《生物信息学》试卷(B)

武汉大学2007—2008学年度
高校教师研修班
《生物信息学》试卷（B）及答案
一、翻译下列名词并解释。

(每题5分，共25分)
1. HGP
2. SRS
3. Markov Chain
4. ANN
5. CDS
二、填空(每空2分，共20分)
1、生物信息学主要研究的两种信息载体是和。

2、目前国际上主要的核酸数据库是由建立和维护的、由维护的，和日本遗传研究所建立和维护的。

每个机构负责收集来自不同地理分布的数据， 3 个数据库所有信息并向世界开放，
3、在进行序列两两比对时，有两方面问题直接影响相似性分值：和。

三、解释说明：请按要求对下列GenBank文件作解释说明。

(每小题4分，共20分)
1、LOCUS行中的第3项mRNA linear表示，这里是。

2、DEFINITION行在GenBank记录中用以
3 ACCESSION 是，是从数据库中检索一个记录的主要。

4. FEATURES后面部分是，直接表达了记录的生物背景知识，
5 CDS 30…533 表示。

四、问答。

（共35分）
1、DNA测序有哪些方法？其基本原理是什么？（10分）
2、简述蛋白质结构预测的基本思想和方法。

（10分）
3、试述人类基因组计划与生物信息学的关系。

（15分）
《生物信息学》试卷（B）答案
一、翻译下列名词并解释。

(每题5分，共25分)
1. HGP Human genome project人类基因组计划
2. SRS Sequence Retrieval System 序列检索系统
3. 马尔科夫链（Markov Chain），对于生物分子序列分析，马尔科夫链是一个很好的数学统计模型，因为马尔科夫链本身就是相继发生事件的序列，其特征是对于事件序列中的任何一个事件都有一个发生概率，而这个概率依赖于该事件之前的若干个事件。

4. ANN Artificial Neural Network, 人工神经网络
5. CDS指的是编码序列,从起始密码子到终止密码子
二、填空(每空2分，共20分)
1、生物信息学主要研究的两种信息载体是DNA分子和蛋白质分子
2、目前国际上主要的核酸数据库是由美国国立生物技术信息中心建立和维护的Genbank库、由欧洲生物信息学研究所(EBI)维护的EMBL-Bank，和日本遗传研究所建立和维护的日本DNA 数据仓库(DDBJ)。

每个机构负责收集来自不同地理分布的数据， 3 个数据库共同享有所有信息并向世界开放，
3、在进行序列两两比对时，有两方面问题直接影响相似性分值：取代矩阵和空位罚分。

三、解释说明：请按要求对下列GenBank文件作解释说明。

(每小题4分，共20分)
1、LOCUS行中的第3项mRNA linear表示生物分子的类型，这里是单链的mRNA。

2、DEFINITION行在GenBank记录中用以总结记录的生物意义
3 ACCESSION 是检索号，是从数据库中检索一个记录的主要关键词。

4. FEATURES后面部分是特性表，直接表达了记录的生物背景知识，
5 CDS 30…533 表示编码序列是从序列的第30个核苷酸到第533个核苷酸的连续序列
四、问答。

（共35分）
1．DNA测序有哪些方法？其基本原理是什么？（10分）
答：①链终止法测序.基本原理: 通过合成与单链DNA互补的多核苷酸链,由于合成的互补链可在不同位置随机终止反应,产生只差一个核苷酸的DNA分子,从而来读取待测DNA分子的顺序.
②Maxam Gilbert DNA化学降解法，基本原理:在选定的核苷酸碱基中引入化学集团,再用化合物处理,使DNA分子在被修饰的位置降解.
③自动化测序，基本原理：与链终止法相同，只是用不同的荧光色彩标记ddNTP,，由于每种ddNTP带有各自特定的荧光颜色，而简化为由1个用刀同时判读4种碱基。

④非常规DNA测序，如DNA芯片测序，基本原理：将各种排列顺序的寡核苷酸点播在芯片上, 每个点播的寡核苷酸在排列的方阵中都有指定的位置.待检测的DNA分子与芯片温浴,凡是能杂交的寡核苷酸都会在确定位置发出信号,然后根据获取的信息将寡核苷酸的顺序进行对比组装,拼接成完全的DNA顺序.
2简述蛋白质结构预测的基本思想和方法。

蛋白质的结构与功能的关系
1.蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系
蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持，在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。

一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似，例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小。

在蛋白质的一级结构中，参与功能活性部位的残基或处于特定构象关键部位的残基，即使在整个分子中发生一个残基的异常，那么该蛋白质的功能也会受到明显的影响。

被称之为“分子病”的镰刀状红细胞性贫血仅仅是574个氨基酸残基中，一个氨基酸残基即β亚基N端的第6号氨基酸残基发生了变异所造成的，这种变异来源于基因上遗传信息的突变。

2. 蛋白质空间橡象与功能活性的关系
蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。

蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。

在生物体内，当某种物质特异地与蛋白质分子的某个部位结合，触发该蛋白质的构象发生一定变化，从而导致其功能活性的变化，这种现象称为蛋白质的别构效应(allostery)。

蛋白质(或酶)的别构效应，在生物体内普遍存在，这对物质代谢的调节和某些生理功能的变化都是十分重要的。

3试述人类基因组计划与生物信息学的关系。

人类基因组计划(Human Genome Project, HGP)是美国在1990年提出实施的一项伟大的科学计划人们准备用15年时间，投入30亿美元，完成人类全部24条染色体中3×109个碱基对(bp，base pair)的序列测定，其主要任务包括作图(遗传图谱、物理图谱的建立及转录图谱的绘制)、测序和基因识别，还包括模式生物(如大肠杆菌、酵母、线虫、小鼠等)基因组的作图和测序，以及信息系统的建立。

作图和测序是基本任务，在此基础上人类才能解读和破译生物体生老病死以及与疾病相关的遗传信息。

2003 年4 月14 日，美国人类基因组研究项目首席科学家Collins F 博士宣布：人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。

许多其他物种的基因组测序已经完成或正在进行。

当今已经进入后基因组时代，即功能基因组时代。

随着人类基因组计划的提出和实施，实验数据和可利用信息急剧增加，人类基因组计划提供了以往不可想象的巨量的生物学信息资源。

基因组信息的收集、储存、分发、分析显得越来越紧迫和重要，信息的管理和分析成为人类基因组计划实施过程中的一项重要工作，人类基
因组计划向信息学提出了巨大的挑战。

值得庆幸的是，人类基因组计划一开始就与计算机技术、信息高速公路同步发展，信息技术为生物信息学的发展提供了非常好的条件，为生物信息学的研究和应用提供了非常好的支撑。

生物信息学与人类基因组计划紧密结合，互相渗透，生物信息学成为基因组计划不可分割的一部分。

事实证明，人类基因组计划在生物信息学的支持下，前进步伐大大加快，已经提前完成计划，功能基因组研究也已经全面展开。

而人类基因组计划反过来又大大促进了生物信息学的发展，HGP丰富了生物信息学的研究内容，促进生物信息学新思想、新方法的产生，生物信息学在最近10年迅速发展的历程证明了这一点。

在过去的40余年中，仅仅围绕人类基因组中3%左右的编码序列的研究，就造就了几十名诺贝尔奖获得者。

可以想象，人类基因组中另外97%的非编码序列，会有多少信息等待我们去发掘。