4种核苷酸出现频率相同，则有,n16,1.8说出基因表达的正调控和负调控的不同。根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）的应答，可分为：正转录调控负转录调控,激活蛋白,正转录调控,负转录调控,正转录调控,如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控正转录调控。,激活蛋白,正转录调控,负转录调控,负转录调控,在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控负转录调控。,1.9若一条RNA序列5-AUGGGAUGUCGCCGAAAC-3被核糖体翻译，将形成怎样的氨基酸序列？若将第一个核苷酸删掉而将另一个A加到RNA序列的3端，又将形成怎样的氨基酸序列。1.met-gly-cys-arg-arg-asn2.trp-asp-val-ala-glu-thr,1.10一条环状DNA序列长为4000bp，用限制酶EcoR切成3000bp和1000bp两段；另一种限制酶BamHI将同一DNA分子切成2500bp、1200bp和300bp3段。当用两种酶同时切割时，产生如下5条片段：1600bp、1200bp、900bp、200bp、100bp。根据以上信息做出该环状DNA分子的限制酶图谱。,(1),(2),(3),1.11cDNA文库与基因组文库有什么不同？cDNA：以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA。与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。基因组文库：将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段，并与合适的载体重组后导入宿主细胞进行克隆。这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段的集合，即基因组文库，它包含了该生物的所有基因。,对真核细胞来说，从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同，基因组DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因，而从cDNA文库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA。,第2章数据库搜索与两两比对,2.2在图纸上绘出以下两条序列的简单点阵图。将序列沿各自坐标轴放置，为每个相同核苷酸对在图上画上圆点：GCTAGTCAGATCTGACGCTAGATGGTCACATCTGCCGC,2.3对于问题2.2中的两条序列，在使用长度为4的滑动窗口，并设定阈值为3个核苷酸时，绘出相应的点阵图。这个点阵图是否揭示了一些两序列的相似区域？,2.4为以下序列比对确定比对得分：（1）全局比对：匹配得分=+1，失配得分=0，空位罚分=-1TGTACGGCTATATC-CGCCT-TA匹配得分：7失配得分：0空位罚分：-3,总比对得分：4,（2）全局比对：匹配得分=+1，失配得分=0，空位罚分=-1-TCTGTACGCGATCATGTTAGC-GTCCGATAT-A-匹配得分：8失配得分：0空位罚分：-7,总比对得分：1,（3）全局比对：匹配得分=+1，失配得分=-1，起始罚分=-2，长度罚分=-1AGATAGAAACTGATATATAAGA-A-A-ACAGAGT-匹配得分：9失配得分：-3起始罚分：-8长度罚分：-7,总比对得分：-9,（4）全局比对：匹配得分=+1，失配得分=-1，起始罚分=-2，长度罚分=-1AGATAGAAACTGATATATAAG-AAAACAGAGT-匹配得分：8失配得分：-4起始罚分：-4长度罚分：-7,总比对得分：-7,（5）准全局比对：匹配得分=+1，失配得分=-1，起始罚分=-2，长度罚分=-1AGATAGAAACTGATATATAAG-AAAACAGAGT-匹配得分：8失配得分：-4起始罚分：-2长度罚分：-3,总比对得分：-1,2.5利用Needleman和Wunsch动态规划算法，为以下两条序列建立部分比对打分表，打分参数如下：匹配得分=+1，失配得分=0，空位罚分=-1。ACAGTCGAACGACCGTCCG,最优全局比对为：ACAGTCGAACGACCGTC-CG,3,4,5,3,-1,2.6使用与问题2.5相同的打分参数，通过改进的Needleman与Wunsch算法为问题2.5中的两条序列计算最优的准全局比对。ACAGTCGAACGACCGTCCG,最优准全局比对为：ACAGTCGAACGACCGTCCG-,5,5,5,2.7利用Smith-Waterman算法，为以下两条序列的局部比对建立部分比对打分表：ACGTATCGCGTATAGATGCTCTCGGAAA,局部比对为：TCGCGTATATCTCGGAAA,第4章基于距离的系统发生分析,4.3画出相应于标准Newick格式(A,B)C)(D,E)F的系统发生树。,A,B,C,D,E,F,4.4画出4个物种ABCD所有可能的无根树和有根树,有根树,有根树,有根树,4个物种三种可能的无根树,4.5在8个物种所有可能的有跟系统发生树中，随机抽取一棵树是反映真实关系的树的可能性是多少？从这些无中所有可能的无根系统发生树中，随机选择一刻正确的树的可能性比前一种情况是大还是小？有根数：NR=(28-3)!/28-2(8-2)!=135135可能性：PR=1/135135无根树：NU=(28-5)!/28-3(8-3)!=10395可能性：PU=1/10395PU/PR=13,4.8用UPGMA重建系统发生树，距离矩阵如下：,最小,最小,最小,C,4.9用问题4.8提供的同一个距离矩阵，并且假设物种D是外部参考物种，用距离变换法重建系统发生树。,C,E,D,4.10用问题4.8提供的同一个距离矩阵，并且假设物种E是外部参考物种，用距离变换法重建系统发生树。,C,D,E,第5章基于特征的系统发生分析,5.1下面的比对中哪些位点在简约分析中是信息位点？有多少位点是不变位点？,有4个信息位点，28个不变位点,5.2画出4个物种的3棵不同的无根树。这4个物种在某位置上的核苷酸分别是T、T、C、和C，为每个内部节点推断出的祖先序列标出最可能的候选核苷酸。,T,T,T,C,C,C,T,T,T(C),T(C),C,C,5.3上面的问题中，3棵可能的无根树中有几棵是一样简约的（因为它们有最小替换数）？有几棵树的替换数是2？有大于2个替换的树吗？,T,T,T,C,C,C,T,T,T(C),T(C),C,C,5.4画出描述6条序列之间进化关系的105棵可能无根树的无根树中的任意3棵。如果外部节点是G、G、A