生物信息学讲义序列特征分析PPT资料.ppt

1、原核生物基因结构：一个完整的原核基因结构是从基因的一个完整的原核基因结构是从基因的一个完整的原核基因结构是从基因的一个完整的原核基因结构是从基因的5555端启动子区域开端启动子区域开端启动子区域开端启动子区域开始，到始，到始，到始，到3333端终止区域结束。基因的转录开始位置由转录起始端终止区域结束。基因的转录开始位置由转录起始位点确定，转录过程直至遇到转录终止位点结束，转录的内位点确定，转录过程直至遇到转录终止位点结束，转录的内位点确定，转录过程直至遇到转录终止位点结束，转录的内位点确定，转录过程直至遇到转录终止位点结束，转录的内容包括容包括容包括容包括5555端非翻译区、开放阅读框及端非翻

2、译区、开放阅读框及端非翻译区、开放阅读框及端非翻译区、开放阅读框及3333端非翻译区。基因翻端非翻译区。基因翻译的准确起止位置由起始密码子和终止密码子决定，翻译的译的准确起止位置由起始密码子和终止密码子决定，翻译的译的准确起止位置由起始密码子和终止密码子决定，翻译的译的准确起止位置由起始密码子和终止密码子决定，翻译的对象即为介于这两者之间的开放阅读框对象即为介于这两者之间的开放阅读框对象即为介于这两者之间的开放阅读框对象即为介于这两者之间的开放阅读框ORFORFORFORF。操纵子模型结构操纵子模型结构 原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机

3、制实现的。所谓操纵子通常由调节基因、启动子、操纵基因以及所谓操纵子通常由调节基因、启动子、操纵基因以及所谓操纵子通常由调节基因、启动子、操纵基因以及所谓操纵子通常由调节基因、启动子、操纵基因以及2 2 2 2个以上个以上个以上个以上的编码序列（结构基因）在原核生物基因组中成簇串联组成。的编码序列（结构基因）在原核生物基因组中成簇串联组成。其中结构基因的表达受到操纵基因的调控。调节基因能产生其中结构基因的表达受到操纵基因的调控。调节基因能产生作用于操纵基因的阻遏物（一种蛋白质），操纵基因靠近它作用于操纵基因的阻遏物（一种蛋白质），操纵基因靠近它作用于操纵基因的阻遏物（一种蛋白质），操纵基因靠近它

4、作用于操纵基因的阻遏物（一种蛋白质），操纵基因靠近它所控制的结构基因，阻遏物与操纵基因的结合能阻止结构基所控制的结构基因，阻遏物与操纵基因的结合能阻止结构基所控制的结构基因，阻遏物与操纵基因的结合能阻止结构基所控制的结构基因，阻遏物与操纵基因的结合能阻止结构基因的转录。因的转录。真核生物基因结构：一个完整的真核生物基因，不但包括编码区域，还包括一个完整的真核生物基因，不但包括编码区域，还包括一个完整的真核生物基因，不但包括编码区域，还包括一个完整的真核生物基因，不但包括编码区域，还包括5555端和端和端和端和3333端两侧长度不等的特异性序列，虽然这些序列不编端两侧长度不等的特异性序列，虽然这

5、些序列不编端两侧长度不等的特异性序列，虽然这些序列不编端两侧长度不等的特异性序列，虽然这些序列不编码氨基酸，却在基因表达的过程中起着重要的作用。所以，码氨基酸，却在基因表达的过程中起着重要的作用。所以，严格的严格的严格的严格的“基因基因基因基因”这一术语的分子生物学定义是：产生一条多这一术语的分子生物学定义是：产生一条多肽链或功能肽链或功能肽链或功能肽链或功能RNARNARNARNA所必须的全部核苷酸序列。所必须的全部核苷酸序列。二、蛋白质结构二、蛋白质结构 蛋白质是一种生物大分子，蛋白质中相邻的氨基蛋白质是一种生物大分子，蛋白质中相邻的氨基蛋白质是一种生物大分子，蛋白质中相邻的氨基蛋白质是一

6、种生物大分子，蛋白质中相邻的氨基酸通过肽键形成一条伸展的肽链，这条链称为蛋白质酸通过肽键形成一条伸展的肽链，这条链称为蛋白质酸通过肽键形成一条伸展的肽链，这条链称为蛋白质酸通过肽键形成一条伸展的肽链，这条链称为蛋白质的一级结构，不同蛋白质其肽链的长度不同，肽链中的一级结构，不同蛋白质其肽链的长度不同，肽链中的一级结构，不同蛋白质其肽链的长度不同，肽链中的一级结构，不同蛋白质其肽链的长度不同，肽链中不同氨基酸的组成和排列顺序也各不相同。肽链上的不同氨基酸的组成和排列顺序也各不相同。肽链上的氨基酸残基形成局部的二级结构，各种二级结构在空氨基酸残基形成局部的二级结构，各种二级结构在空氨基酸残基形成局

7、部的二级结构，各种二级结构在空氨基酸残基形成局部的二级结构，各种二级结构在空间卷曲折叠形成特定的三维空间结构。有的蛋白质由间卷曲折叠形成特定的三维空间结构。有的蛋白质由多条肽链组成，每条肽链称为亚基，亚基之间又有特多条肽链组成，每条肽链称为亚基，亚基之间又有特多条肽链组成，每条肽链称为亚基，亚基之间又有特多条肽链组成，每条肽链称为亚基，亚基之间又有特定的空间关系，称为蛋白质的四级结构。定的空间关系，称为蛋白质的四级结构。蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构决定二级结构蛋白质的一级结构决定二级结构蛋白质的一级结构决定二级结构蛋白质的一级结构决定二级结构蛋白质的二级结构决定三级结构蛋白

8、质的二级结构决定三级结构蛋白质的二级结构决定三级结构蛋白质的二级结构决定三级结构 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构H H H H表示螺旋表示螺旋表示螺旋表示螺旋 E E E E表示折叠表示折叠表示折叠表示折叠 B B B B表示表示表示表示桥桥桥桥G G G G表示表示表示表示3-3-3-3-螺旋螺旋螺旋螺旋 I I I I表示表示表示表示螺旋螺旋螺旋螺旋 T T T T表示氢键转角表示氢键转角表示氢键转角表示氢键转角S S S S代表转向代表转向代表转向代表转向 蛋白质空间结构蛋白质空间结构 蛋白质的生物学功能在很大蛋白质的生物学功能在很大蛋白质的生物学功能在很大蛋白质的生物学功能在很大 程

9、度上取决于蛋白质的空间结构，程度上取决于蛋白质的空间结构，程度上取决于蛋白质的空间结构，程度上取决于蛋白质的空间结构，但蛋白质的空间结构又取决于蛋白但蛋白质的空间结构又取决于蛋白但蛋白质的空间结构又取决于蛋白但蛋白质的空间结构又取决于蛋白 质一级结构中的氨基酸组成和排列质一级结构中的氨基酸组成和排列质一级结构中的氨基酸组成和排列质一级结构中的氨基酸组成和排列 顺序，蛋白质结构构象多样性导致顺序，蛋白质结构构象多样性导致顺序，蛋白质结构构象多样性导致顺序，蛋白质结构构象多样性导致 了不同的生物学功能。蛋白质分子了不同的生物学功能。蛋白质分子只有处于它自己特定的空间结构情况下，才能获得它特定的生只

10、有处于它自己特定的空间结构情况下，才能获得它特定的生只有处于它自己特定的空间结构情况下，才能获得它特定的生只有处于它自己特定的空间结构情况下，才能获得它特定的生物活性，空间结构稍有破坏，就很可能会导致蛋白质生物活性物活性，空间结构稍有破坏，就很可能会导致蛋白质生物活性物活性，空间结构稍有破坏，就很可能会导致蛋白质生物活性物活性，空间结构稍有破坏，就很可能会导致蛋白质生物活性的降低甚至丧失，因为它们的特定的结构允许它们结合特定的的降低甚至丧失，因为它们的特定的结构允许它们结合特定的的降低甚至丧失，因为它们的特定的结构允许它们结合特定的的降低甚至丧失，因为它们的特定的结构允许它们结合特定的配体分子

11、。知道了基因密码，科学家们可以推演出组成某种蛋配体分子。知道了基因密码，科学家们可以推演出组成某种蛋白质的氨基酸序列，却无法绘制蛋白质空间结构。因而，揭示白质的氨基酸序列，却无法绘制蛋白质空间结构。因而，揭示人类每一种蛋白质的空间结构，已成为后基因组时代的制高点，人类每一种蛋白质的空间结构，已成为后基因组时代的制高点，人类每一种蛋白质的空间结构，已成为后基因组时代的制高点，人类每一种蛋白质的空间结构，已成为后基因组时代的制高点，这也是结构基因组学的基本任务。这也是结构基因组学的基本任务。对对对对DNADNADNADNA序列和蛋白质序列进行序列特征分析，序列和蛋白质序列进行序列特征分析，序列和蛋

12、白质序列进行序列特征分析，序列和蛋白质序列进行序列特征分析，能够使我们从分子层次上了解基因的结构特点，能够使我们从分子层次上了解基因的结构特点，能够使我们从分子层次上了解基因的结构特点，能够使我们从分子层次上了解基因的结构特点，了解与基因表达调控相关的信息，了解了解与基因表达调控相关的信息，了解了解与基因表达调控相关的信息，了解了解与基因表达调控相关的信息，了解DNADNADNADNA序列与序列与序列与序列与蛋白质序列之间的编码，了解蛋白质序列与蛋白蛋白质序列之间的编码，了解蛋白质序列与蛋白蛋白质序列之间的编码，了解蛋白质序列与蛋白蛋白质序列之间的编码，了解蛋白质序列与蛋白质空间结构之间的关系

13、和规律，为进一步研究了质空间结构之间的关系和规律，为进一步研究了质空间结构之间的关系和规律，为进一步研究了质空间结构之间的关系和规律，为进一步研究了解蛋白质功能与蛋白质结构之间的关系提供理论解蛋白质功能与蛋白质结构之间的关系提供理论解蛋白质功能与蛋白质结构之间的关系提供理论解蛋白质功能与蛋白质结构之间的关系提供理论依据。依据。第二节第二节 DNA序列特征分析序列特征分析Section 2Section 2 Analysis of DNA Sequence CharacteristicsAnalysis of DNA Sequence Characteristics 分析分析分析分析DNADNA序列，除了进行序列比对之外，更重要的工作序列，除了进行序列比对之外，更重要的工作序列，除了进行序列比对之外，更重要的工作序列，除了进行序列比对之外，更重要的工作是从序列中找到基因及其表达调控信息。寻找基因的工作有是从序列中找到基因及其表达调控信息。