1、1生物信息學(xué)Bioinformatics2重要通知:下次課在機(jī)房上課下次課在機(jī)房上課, ,請自己準(zhǔn)備好請自己準(zhǔn)備好上網(wǎng)帳號上網(wǎng)帳號: :內(nèi)容內(nèi)容: : 數(shù)據(jù)庫資源檢索數(shù)據(jù)庫資源檢索時間時間: :下周一下周一(9(9月月2626日日) ) 晚上晚上1919：00-2100-21：0000地點地點: :生科樓生科樓B2017B20173復(fù)習(xí)復(fù)習(xí):n細(xì)胞細(xì)胞n蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)n核酸核酸4Questions:1. 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)有哪些？蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)有哪些？2. TSS,外顯子和內(nèi)含子的概念。外顯子和內(nèi)含子的概念。3. 如何判斷起始密碼子和終止密碼子？如何判斷起始密碼子和終止密碼子？內(nèi)含子？內(nèi)含子？5請畫

2、出示意圖請畫出示意圖:1. 1. 中心法則中心法則2. 2. 真核生物基因的一般結(jié)構(gòu)真核生物基因的一般結(jié)構(gòu)6核酸核酸 復(fù)制 DNA 轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄 復(fù)制 RNA 蛋白質(zhì) 翻譯 調(diào)控7TATA盒盒 翻譯起始翻譯起始植物植物C/GAANNATGG動物動物A/GNNATGG 各內(nèi)含子各內(nèi)含子加加poly(A)信號信號植物植物 G/AATAA1-3動物動物 AATAAA 終止密碼子終止密碼子 各個外顯子各個外顯子 加帽位點加帽位點 5m7GpppNp 5端端 TSS 3端端 AGGA或或 CAAT盒盒 起始密碼子起始密碼子 真核生物基因的結(jié)構(gòu)：真核生物基因的結(jié)構(gòu)：Promotor2000bpUTRUTR

3、8轉(zhuǎn)錄翻譯Promotor2000bpUTRUTR91011提綱提綱:n模式生物測序模式生物測序n3大核酸數(shù)據(jù)庫大核酸數(shù)據(jù)庫n蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫12提綱提綱:n模式生物測序模式生物測序n3大核酸數(shù)據(jù)庫大核酸數(shù)據(jù)庫n蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫1314humanArabidopsisThermotoga maritimaEscherichia coliBuchnerasp. APSRickettsia prowazekiiUreaplasma urealyticumBacillus subtilisDrosophila melanogasterThermoplasma acidophilumP

4、lasmodium falciparumHelicobacter pylori mouseCaenorhabitis elegansratBorrelia burgorferiBorrelia burgorferiAquifex aeolicusNeisseria meningitidis Z2491Mycobacterium tuberculosis 15模式生物基因組計劃模式生物基因組計劃 酵母、線蟲、果蠅、細(xì)菌、擬南芥、人類、水酵母、線蟲、果蠅、細(xì)菌、擬南芥、人類、水稻等共約稻等共約已完成，已完成，正在進(jìn)行。目前總量已正在進(jìn)行。目前總量已達(dá)達(dá)堿基對！堿基對！ 162001年年2月月15日

5、日Nature封面封面2001年年2月月16日日Science封面封面17又一次成功！又一次成功！ 水稻基因研究水稻基因研究引言18我國自主產(chǎn)權(quán)的全基因組測序計劃我國自主產(chǎn)權(quán)的全基因組測序計劃水稻水稻 (2002)家雞家雞 (2004)家蠶家蠶 (2007)家豬家豬 (2009)大熊貓大熊貓 (2010)virusesplasmidsbacteriafungiplantsalgaeinsectsmollusksreptilesbirdsmammalsGenome sizes in nucleotide pairs (base-pairs)10410810510610710111010109bo

6、ny fishamphibians20 不具有細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)，僅由核酸和蛋白質(zhì)構(gòu)成；不具有細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)，僅由核酸和蛋白質(zhì)構(gòu)成； 如：人艾滋病毒如：人艾滋病毒HIVHIV、SARSSARS冠狀病毒冠狀病毒 體積小，體積小，1010300300nmnm； 嚴(yán)格的專性細(xì)胞內(nèi)寄生；嚴(yán)格的專性細(xì)胞內(nèi)寄生； 對抗生素不敏感。對抗生素不敏感。電子顯微鏡下的電子顯微鏡下的SARS冠狀病毒冠狀病毒100nm21Escherichia coli大腸桿菌大腸桿菌大腸桿菌是研究得最為詳盡的一個模式生物。這種大腸桿菌是研究得最為詳盡的一個模式生物。這種只有只有1.61.6微米長的、可以迅速繁殖的單細(xì)胞原核生物，微米長的、

7、可以迅速繁殖的單細(xì)胞原核生物，已經(jīng)成為實驗室和基因工程的重要工具。已經(jīng)成為實驗室和基因工程的重要工具。Escherichia coli O157:H7Escherichia coli K1222Saccharomyces cerevisiae釀酒酵母釀酒酵母真菌界的單細(xì)胞真核生物，它的全基因組真菌界的單細(xì)胞真核生物，它的全基因組已在已在19961996年測定。年測定。23秀麗線蟲秀麗線蟲Caenorhabditis elegans一種透明的、生活在海灘泥沙中的小蟲。一種透明的、生活在海灘泥沙中的小蟲。 細(xì)胞數(shù)目一定：成蟲細(xì)胞數(shù)目只有細(xì)胞數(shù)目一定：成蟲細(xì)胞數(shù)目只有959959個，其中包括個，其中

8、包括302302個神經(jīng)元；個神經(jīng)元； 有有6 6條染色體，全基因組于條染色體，全基因組于19981998年測定，長年測定，長9.7Mb9.7Mb24Drosophila melanogaster果蠅果蠅繁殖很快、容易誘發(fā)變異的小昆蟲。繁殖很快、容易誘發(fā)變異的小昆蟲?？傞L達(dá)總長達(dá)1.81.8億核苷酸。億核苷酸。 25Arabidopsis thaliana擬南芥擬南芥?zhèn)€體生活周期只有個體生活周期只有6 6周的十字花科周的十字花科小草，是一種理想的模式植物。小草，是一種理想的模式植物。26Oryza sativa水稻水稻單子葉植物模式植物，單子葉植物模式植物，390-430MB390-430MB2

9、7 1個受精卵在個受精卵在24小時內(nèi)分裂到各種器官初具雛形的程度；小時內(nèi)分裂到各種器官初具雛形的程度；28 身體透明的小魚，生活周期約身體透明的小魚，生活周期約3個月，是研究脊椎動物發(fā)育個月，是研究脊椎動物發(fā)育過程的良好對象。過程的良好對象。29 基因組大小與人類相近，約基因組大小與人類相近，約30億個核苷酸對；億個核苷酸對；303132提綱提綱:n模式生物測序模式生物測序n3大核酸數(shù)據(jù)庫大核酸數(shù)據(jù)庫n蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫33主要的數(shù)據(jù)庫資源主要的數(shù)據(jù)庫資源核酸序列數(shù)據(jù)庫核酸序列數(shù)據(jù)庫主要有主要有GenBank, EMBL, DDBJ等等.蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫主要有主要有SWI

10、SS-PROT, PIR, TrEMBL等，等，蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫有有PDB, MMDB等，等，343 3大核酸數(shù)據(jù)庫大核酸數(shù)據(jù)庫基因組數(shù)據(jù)庫的相關(guān)背景?；蚪M數(shù)據(jù)庫的相關(guān)背景。主要的基因組數(shù)據(jù)庫資源。主要的基因組數(shù)據(jù)庫資源。重點介紹重點介紹GenBankGenBank35ATTGACTAPrimary vs. Derivative DatabasesACGTGCTTGACACGTGAATTGACTATATAGCCGACGTGCACGTGCACGTGCTTGACATTGACATTGACACGTGACGTGACGTGAATTGACTAATTGACTAATTGACTAATTGACTATA

11、TAGCCGTATAGCCGTATAGCCGTATAGCCGGenBankTATAGCCGTATAGCCGTATAGCCGTATAGCCGATGACATTGAGAATTATTCCGAGAATTCCGAGAATTATTCCGAGAATTCCSequencingCentersGAGAATTCCGAGAATTCCUniGeneRefSeqGenomeAssemblyLabsCuratorsAlgorithmsTATAGCCGAGCTCCGATACCGATGACAA36三大基因數(shù)據(jù)庫三大基因數(shù)據(jù)庫GenbankGenbank庫包含了所有已知的核酸序列和蛋白質(zhì)序列，以及與庫包含了所有已知的核酸序列和蛋白

12、質(zhì)序列，以及與它們相關(guān)的文獻(xiàn)著作和生物學(xué)注釋。它是由美國國立生物技術(shù)它們相關(guān)的文獻(xiàn)著作和生物學(xué)注釋。它是由美國國立生物技術(shù)信息中心信息中心(NCBI)建立和維護(hù)的。建立和維護(hù)的。NCBI的網(wǎng)址是：的網(wǎng)址是：。EMBL核酸序列數(shù)據(jù)庫核酸序列數(shù)據(jù)庫由歐洲生物信息學(xué)研究所由歐洲生物信息學(xué)研究所(EBI)維護(hù)的核酸序列數(shù)據(jù)構(gòu)成，查維護(hù)的核酸序列數(shù)據(jù)構(gòu)成，查詢檢索可以通過通過因特網(wǎng)上的序列提取系統(tǒng)詢檢索可以通過通過因特網(wǎng)上的序列提取系統(tǒng)(SRS)服務(wù)完成。服務(wù)完成。數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址是：數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址是：http:/www.ebi.ac.uk/embl/。DDBJ

13、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫日本日本DNA數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)倉庫(DDBJ)也是一個全面的核酸序列數(shù)據(jù)庫，也是一個全面的核酸序列數(shù)據(jù)庫，與與Genbank和和EMBL核酸庫合作交換數(shù)據(jù)。使用其主頁上提供核酸庫合作交換數(shù)據(jù)。使用其主頁上提供的的SRS工具進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和序列分析。工具進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和序列分析。DDBJ的網(wǎng)址是：的網(wǎng)址是：http:/www.ddbj.nig.ac.jp/。37GenBankPublicfreeAvailableviaInternetEMBL Data LibraryDDBJ (DNA Data Bank of Japan)三大基因數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系三大基因數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系38http:/ww

14、/http:/www.ddbj.nig.ac.jp/index-e.htmlhttp:/www.ebi.ac.uk/embl/39美國的核酸數(shù)據(jù)庫美國的核酸數(shù)據(jù)庫GenBankBanson,D.A. et al. (1998) Nucleic Acids Res. 26, 1-7從從1979年開始建設(shè)，年開始建設(shè)，1982年正式運(yùn)行；年正式運(yùn)行；4041 歐洲分子生物學(xué)實驗室的歐洲分子生物學(xué)實驗室的EMBL數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫也于庫也于1982年開始服務(wù)年開始服務(wù)42http:/www.ebi.ac.uk/embl/43http:/www.ddbj.nig.ac.jp

15、/index-e.html44日本于日本于1984年開始建立國家級的核酸年開始建立國家級的核酸數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫DDBJ，并于，并于1987年正式服務(wù)。年正式服務(wù)。45/http:/www.ddbj.nig.ac.jp/index-e.htmlhttp:/www.ebi.ac.uk/embl/4647The National Institutes of HealthLister HillNatcherBethesda, MD4849NCBI Web Traffic Users per day300,000200,000100,000400,0001

16、998 1999 2000 2001 200220032004500,000600,0002005Christmas and New Years Day5051525354提綱提綱:n模式生物測序模式生物測序n3大核酸數(shù)據(jù)庫大核酸數(shù)據(jù)庫n蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫5556主要的數(shù)據(jù)庫資源主要的數(shù)據(jù)庫資源核酸序列數(shù)據(jù)庫核酸序列數(shù)據(jù)庫主要有主要有GenBank, EMBL, DDBJ等等.蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫主要有主要有SWISS-PROT, PIR, TrEMBL等，等，蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫有有PDB, MMDB等，等，與基因組有關(guān)的數(shù)據(jù)庫還有與基因組有關(guān)的數(shù)據(jù)庫還有dbEST

17、, OMIM等，等，5758 1. 1. 由美國由美國NCBINCBI翻譯自翻譯自GenBankGenBank的的DNADNA序列序列(1984(1984年年) )； 2. 2. 在在EMBLEMBL和和GenBankGenBank數(shù)據(jù)庫上均建立了鏡像站點；數(shù)據(jù)庫上均建立了鏡像站點； 3. 3. 數(shù)據(jù)依據(jù)注釋的質(zhì)量分為數(shù)據(jù)依據(jù)注釋的質(zhì)量分為4 4類。類。 網(wǎng)址：網(wǎng)址： 分類名稱分類名稱(Name)說明說明(Comment)記錄數(shù)記錄數(shù)(Number of entries)PIR1已分類、已注釋已分類、已注釋(Classified and annotated)13572PIR2已注釋已注釋(An

18、notated)69368PIR3未核實未核實(Unverified)7508PIR4未翻譯未翻譯(Unencoded or untranslated)1965960616263主要的數(shù)據(jù)庫資源主要的數(shù)據(jù)庫資源核酸序列數(shù)據(jù)庫核酸序列數(shù)據(jù)庫主要有主要有GenBank, EMBL, DDBJ等等.蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫主要有主要有SWISS-PROT, PIR, TrEMBL等，等，蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫有有PDB, MMDB等，等，與基因組有關(guān)的數(shù)據(jù)庫還有與基因組有關(guān)的數(shù)據(jù)庫還有dbEST, OMIM等，等，64 1. 1. 目前最主要的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫；目前最主要的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫； 2. 19702. 1970年代建立，美國年代建立，美國BrookhavenBrookhaven國家實驗室維護(hù)管國家實驗室維護(hù)管理理; ; 3. 1988 3. 1988年，由美國年，由美國RCSB(research collaboratoryRCSB(research collaboratory for structural biology)for struc