西安交大-生物信息学实验报告2

西安交通大学实验报告
课程生物信息学实验名称双序列比对
系别实验日期年月日
专业班级组别_______ 实验报告日期年月日
姓名学号报告退发 ( 订正、重做 )
同组人_________________________________ 教师审批签字
实验目的：1、练习使用动态规划算法进行双序列比对；
2、理解打分矩阵和参数对；
3、双序列比对结果的影响；
4、理解动态规划算法的原理。

实验步骤：
1、RNP1 和RNP2 是否得到比对（选择至少三个（差别大的）空位罚分和延伸值来进行
比对）
/Tools/psa/emboss_needle/
图1,空位罚分为10分，延伸度0.5, 图2,空位罚分5分，延伸度0.4,
结果：比对成功结果：比对成功
图3，空位罚分1分，延伸度0.2,结果：比对成功
2、a.算法找到了RNP1 和 RNP2 的正确比对如下图。

b. 当空位开启罚分高时，结果发生什么变化
图2-1 空位罚分10，延伸度0.5时的比对结果如下图：
图2-2 空位罚分25，延伸度0.5时的比对结果如下：
对比两图可发现，当延伸度维持0.5不变，空位罚分由10上升到25，其比对结果未发生明显变化,当延伸度维持1和2同样操作后仍未发生明显变化。

当开启高空位罚分时，应该出现的结果是，两条序列的比对中间隔空位数变多，但在实验中的结果没有差别，这可能是由于比对的两条序列同源性太高所致。

C、当空位延伸罚分高时，结果发生什么变化
图2-3 空位罚分为1，延伸度罚分为0.5时，比对结果如下：
图2-4 空位罚分为1，延伸罚分为5时，结果如下：
对比两图可发现，当空位罚分为1时，延伸度罚分由0.5上升到5时，结果同样无明显变化。

当开启高空位延伸罚分时，应该的结果是，两条序列中出现的连续空位数变多，但在实验中的结果没有差别，这可能仍是由于比对的两条序列同源性太高所致。

d. 为什么k 个连续的空位罚分要小于k 个间隔的空位罚分
答：在两条序列的比对过程中，如果一条序列发生了一个或多个字符的连续删除演化事件[11],那么必然会在另一条序列中出现一个或多个字符的连续插入与删除,随之产生了相应的空位罚分规则[12].因为在连续的插入与删除事件中,可将多个字符的插入与删除看成是一个进化过程,因此其进化的难易程度就比多个字符的单独插入与删除的难度小得多,按照这种进化推理,我们很容易得出其空位罚分规则: w=K+k×(L-1)
其中K为开放空位罚分,k为扩展空位罚分,L为空位长度.参数k<K,这样对于连续空位的罚分就相应的降低了.
3、使用PAM250 矩阵重复上述过程，比对结果是否发生变化
/Tools/psa/emboss_water/
↓
图3-1，空位罚分为10，延伸度罚分为0.5 图3-2 空位罚分为5，延伸度罚分为0.4
结果：比对成功结果：比对成功
图3-3 空位罚分1，延伸度罚分0.2，结果：比对成功
比对结果有部分变化。

4a. RNP1 和RNP2 是否在局部比对中得到比对？
答：RNP1 和RNP2 在局部比对中比对成功。

b. 局部比对的生物学意义是什么？
答：局部相似性比对的生物学基础是蛋白质功能位点往往是由较短的序列片段组成的，这些部位的序列具有相当大的保守性，尽管在序列的其它部位可能有插入、删除或突变。

此时，局部相似性比对往往比整体比对具有更高的灵敏度，其结果更具生物学意义
c. 为什么在这种比对中我们选择局部比对而不是全局比对？
答：局部相似性比对往往比整体比对具有更高的灵敏度，其结果更具生物学意义。

5. 比对结果发生了什么变化？
答：从3的图中可以看出，在同一个打分矩阵下，比对结果基本没有差别；在不同的打分矩阵下，比对结果也基本无区别，但得分有所变化。

实验总结
本次试验，加深了我对序列比对的一些知识的理解，特别是动态规划算法。

通过比较采用不同的打分矩阵，以及设置不同的参数（如空位罚分等），为我们在后续的工作中，选取更优的比对方法奠定基础。