核酸序列的一般分析流程
核酸检测八步法流程图
核酸检测八步法流程图一、概述。
核酸检测是一种常见的生物检测方法，通过检测样本中的核酸序列来确定是否存在特定的病原体。
核酸检测的流程通常包括样本采集、提取核酸、反转录、扩增、检测、结果分析等步骤。
本文将详细介绍核酸检测的八步法流程图，并对每个步骤进行详细说明，以便读者能够全面了解核酸检测的流程。
二、样本采集。
样本采集是核酸检测的第一步，样本可以是血液、唾液、鼻咽拭子等。
在采集样本时，需要注意采集器具的清洁和采集方法的正确性，以避免样本受到外界污染或者损坏。
三、核酸提取。
核酸提取是将样本中的核酸分离出来的过程，常用的方法有酚氯仿法、磁珠法等。
在提取核酸时，需要注意提取试剂的使用方法和离心等步骤的操作规范，以确保提取到高质量的核酸。
四、反转录。
反转录是将RNA转换成cDNA的过程，通常使用反转录酶进行反应。
在反转录过程中，需要注意反转录试剂的配置和反应条件的控制，以确保反转录的效率和准确性。
五、核酸扩增。
核酸扩增是将核酸序列扩增成足够浓度的过程，常用的方法有PCR、RT-PCR等。
在核酸扩增过程中，需要注意扩增试剂的配置和扩增条件的控制，以确保扩增的准确性和灵敏度。
六、检测。
检测是对扩增后的核酸进行检测的过程，常用的方法有凝胶电泳、实时荧光定量PCR等。
在检测过程中，需要注意检测试剂的使用方法和检测条件的控制，以确保检测结果的准确性和可靠性。
七、结果分析。
结果分析是对检测结果进行分析和判断的过程，需要根据实验设计和标准曲线等进行结果的判读和分析，以得出最终的检测结果和结论。
八、报告。
报告是将检测结果整理成报告的过程，需要将检测结果和分析结论整理成报告格式，并进行审核和签发，以便后续的结果追踪和管理。
总结。
核酸检测的八步法流程图包括样本采集、核酸提取、反转录、核酸扩增、检测、结果分析、报告等步骤。
每个步骤都需要严格按照操作规程进行操作，以确保核酸检测的准确性和可靠性。
希望本文对核酸检测的流程有所帮助，能够为相关研究和实验提供参考。
核酸序列分析
思考题
1.第一代DNA测序技术的核心技术 A.Sanger的双脱氧链终止法 B.Maxam和Gilbert的化学降解法 C.荧光标记技术 D.PCR技术 E.DNA自动分析技术
2. Sanger双脱氧链终止法使用的链终止物
A. NTP
B. dNTP
C. ddNTP
D. a-32P-dNTP E. a-35S-dNTP
• 反应体系中包含：模板 DNA,
Taq酶, dNTPs, ddNTPs和测 序引物；
• 反应过程：
变性－复性－延伸－终止
双脱氧链终止法基本原理：
➢利用DNA聚合酶不能
够区分dNTP和ddNTP的
特性，使ddNTP参入到
寡核苷酸链的3’-末端。
因为ddNTP 3’不是-OH，
不能与下一个核苷酸聚
合延伸，从而终止DNA 链的增长。
目前，应用最广泛的应用生物系统公司(applied biosystems ，ABI)3730系列自动测序仪即是基于毛细管 电泳和荧光标记技术的DNA测序仪。
如ABI3730XL测序仪拥有96道毛细管，4种双脱氧核 苷酸的碱基分别用不同的荧光标记，在通过毛细管时不同长 度的DNA片段上的4种荧光基团被激光激发，发出不同颜色 的荧光，被CCD检测系统识别，并直接翻译成DNA序列。
2011：5000美元测定一个人类基因组 2014：上万元测定一个人类基因组
未来目标：1000/100 美元测定一个人类基因组
1、第一代DNA测序技术
第一代DNA测序技术： 传统的双脱氧链终止法、化学降解法以及在它们的基
础上发展来的各种DNA测序技术。
第一代DNA测序技术包括：双脱氧链终止法、化学降 解法、荧光自动测序技术。
核酸基因序列分析技术及其应用
核酸基因序列分析技术及其应用随着现代科学技术的快速发展，人们对生命科学领域的研究也越来越深入，核酸基因序列分析技术应运而生，成为了研究生命科学的重要工具之一。
本文将介绍核酸基因序列分析技术的基本原理和其在生命科学研究中的应用。
一、基本原理核酸基因序列分析技术，即对DNA和RNA单核苷酸序列的分析。
其基本原理是将核酸分子的碱基序列进行测序和比对，进而获得某一组细胞或生物体内某一部分的DNA或RNA序列。
DNA和RNA在碱基的组成上略有不同，DNA分别由脱氧核糖核苷酸组成，而RNA则由核糖核苷酸组成。
核酸分子的碱基序列决定了其功能和生物学特性，因此在对生物学特性进行研究时，对核酸基因序列的分析就显得尤为重要。
核酸测序技术是核酸分析的关键步骤。
传统的测序技术是Sanger测序，它可以将DNA序列以5-10 kb的长度进行测序，并以此来构建基因组或cDNA文库。
然而，由于Sanger测序方式的受限性，难以对较长的序列、大规模的序列和复杂的基因组进行分析，因此人们开始开发新的测序技术，如二代测序技术（如Illumina）和第三代测序技术（如PacBio），这些技术加快了测序的速度和准确性，也降低了测序成本。
二、核酸基因序列分析技术的应用1. 基因组学基因组学旨在了解一个物种的基因组结构、基因的功能、基因间关系以及其他与基因组有关的特征。
对基因组的研究可以为新型疾病的研究和药物发现提供帮助。
在基因组学中，核酸基因序列分析技术应用广泛，尤其是在复杂基因组的测序和组装方面。
测序的数据可以直接被用于特定物种的基因组浏览器上，有助于进一步了解该物种的基因组结构和功能。
2. 比较基因组学比较基因组学是指通过比较物种、家族或某一物种的不同群体之间的基因组，来了解物种或基因组之间的相似性和差异性。
通过分析不同物种或群体之间的差异性，可以更好地了解基因的进化和适应机制。
通过进行基因组对比，还可以发现新的功能基因、修饰基因和非编码RNA等。
核酸序列的基本分析
功能域和蛋白质互作预测
总结词
识别蛋白质中的功能域以及预测蛋白质 之间的相互作用。
VS
详细描述
功能域是蛋白质中负责特定生物功能的区 域，通过分析核酸序列，可以识别出蛋白 质中的功能域，进一步了解其生物学功能 。此外，还可以利用生物信息学方法预测 蛋白质之间的相互作用，揭示基因网络中 的相互关系。
系统生物学和网络分析
基因组组装
01
基因组组装是将测序得到的短读段组装成完整的基因组序 列的过程。
02
基因组组装是基因组学研究中的关键步骤，对于理解基因 组结构和功能、发现新基因和基因变异等具有重要意义。
03
基因组组装可以使用各种软件和算法，如SOAPdenovo、 Velvet和Abyss等，根据不同的测序技术和数据类型选择合适
核酸序列的表示方法
符号表示
通常使用大写字母表示碱基，如A代表腺嘌呤，G代表鸟嘌呤，C代表胞嘧啶， T代表胸腺嘧啶。
转录和翻译
DNA中的信息通过转录过程传递给RNA，然后通过翻译过程将RNA的信息转化 为蛋白质。
核酸序列的来源和测序方法
来源ห้องสมุดไป่ตู้
核酸序列可以从各种来源获得，如细菌、病毒、动植物等。
测序方法
总结词
从整体角度研究生物系统的结构和功能，通 过网络分析揭示基因之间的相互关系。
详细描述
系统生物学将基因、蛋白质等生物分子视为 相互关联的网络，而非孤立的实体。通过构 建基因调控网络、蛋白质互作网络等，可以 全面了解基因的功能及其在生物过程中的作 用。网络分析有助于发现关键基因、模块和 通路，为药物研发和疾病治疗提供新的思路。
06
实际应用和案例分析
基因组学研究中的应用
核酸序列分析
核酸序列分析在生物学领域中，核酸序列分析是一项重要的研究工具，它可以帮助科学家们理解生物体内的基因组结构和功能。
通过分析核酸序列，我们可以揭示基因的组合方式、基因在不同物种之间的演化关系以及基因与疾病之间的关联。
本文将介绍核酸序列分析的基本步骤和常用方法，并探讨它在生物研究中的应用。
一、核酸序列分析的基本步骤1. 数据收集与清洗：首先，我们需要获取相关的核酸序列数据。
这些数据可以来自于公共数据库（如GenBank、ENSEMBL等）或实验室内部的测序项目。
收集到的数据可能存在噪声或错误，所以我们需要对数据进行清洗和筛选，以保证分析的准确性。
2. 序列比对：接下来，我们需要将不同样本的核酸序列进行比对。
序列比对是核酸序列分析的核心步骤之一，它可以帮助我们发现序列之间的相似性和差异性。
常用的序列比对算法包括Smith-Waterman算法和Needleman-Wunsch算法等。
3. 序列注释：在比对完成后，我们可以根据已知的功能注释信息来对序列进行注释。
注释可以告诉我们该序列可能的编码蛋白质的功能、寻找潜在的基因等。
4. 比对结果分析：通过分析比对结果，我们可以了解到序列的保守区域和变异区域。
保守区域可能是功能区域，例如编码蛋白质的区域，变异区域可能涉及到物种之间的进化差异或突变相关的功能。
5. 结果可视化：最后，我们需要将分析的结果进行可视化呈现。
通过可视化，我们可以更直观地理解数据，并对进一步实验设计或研究方向提出建议。
二、核酸序列分析的常用方法1. 比对工具：常用的核酸序列比对工具包括BLAST、ClustalW和MAFFT等。
BLAST（基本局部比对序列工具）是一种快速的局部比对算法，它能够快速地找到序列之间的相似性。
ClustalW和MAFFT则更适用于多序列比对，它们可以比较多个序列之间的相似性和差异性。
2. 注释工具：常用的核酸序列注释工具包括NCBI的Entrez、ENSEMBL和UniProt等。
生物化学中的核酸序列分析
生物化学中的核酸序列分析生物化学是研究生命现象与生理功能的科学，而核酸是构成生命的分子之一，它们在生物体内扮演着重要的角色。
核酸是由核苷酸单元组成的长链，其中DNA是一个双螺旋分子，可以储存生物遗传信息，而RNA则可以转录DNA的信息并参与蛋白质合成。
在生物研究中，对核酸序列的分析非常重要。
通过对DNA序列的分析，可以推测出蛋白质编码信息并预测基因功能；而对RNA序列的分析，则可以了解基因的表达和调控。
本文将从分子生物学和生物信息学的角度来探讨核酸序列分析。
1. PCR扩增与测序分析PCR(聚合酶链式反应)是一种常用的分子生物学技术，可以从少量的DNA或RNA样品中扩增出目标片段，为进一步的分析提供足够的材料。
PCR过程中需要用到一组引物，其可以通过生物信息学分析DNA序列寻找到设计合适的引物。
PCR扩增得到的产物可以进一步进行测序分析，最常用的测序方式为Sanger测序技术。
此技术基于DNA链延伸过程中的dNTP和ddNTP的竞争关系，通过荧光信号和电泳进行测序。
测序结果可以通过生物信息学工具进行比对、序列注释和统计分析。
2. 基因功能预测高通量基因组测序技术的出现，导致了大量未知基因序列的暴增。
对于这些基因序列的功能预测，通常需要先进行同源比对。
同源比对基于多序列比对的原理，将物种间已知的方向同源序列，与未知序列比对，寻找到相似的序列区域，从而对未知序列的基因功能进行推测。
同源比对时，需要注意序列的物种来源和序列的质量。
不同物种间的序列可能在不同位置发生突变，导致序列的比对不准确；若序列存在较多的突变，也可能会影响比对结果。
因此，如何选择合适的工具和参数进行同源比对很关键。
同时，基因家族和重复序列也可能会干扰比对结果，因此需要进行筛除和过滤。
3. RNA测序与转录组分析RNA测序技术可以获得全基因组水平的转录信息，从而了解基因的表达状态和调控机理。
RNA测序通常经过文库构建和深度测序等多个步骤。
六核酸序列的一般分析
（二）序列变换 DNA－DNA序列之间变换
DNA－RNA序列之间变换
原始DNA序列
AAAAATGGCCATGGGTCCACACGCAGTGAGATGAATGCTAGATCTCACGAGA TTTTTACCGGTACCCAGGTGTGCGTCACTCTACTTACGATCTAGAGTGCTCT
例子：
>10KD_VIGUN P18646 vigna unguiculata 10 kda protein precursor MEKKSIAGLCFLFLVLFVAQEVVVQSEAKTCENL VDTYRGPCFTTGSCDDHCKNKEHLLS
（2）plain text格式 是一个形式最简单的格式， 没有任何的注释，每行 60 个字母，使用标准核 甘酸符号或标准的氨基酸的单字母符号。例如：
MEKKSIAGLCFLFLVLFVAQEVVVQSEAK TCENLVDTYRGPCFTTGSCDDHCKNKEH LLS
（3）GCG格式 式，例如：
是商业性的GCG软件包的专用格
1 ggagactttc ctgtcactgg ctactactac tcccaaccct cctcaaagcc gccggagcaa
61 cccccaggtc tttactttac aatcggcaat ttgacttgct ctgctgcatg tctggaggga
121 ccaaggaaag tgtggagacg ctccaaggat taggtgatcg gagcttgaaa agaaaaaaag
（4）Genbank格式 例如：
(5) PIR格式
>DL;OsNIP1-1 ATGGCAGGAGGTGACAACAACTCCCAGACCACCAATGGCGGCTCAGGTCACGAGCAGAGA
核酸序列分析与DNA计算
基本原理
将DNA片段的末端磷酸基作放射性标记，再分别采用不同的 化学方法修饰和裂解特定碱基，从而产生一系列长度不一的 DNA片段，这些片段群通过凝胶电泳分离，再经放射线自显 影，确定裂解位点碱基的种类和相对排列顺序，从而得出目 的 DNA 的碱基序列。
所用特异性试剂主要是硫酸二甲酯（腺嘌呤 A 的 N2 和鸟 嘌呤 G 的 N７ 甲基化 ）、肼（胞嘧啶 C 和胸腺嘧啶 T 的 C4 和 C6 位置开环）和哌啶（从修饰甲基处断裂核苷酸 链）。
四种终止物必须在4个PCR管中分别进行反应，即每管加1种 ddNTP DNA聚合酶Ⅰ，单链DNA模板，引物 ，四种dNTP（其 中一种为同位素标记），还有少量的ddNTP。
+ddATP
+ddCTP
每管均有正常的 dNTP，而ddNTP 约为dNTP浓度的 100-5000倍，这 样对于每个反应 管能形成一系列 以同个ddNTP为 3’端结尾的长 短不一片段的混 合物。 一般来说，测 序产物的平均 链长取决于 ddNTP与dNTP 的比例，比例 高时，得到较 短的产物；
标记终止物
四种混合物可以在一个PCR管中进行反应，当 然也可跑一道电泳。
只需一道电泳检测
荧光检测探头
讨论
Sanger法的改进
Sanger测序反应与PCR的差异
测序只用一条引物，PCR需要两条引物
测序反应需要加入dNTP和 ddNTP,PCR反应只需 dNTP
测序产物线性增长，PCR产物指数增长
1、 双脱氧链终止法
1977年Sanger等提出了“终止 法”。 这是一种利用双脱氧核苷三磷酸 （ddNTP），将延伸的DNA链特 异性终止的技术。
互补链合成过程
核酸检测pcr操作流程
核酸检测pcr操作流程核酸检测是一种常用的生物学实验技术，其中PCR（聚合酶链式反应）是其中一种重要的操作流程。
PCR是一种体外的DNA复制技术，通过PCR可以在短时间内扩增出目标DNA片段，从而进行检测和分析。
首先，进行核酸检测需要准备样本，通常是从患者的唾液、血液或其他体液中提取DNA或RNA。
提取的核酸样本需要经过纯化和浓缩处理，以保证PCR反应的准确性和灵敏度。
接下来，准备PCR反应体系。
PCR反应需要包括目标DNA或RNA 样本、引物（primer）、核酸酶、缓冲液、dNTPs（脱氧核苷酸三磷酸盐）和聚合酶等成分。
引物是PCR反应的关键，它们是用来引导DNA复制的短链DNA片段，必须与目标DNA序列互补。
然后，进行PCR反应。
PCR反应通常包括三个步骤：变性、退火和延伸。
在变性步骤中，将PCR反应体系加热至高温（通常为94-98摄氏度），使DNA双链解旋成两条单链。
在退火步骤中，将反应体系降温至引物的退火温度，使引物与目标DNA序列结合。
在延伸步骤中，将反应体系加热至适合聚合酶活性的温度（通常为72摄氏度），使聚合酶沿着引物复制目标DNA序列。
最后，进行PCR产物的分析。
PCR反应结束后，可以通过凝胶电泳、实时荧光定量PCR等方法对PCR产物进行分析和检测。
凝胶电泳可以将PCR产物按照大小分离出来，从而确定目标DNA片段是否扩增成功。
实时荧光定量PCR可以实时监测PCR反应的进程，从而准确测定目标DNA或RNA的数量。
总的来说，核酸检测的PCR操作流程包括样本准备、PCR反应体系准备、PCR反应和PCR产物分析等步骤。
通过PCR技术，可以快速、准确地检测出目标DNA或RNA序列，为疾病诊断、基因分析等领域提供重要的实验支持。
第四章核酸序列分析
利用基因组序列定位
A、将待分析序列进行对基因组数据库的同源性检索 B、得到确定基因组序列后点击“Genome View”观察
其基因组结构
C、点击用红色标记所指示的染色体列表中选择所对应 的染色体及区域。
500kb
500kb 500kb
1500kb 500kb
2、基本过程
（1）将待分析的核酸序列（称为种子序列）采用 Blast软件搜索GenBank的EST数据库，选择与种 子序列具有较高同源性的EST序列（一般要求在重 叠40个碱基范围内有95%以上有同源性）（称为匹 配序列）
（2）将匹配序列和种子序列装配产生新生序列，此 过程称为片段重叠群分析（conti（expressed sequence tag,EST）和 较长的cDNA序列。然而在大多数情况下，人们 只能获得EST序列或较长的cDNA序列。全长 cDNA序列的获得一直是制约新基因发现的瓶颈。
同时，很多实验室采用差异显示PCR（different display PCR,DD-PCR）、代表性差异分析 （representational difference analysis,RDA）等技
一些生物如大肠杆菌含有可移动的遗传物质如插入序 列。在进行克隆构建以便测序的过程中，这些序列有 时会插入到所构建的克隆，导致目的序列测序的干扰。 BlastN程序可以很方便地鉴定此类结果。如果是这样 的话，此类序列则值得怀疑。
二、核酸序列的电子延伸
1、简介 随着人类基因组计划的深入进行，很多实验室采
术发现了大量具有潜在应用价值的新基因片段，也 同时面临着全长cDNA序列难以获得的全长cDNA序列，均需要投 入较大的精力。
实验二 核酸序列分析
实验二核酸序列分析【实验目的】1、掌握已知或未知序列接受号的核酸序列检索的基本步骤；2、掌握使用BioEdit软件进行核酸序列的基本分析；1、熟悉基于核酸序列比对分析的真核基因结构分析（内含子/外显子分析）；2、了解基因的电子表达谱分析。
【实验原理】针对核酸序列的分析就是在核酸序列中寻找基因，找出基因的位置和功能位点的位置，以及标记已知的序列模式等过程。
在此过程中，确认一段DNA序列是一个基因需要有多个证据的支持。
一般而言，在重复片段频繁出现的区域里，基因编码区和调控区不太可能出现；如果某段DNA片段的假想产物与某个已知的蛋白质或其它基因的产物具有较高序列相似性的话，那么这个DNA片段就非常可能属于外显子片段；在一段DNA序列上出现统计上的规律性，即所谓的“密码子偏好性”，也是说明这段DNA是蛋白质编码区的有力证据；其它的证据包括与“模板”序列的模式相匹配、简单序列模式如TATA Box等相匹配等。
一般而言，确定基因的位置和结构需要多个方法综合运用，而且需要遵循一定的规则：对于真核生物序列，在进行预测之前先要进行重复序列分析，把重复序列标记出来并除去；选用预测程序时要注意程序的物种特异性；要弄清程序适用的是基因组序列还是cDNA序列；很多程序对序列长度也有要求，有的程序只适用于长序列，而对EST这类残缺的序列则不适用。
1. 重复序列分析对于真核生物的核酸序列而言，在进行基因辨识之前都应该把简单的大量的重复序列标记出来并除去，因为很多情况下重复序列会对预测程序产生很大的扰乱，尤其是涉及数据库搜索的程序。
2. 数据库搜索把未知核酸序列作为查询序列，在数据库里搜索与之相似的已有序列是序列分析预测的有效手段。
在理论课中已经专门介绍了序列比对和搜索的原理和技术。
但值得注意的是，由相似性分析作出的结论可能导致错误的流传；有一定比例的序列很难在数据库里找到合适的同源伙伴。
对于EST序列而言，序列搜索将是非常有效的预测手段。
核酸质谱的实验流程
核酸质谱实验是一种高灵敏度的核酸检测方法，其流程非常严谨和精细。
以下是该实验的详细流程：
1. **PCR扩增**：在PCR反应中，引物与待检测的DNA序列进行碱基互补配对，通过聚合酶的作用，将dNTP（脱氧核糖核苷酸）添加到引物3'端，从而实现DNA序列的扩增。
这个步骤需要精确控制温度和时间，以确保PCR反应的特异性。
2. **SAP处理**：SAP（Shrimp Alkaline Phosphatase）是一种酶，可以去除核酸分子中的磷酸基团。
在SAP处理后，PCR产物中的磷酸基团被去除，这样可以消除反应体系中剩余的引物和dNTP对后续实验的影响。
3. **单碱基延伸反应**：经过SAP处理后的PCR产物，加入一条特异性延伸引物和ddNTP进行单碱基延伸反应。
这个步骤中，延伸引物与PCR产物进行碱基互补配对，然后ddNTP在延伸引物的3'端进行单碱基延伸，形成延伸产物。
在整个实验过程中，还需要注意以下几点：
* 引物的设计和选择对于PCR扩增和延伸反应的特异性至关重要。
需要确保引物与目标DNA序列具有高度的特异性，以避免非特异性扩增和延伸。
* ddNTP的使用量对于单碱基延伸反应的精确性也很重要。
需要精确控制ddNTP的浓度和反应时间，以确保每个延伸反应都能够准确终止。
* 实验过程中需要严格控制温度和时间，以确保每个步骤都能够充
分进行。
最后，核酸质谱实验的结果需要进行数据分析，以确定目标DNA 序列的存在和含量。
数据分析需要借助专业的软件和工具，对实验数据进行处理和分析，以得出准确的结论。
核酸序列特征分析
核酸序列特征分析核酸序列特征分析是生物信息学研究中重要的一个方面。
它可以帮助我们更深入地理解基因组及基因表达研究。
本文旨在介绍核酸序列特征分析，其中包括核酸序列分析、核酸序列特征抽取和质粒抽取等内容。
首先，介绍核酸序列分析，其中包括特征分类、序列特征检测、序列分类和序列比对等。
核酸特征分类是将核酸序列分为有用的和无用的，从而排除噪声。
核酸序列特征检测包括对不同类型的基因、基因组表达、基因功能和结构等特征的检测，以及比较不同物种序列或不同基因组结构的检测。
核酸序列分类是用特征抽取技术分析序列长度，以确定序列的分类及特征。
序列比对是比较两个或多个序列的相似性，以发现可能的相似性或共同特征。
其次，介绍核酸序列特征抽取。
它分为特征抽取和质粒抽取两大类。
特征抽取的主要目的是抽取出序列的非特定特征，比如k-mer特征，基于序列单位的反向字典学习（RLD）等方法。
质粒抽取的目的是抽取出序列以及其表达周围的特定特征，比如突变、位点突变、基因连接等。
特征抽取是对序列的概括，抽取出重要的特征，而质粒抽取是对序列表达的概括，可以捕捉到序列的精细结构信息。
最后，介绍核酸序列特征分析的一些应用。
一方面，核酸序列特征分析可以用于揭示基因组结构和功能特征。
例如，可以利用序列比对技术对不同物种序列进行对比，揭示出不同物种的关键基因。
另一方面，核酸序列特征分析也可以用于揭示表达调控机制。
例如，可以用特征分类和序列特征抽取技术，结合表达评价结果，探索基因表达调控的内在机制。
综上所述，核酸序列特征分析是生物信息学研究中重要的一个方面。
它可以用来探索基因组结构和功能特征，揭示表达调控机制，改进基因调控机制，为临床实验提供分析指导，并帮助我们更加深入地了解基因组研究和基因表达研究。
因此，核酸序列特征分析的研究将给生物信息学领域带来许多新的机会。
核酸和蛋白质序列分析
核酸和蛋白质序列分析在获得一个基因序列后，需要对其进行生物信息学分析，从中尽量发掘信息，从而指导进一步的实验研究。
通过染色体定位分析、内含子／外显子分析、ORF分析、表达谱分析等，能够阐明基因的基本信息。
通过启动子预测、CpG岛分析和转录因子分析等，识别调控区的顺式作用元件，可以为基因的调控研究提供基础。
通过蛋白质基本性质分析，疏水性分析，跨膜区预测，信号肽预测，亚细胞定位预测，抗原性位点预测，可以对基因编码蛋白的性质作出初步判断和预测。
尤其通过疏水性分析和跨膜区预测可以预测基因是否为膜蛋白，这对确定实验研究方向有重要的参考意义。
此外，通过相似性搜索、功能位点分析、结构分析、查询基因表达谱聚簇数据库、基因敲除数据库、基因组上下游邻居等，尽量挖掘网络数据库中的信息，可以对基因功能作出推论。
上述技术路线可为其它类似分子的生物信息学分析提供借鉴。
本路线图及推荐网址已建立超级链接，放在北京大学人类疾病基因研究中心网站（htt p://gene.b .cn/science/b ioinfomati cs.htm）,可以直接点击进入检索网站。
下面介绍其中一些基本分析。
值得注意的是，在对序列进行分析时，首先应当明确序列的性质,是m RNA序列还是基因组序列？是计算机拼接得到还是经过PCR扩增测序得到？是原核生物还是真核生物？这些决定了分析方法的选择和分析结果的解释。
（一）核酸序列分析1、双序列比对（pai rwise alig nment）双序列比对是指比较两条序列的相似性和寻找相似碱基及氨基酸的对应位置，它是用计算机进行序列分析的强大工具，分为全局比对和局部比对两类，各以N eedleman-W unsch算法和Sm ith-Waterm an算法为代表。
由于这些算法都是启发式（heuristic）的算法，因此并没有最优值。
核酸序列特征分析
核酸序列特征分析核酸序列特征分析是一个针对基因及其控制结构的重要研究课题，它可以帮助我们更好地理解遗传物质的结构和功能。
本文将介绍核酸序列特征分析的基本原理、步骤及分析方法，最后介绍可视化工具。
一、核酸序列特征分析的基本原理核酸序列特征分析是一种统计分析方法，用于全面分析核酸序列的某种特征，以发现和探索结构以及功能关系。
这种方法依赖于统计模型，以及不同特征度量标准，例如单碱基特征、二碱基特征、多碱基特征和序列分类等等。
可以选择不同特征的集合，用来发现序列的一些特殊结构，包括基因、调控序列、蛋白质结构和功能。
二、核酸序列特征分析的步骤核酸序列特征分析的步骤一般分为五个步骤：（1）获取输入数据，根据特征选择相应的特征计算库。
（2）利用统计模型以及参数，计算得出相应特征度量值，并将它们存储到计算机中。
（3）根据特征选择合适的建模方法，比如对数据进行聚类。
（4）根据模型参数，绘制特征分析图。
（5）根据图形结果做出结论，并给出相应的解释。
三、核酸特征分析中的分析方法1、基于核酸序列的单碱基特征分析：该方法的主要目的是分析单个碱基的分布，例如A/G，C/T，或者任意一对对立的碱基，通过比较单碱基出现次数的差异，来确定特定序列应该具有什么样的特征。
2、基于核酸序列的二碱基特征分析：该方法是针对两个或多个二碱基的比较，可以用来确定二碱基的组合的特征，以探究其中的影响因素。
3、基于核酸序列的多碱基特征分析：该方法是以一组碱基为单位进行分析，识别给定序列的多碱基特征，并评估它们之间的相关性。
4、基于核酸序列的序列分类：这是一种机器学习方法，通过特征选择，建立一个分类模型，然后将训练集中的序列分类为种类，利用这一模型，可以对未知序列进行预测。
四、可视化工具随着科技的发展，可视化工具也得到了极大的改进，它们可以帮助我们更好地理解核酸序列特征分析的结果。
例如Cytoscape，这是一个开源的网络可视化软件，可以帮助我们更直观地了解核酸序列中的二碱基关系；SeqView，这是一个基于web的序列可视化工具，提供了多种的可视化效果，例如3D结构、双向序列特征分析等；Circos，这是一个用于可视化大规模连接数据和关系的高效工具，可以帮助我们将序列特征分析结果可视化为动态图形。
核酸序列分析泛讲
UUUUUUUUU C-G C-G G-C G-C U-A G-C G-C C-G G-C
3’
10
真核基因组中的重复序列
存在方式
长度 拷贝数
单一序列
重复序列 中度重复序列 大于300bp 高度重复序列 2~200bp 拷贝数106~108之间
出现一次或很少几 拷贝数102~106之间 次
预测工具：
GENSCAN，GENEMARK NetGene2, Splice View
14
（三）、CpG岛
CpG岛（CpG island）是短的、分散的、非甲基化核酸序列， 它常出现在持家基因和受调节表达的基因5’端，CpG岛定 义为长度超过200bp，p(CG)> 0.6×p(C)×p(G)值，且GC 含量大于50%的序列区域。 统计表明在人和鼠的基因中80%含有CpG岛。覆盖5’启动 子区域，并常向3端延伸约1000bp，进入基因翻译区。通过 CpG岛分析可帮助确定基因5’末端位置。分析序列中的 CpG岛可用WebGene 或CpGplot 。
基因结构分析 （1）原核基因结构
• 原核生物基因组小，基因密度高，很少存在重复序列， 一个基因是由编码一个蛋白质或RNA的开封阅读框构成， 中间没有间断。 • 细菌的起始密码子为: ATG, GTG, TTG • 核糖体结合位点(Shine-Delgaron sequence) • 终止密码子较容易确定 • 转录终止子 • 密码子偏好与转录因子 CTF 结 与转录因子 SP1 结 合 ， 能 够 准 确 合，促进转录 结合，起增强 识别转录起始点 转录效率的作 用
原核和真核生物基因转录起始位点上游区 结构
原核生物
－35 －10 ＋1 mRNA
核酸序列分析总结
核酸序列分析1、核酸序列检索可通过NCBI使用Entrez系统进行检索，也可用EBI的SRS服务器进行检索。
在同时检索多条序列时，可通过罗逻辑关系式按照GenBank接受号进行批量检索。
如用“AF113671 [ac] OR AF113672 [ac]”可同时检索这两条序列。
其中“[ac]”是序列接受号的描述字段。
2、核酸序列的基本分析（1）分子质量、碱基组成、碱基分布分子质量、碱基组成、碱基分布可通过一些常用软件等直接获得。
如:BioEdit（/BioEdit/bioedit.html），DNAMAN（）。
（2）序列变换进行序列分析时，经常需要对DNA序列进行各种变换，例如反向序列、互补序列、互补反向序列、显示DNA双链、转换为RNA序列等。
这些用DNAMAN软件可很容易实现，这些功能集中在Sequence→Display，从中可选择不同的序列变换方式对当前通道的序列进行转换。
（3）限制性酶切分析该方面最好的资源是限制酶数据库（Restriction Enzyme Database，REBASE）。
REBASE数据库（，/rebase）中含有限制酶的所有信息，包括甲基化酶、相应的微生物来源、识别序列位点、裂解位点、甲基化特异性、酶的商业来源及公开发表的和未发表的参考文献。
其它资源还有：WebGene：/~tjyin/WebGene/RE.html，/personal/tyin.htmlWebCutter2：http://www//firstmarkert/firstmarket/cutter/cut2.html同时，很多软件也能够识别REBASE限制酶数据库。
强烈推荐使用集成化的软件如BioEdit和DNAMAN等。
所得出的结果给出指定DNA序列的酶切位点信息，为克隆鉴定和亚克隆提供了重要信息。
在实际进行分子生物学实验中，有时需要对多条相关序列（如发生突变的一批序列）同时进行酶切分析，以便为后续的克隆鉴定提供参考。
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核酸序列的一般分析流程
1.1 核酸序列的检索
:80/entrez/query.fcgi?db=Nucleotide
1.2 核酸序列的同源性分析
1.2.1 基于NCBI/Blast软件的核酸序列同源性分析
/blast/blast.cgi
1.2.2 核酸序列的两两比较
/gorf/bl2.html
1.2.3 核酸序列的批量联网同源性分析(方案)
1.3 核酸序列的电子延伸
1.3.1 利用UniGene数据库进行电子延伸(方案)
1.3.2 利用Tigem的EST Machine进行电子延伸
EST Extractor: http://gcg.tigem.it/blastextract/estextract.html
EST Assembly: http://www.tigem/ESTmachine.html
1.3.3 利用THC数据库对核酸序列进行电子延伸
http://gcg.tigem.it/UNIBLAST/uniblast.html
1.4 核酸序列的开放阅读框架分析
1.4.1基于NCBI/ORF finder的ORF分析
/gorf/gorf.html
1.5 基因的电子表达谱分析
1.5.1 利用UniGene数据库进行电子表达谱分析（方案）
1.5.2利用Tigem的电子原位杂交服务器进行电子表达谱分析
http://gcg.tigem.it/INSITU/insitublast.html
1.6 核酸序列的电子基因定位分析
1.6.1 利用STS数据库进行电子基因定位
/genome/sts/epcr.cgi
1.6.2 利用UniGene数据库进行电子基因定位（方案）
1.7 cDNA的基因组序列分析
1.7.1 通过从NCBI查询部分基因组数据库进行基因组序列的分析(方案)
1.7.2 通过从NCBI查询全部基因组数据库进行基因组序列的分析
/genome/seq/page.cgi?F=HsBlast.html&&ORG=Hs 1.7.3 通过从Sanger Centre查询基因组数据库进行基因组序列的分析
/HGP/blast_server.shtml
1.8 基因组序列的初步分析
1.8.1 基因组序列的内含子/外显子分析
/urllists/genefind.htm
1.8.2 基因组序列的启动子分析
/projects/promoter.html
1.9核酸序列的注册
1.9.1 EST序列的注册(方案)
1.9.2 较长或全长cDNA序列的注册(方案)
1.10待分析序列所对应的已知克隆的获取。