序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析

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1、第四章序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学8/26/20211主要内容生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学第一节、序列相似性比较第二节、系统发育分析8/26/20212生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学第一节、序列相似性比较一、序列相似性比较简介二、序列相似性比较基础知识三、两个序列相似性比较方法四、两个序列相似性比较软件与操作五、多个序列相似性比较软件与操作8/26/20213生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子

2、进化分析吉林大学一、序列相似性比较简介1、序列比较的根本任务是：发现序列之间的相似性辨别序列之间的差异2、目的：相似序列相似的结构，相似的功能判别序列之间的同源性推测序列之间的进化关系8/26/20214生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学3、序列比较的理论基础：进化学说一、序列相似性比较简介进化分歧进化趋同直向同源（orthologous)：不同种属的同源序列，是基因复制的结果。如：α血红素和β血红素。共生同源（paralogous)：同一种属的同源序列，是物种行成的结果。如：人和鼠的α血红素。8/26/20215生物信息学

3、第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学4、序列比较的基本操作是：比对（align）是指这两条序列中各个字符的一种一一对应关系，或字符对比排列。序列的比对是一种关于序列相似性的定性描述，它反映在什么部位两条序列相似，在什么部位两条序列存在差别。最优比对揭示两条序列的最大相似程度，指出序列之间的根本差异。一、序列相似性比较简介8/26/20216生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学（1）假设有两条长度相近的、来自同一个字母表的序列，它们之间非常相似，仅仅是有一些细微的差别，例如字符的插入、字符的删除和字符替换，要求

4、找出这两条序列的差别。这种操作实际应用比较多，例如，有两个实验室同时测定某个基因的DNA序列，其结果可能不一样，需要通过序列比较来比较实验结果。5、序列比较可以分为四种基本情况（2）假设有两条序列，要求判断是否有一条序列的前缀与另一条序列的后缀相似，如果是，则分别取出前缀和后缀。该操作常用于大规模DNA测序中序列片段的组装。一、序列相似性比较简介8/26/20217生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学（3）假设有两条序列，要求判断其中的一条序列是否是另一条序列的子序列。这种操作常用于搜索特定的序列模式。（4）假设有两条序列，要求

5、判断这两条序列中是否有非常相似的子序列。这种操作可用于分析保守序列。一、序列相似性比较简介8/26/20218生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学二、序列相似性比较基础知识1、字符串的操作2、编辑距离3、打分矩阵8/26/20219生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学二、序列相似性比较基础知识1、字符串的操作特定的符号—代表字母表A*—代表由字母表A中字符所形成的一系列有限长度序列或字符串或序列的集合a、b、c—代表单独的字符s、t、u、v—代表A*中的序列

6、s

7、—代表序列s的长度8/26

8、/202110生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学二、序列相似性比较基础知识1、字符串的操作为了说明序列s子序列和s中单个字符，在s中各字符之间用数字标明分割边界例如，设s=ACCACGTA，则s可表示为0A1C2C3A4C5G6T7A88/26/202111生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学二、序列相似性比较基础知识1、字符串的操作S的子序列与子串S的子序列：选取s中的某些字符（或删除s中的某些字符）而形成s的子序列例如：TTT是ATATAT的子序列。S的子串：是由s中相继的字符所组成。例如：T

9、AC是AGTACA的子串，但不是TTGAC的子串（是子序列）。子串是子序列子序列不一定是子串8/26/202112生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学二、序列相似性比较基础知识2、编辑距离GCATGACGAATCAGTATGACAAACAGCGCATGACGAATCAGTATGAC-AAACAGC定性的描述定量的数值相似度距离8/26/202113生物信息学第四章:序列的同源比较及分子系统学和分子进化分析吉林大学二、序列相似性比较基础知识2、编辑距离两条序列的相似程度的定量计算相似度，它是两个序

10、列的函数，其值越大，表示两个序列越相似两个序列之间的