核苷酸序列
核苷酸序列分析
核苷酸序列分析
ORF
Getorf
Plotorf ORF Finder BestORF
基因开放阅读框/基因结构分析识别工具
http://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/getorf.html
http://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/plotorf.html /gorf/gorf.html /all.htm
• GlimerM适于恶性疟原虫、拟南芥、曲霉菌 和水稻 • 对mRNA, cDNA, EST, 宜用GetOrf, ORF Finder, Plotorf, BestORF 等
核苷酸序列分析
ORF
应用ORF Finder预测水稻瘤矮病毒 （RGDV）S8片断的ORF
• ORF Finder: /gorf/gorf.html
核苷酸序列分析
重复序列分析 开放读码框（open reading frame, ORF)的识别 基因结构分析 内含子/外显子剪切位点识别 选择性剪切分析 CpG 岛的识别 核心启动子/转录因子结合位点/转录启始位 点的识别 转录终止信号的预测 GC含量/密码子偏好性分析
核苷酸序列分析
ORF
重复序列分析
Web/Linux
Web Web Web/Linux Linur
FGENESH+ /++
/generation/
r.it/~webgene/genebuilder.html /all.htm /genomescan.html /Software/Wise2/ /grailexp/ /seq-search/genesearch.html
• Kozak规则: ORF中起始密码子ATG前后的碱基具 有特定的偏好性。若将第一个ATG中的碱基分别 标为1、2、3位，则Kozak规则可描述如下：
回文对称特异核苷酸序列
回文对称特异核苷酸序列
在DNA序列中，回文对称特异核苷酸序列通常以一定长度的重
复单元出现，例如“AGCT”序列的回文对称序列是“AGCT”，而“ATCG”序列的回文对称序列是“CGAT”。
这种结构在DNA复制和
修复过程中可能起到重要作用，也可能与染色体结构和稳定性有关。
在RNA序列中，回文对称特异核苷酸序列同样具有重要意义。
一些RNA分子的结构和功能受到回文对称序列的影响，例如在RNA
剪接和翻译过程中可能起到调控作用。
此外，回文对称特异核苷酸序列在分子生物学实验中也常被用
作分子标记或引物设计。
通过设计特异性的回文对称序列，可以实
现对特定DNA或RNA序列的特异性识别和放大。
总的来说，回文对称特异核苷酸序列在生物学中具有多种重要
作用，涉及到DNA和RNA的结构、功能和实验应用等多个方面。
对
这种特殊序列的研究有助于深入理解生物分子的特性和相互作用。
dna的一级结构名词解释
DNA的一级结构名词解释
DNA的一级结构，又称为核苷酸序列，指的是DNA分子中四种不同核苷酸的排列顺序。
这四种核苷酸分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
DNA的一级结构决定了基因的遗传信息和功能，因此对于生物体的生长、发育和遗传都至关重要。
DNA的一级结构是DNA分子的基本组成单位，这些单位按照特定的顺序排列，形成了DNA的序列。
DNA序列中核苷酸的排列顺序是由碱基的配对原则决定的，即A与T配对，G与C配对。
这种配对原则保证了DNA分子中的遗传信息能够准确地进行复制和传递。
在DNA的一级结构中，每个核苷酸都有一个特定的位置，这些位置是按照碱基的顺序来确定的。
不同的DNA序列具有不同的核苷酸排列顺序，这决定了它们所包含的遗传信息的差异。
因此，DNA的一级结构是生物多样性和遗传变异的基础。
除了核苷酸的排列顺序外，DNA的一级结构还可以包括其他的特征，如重复序列、单核苷酸变异等。
这些特征可以影响DNA的功能和表达，从而影响生物体的表型和行为。
因此，对于DNA一级结构的理解和研究，对于遗传学、生物信息学和分子生物学等领域都具有重要的意义。
生物信息学-第五章-核苷酸序列分析
预测工具：
GENSCAN，GENEMARK NetGene2, Splice View
基因结构分析
内含子/外显子剪切位点识别
如何分析mRNA/cDNA的外显子组成？
RNASPL（软件） 与相应的基因组序列比对，分析比对片段的 分布位置 预测工具：
Spidey，SIM4，BLAT，BLAST，FASTA
FgeneSB
Softberry
细菌
FgeneSV
Generation FGENESH+ GenomeScan
/all.htm
/generation/ /all.htm /genomescan.html
选择性剪接是调控基因表达的重要机制 了解不同物种、细胞、发育阶段、环境压力下基因 的调控表达机制
分析方法： 查询选择性剪切相关的网站 多序列比对
基因结构分析
查询选择性剪切相关的网站
从已知基因的功能推测剪切机制
/asd/index.html http://splicenest.molgen.mpg.de/ /new_alt_exon_db2/
Softberry
ORNL Softberry MIT
病毒
原核 原核 脊椎、拟南芥、玉米
GeneWise
GRAIL
/Wise2/
/grailexp/
EBI
ORNL
人、蠕虫
人、小鼠、拟南芥、果蝇
基因预测
选择物种
可同时输入多条cDNA/mRNA序列与同一条基因组序列进行分析
输入基因组序列 或序列数据库号
判断用于分析的序列间的差异， 并调整比对参数 比对阈值 选择物种
输入mRNA.txt文档中的 6条序列
氨基酸序列转核苷酸序列
氨基酸序列转核苷酸序列
氨基酸序列转核苷酸序列是一项非常重要的生物信息学任务，尤其在研究蛋白质序列、结构和功能方面。
它是通过对蛋白质序列中氨基酸的顺序进行翻译，将其转换为对应的核苷酸序列。
以下是几种常用的氨基酸序列转核苷酸序列的方法：
1. 标准密码子
标准密码子可以将氨基酸序列转化为核苷酸序列。
每种氨基酸有3种不同的密码子来编码，这个编码方法被称为“遗传密码”。
因此，将氨基酸序列转换为核苷酸序列的方法是通过这个三倍体的密码子对应到每个氨基酸。
这种方法是最常用的氨基酸序列转核苷酸序列的方法之一。
2. 一些修改方法
除了标准密码子外，还有一些修改方法可以将氨基酸序列转换为核苷酸序列。
这些方法涉及到在RNA序列中使用非标准密码子来编码氨基酸。
与标准密码子不同，非标准密码子只能在一些特定的组合方式下才会被翻译为正确的氨基酸序列。
3. 手工转换方法
手工转换方法是将一个氨基酸序列中的每个氨基酸直接对应到核苷酸序列上。
这里需要注意的是，每个氨基酸对应的核苷酸不止一个，因此对应的核苷酸序列可以根据需要进行调整。
总之，氨基酸序列转核苷酸序列是生物信息学中的一个非常重要的任务，它可以帮助科学家们更好地理解蛋白质序列的结构和功能，为从基因组水平上理解生命提供了有力的手段。
【实用】DNA核苷酸序列的确定PPT文档
然后将该卵细胞注射（移植）到宿主鼠的子宫中，使其发育，产下子代小鼠，从子代鼠中提取DNA样品，检测外源基因（转移基因）
是否整合到了子代鼠中。 儿童缺少ADA，会患有重度联合免疫缺损症 。 4、将重组质粒导入合适的宿主细胞。
成功 移植
这项技术是由Kary Mullis于1985年发明的，为此他获得了1993年的诺贝尔化学奖。
含有重组DNA分子的质粒导入宿主菌（常用 的是经氯化钙处理的E,coli.）进行DNA放大，这 一步骤称为克隆。因为从带有重组质粒DNA的单 一菌种获得的所有质粒DNA都是一样的。
合成的含有多酶 切位点聚合物
构
DNA连接酶
建
质
粒
构建的质粒
插入外源DNA
外源DNA和质粒都是用同样的两个酶切的，然后构建成含有外 源基因的质粒
12.5 基因治疗
基因治疗就是对体细胞进行改造，导入一段编码缺失蛋白 的基因。目前，有记载的基因治疗最成功的方式是腺苷脱氨酶基 因（ADA）。儿童缺少ADA，会患有重度联合免疫缺损症 。
基因治疗过程通常是：移出患者的体细胞，对体细胞进行 基因治疗，然后将治疗好的体细胞再重新归还给患者。
核苷酸序列
核苷酸序列分析
ORF 应用ORF Finder 预测水稻瘤矮病毒（ RGDV ）S8片断的ORF
? ORF Finder:
? 水稻瘤矮病毒(rice gall dwarf virus, RGDV)引起的水稻瘤矮 病是中国及东南亚国家水稻上的一种重要病毒病害.
? 为构建融合蛋白的表达载体，需要对RGDV S8片断的基因 序列（GenBank登陆号：AY216767）进行ORF分析并确定 其位置，为设计表达引物提供信息.
点击
GetOrf
ggccagatgg aacatattgc tttcgggagc acaaggatcg ggtctactac gtctcggagc ggattttgaa gctgagcgag tgcttcggct acaagcagct ggtgtgcgtg ggcacctgct tcggcaagtt ctccaagacc aacaaactga agttccatat cacggcgctc tactacttgg cgccctacgc ccagtacaag gtgtgggtga agccctcctt cgagcagcag tttctctacg
核苷酸序列分析
重复序列分析 开放读码框 （open reading frame, ORF) 的识别 基因结构分析
内含子/外显子剪切位点识别 选择性剪切分析 CpG 岛的识别 核心启动子/转录因子结合位点 /转录启始位 点的识别 转录终止信号的预测 GC含量/密码子偏好性分析
核苷酸序列分析
ORF
重复序列分析
核苷酸序列分析
ORF
重复序列分析
2. 中度重复序列。长 10~300bp ，重复10~105次， 占基因组 10~40% 。哺乳类中含量最多的一种 称为Alu的序列，长约 300bp，重复3×105次， 在人类基因组中约占 7%，功能不是很清楚。
核酸的核苷酸序列测定方法
核酸的核苷酸序列测定方法一、Sanger双脱氧链终止法1、基本原理：将2'3'-双脱氧核苷酸（ddNTP）掺入到新合成的DNA链中，由于ddNTP缺乏3'-OH，因此不能与下一位核苷酸反应形成磷酸二酯键，DNA合成反应终止。
2、基本步骤：进行四组平行反应，每组反应均使用相同的模板，相同的引物以及四种脱氧核苷酸；并在四组反应中各加入适量的四种之一的双脱氧核苷酸，使其随机地接入DNA链中，使链合成终止，产生相应的四组具有特定长度的、不同长短的DNA链。
这四组DNA链再经过聚丙烯酸胺凝胶电泳按链的长短分离开，经过放射自显影显示区带，就可以直接读出被测DNA 的核苷酸序列。
【例如】：某一个DNA分子, 互补序列是GATCCGAT:①在第一个反应体系中加入dNTP+ddATP, 所以遇到G, T, C三个碱基时没什么问题, 但遇到A时, 掺入的可能是dATP或ddATP, 比如已合成到G, 下一个如果参与反应的是ddATP则终止, 产生一个仅有2个核苷酸的序列: GA, 否则继续延伸, 可以产生序列GATCCG, 又到了下一个A了. 同样有两种情况, 如果是ddATP掺入, 则产生的序列是GATCCGA, 延伸终止, 否则可以继续延伸, 产生GATCCGAT.所以在第一个反应系统中产生的都是以A结尾的片段: GA, GATCCGA,②在第二个反应体系中加入dNTP+ddCTP,产生的都是以C结尾的片段:GATC, GATCC,③在第三个反应体系中加入dNTP+ddGTP,产生的都是以G结尾的片段:G, GATCCG④在第四个反应体系中加入dNTP+ddTTP,产生的都是以T结尾的片段:GAT, GATCCGAT,电泳时按分子量大小排列, ①反应体系中的片段长度为2, 7; ②反应体系中的为4, 5;③反应体系中为1, 6; ④反应体系中的为3, 8, 四个反应体系的产物分别电泳, 结果为：87654321 。
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核苷酸序列分析 ORF
启动子及转录因子结合位点分析
• 启动子(Promoter)是RNA聚合酶识别、结合并开 始转录所必需的一段DNA序列。
• 原核生物启动子序列包括：
1. CAP序列（增强聚合酶的结合和转录的起始序列，70~-40）
2. -10序列：在-4到-13bp处，有保守序列TATAAT，称为 Pribnow框，各碱基频率：T89 A89 T50 A65 A65 T100
3. -35序列：约在-35处有保守序列TTGACA, 其中TTG十 分保守，各碱基频率：T85 T83 G81 A61 C69 A52
核苷酸序列分析 ORF
启动子及转录因子结合位点分析
• 真核生物启动子是在基因转录起始位点(+1)及其5’ 上游大约100~200bp或下游100bp的一组具有独立 功能的DNA序列，包括：
核苷酸序列分析 ORF
重复序列分析
2. 中度重复序列。长10~300bp，重复10~105次， 占基因组10~40%。哺乳类中含量最多的一种 称为Alu的序列，长约300bp，重复3×105次， 在人类基因组中约占7%，功能不是很清楚。
3. 单拷贝序列。这类序列基本上不重复，占哺乳 类基因组的50%~80%，在人类基因组中约占 65%。
输出结果
GENSCAN
ggccagatgg aacatattgc tttcgggagc acaaggatcg ggtctactac gtctcggagc ggattttgaa gctgagcgag tgcttcggct acaagcagct ggtgtgcgtg ggcacctgct tcggcaagtt ctccaagacc aacaaactga agttccatat cacggcgctc tactacttgg cgccctacgc ccagtacaag gtgtgggtga agccctcctt cgagcagcag tttctctacg
核苷酸序列分析
重复序列分析 开放读码框（open reading frame, ORF)的识别 基因结构分析
内含子/外显子剪切位点识别 选择性剪切分析 CpG 岛的识别 核心启动子/转录因子结合位点/转录启始位 点的识别 转录终止信号的预测 GC含量/密码子偏好性分析
核苷酸序列分析 ORF
重复序列分析
点击
GetOrf
ggccagatgg aacatattgc tttcgggagc acaaggatcg ggtctactac gtctcggagc ggattttgaa gctgagcgag tgcttcggct acaagcagct ggtgtgcgtg ggcacctgct tcggcaagtt ctccaagacc aacaaactga agttccatat cacggcgctc tactacttgg cgccctacgc ccagtacaag gtgtgggtga agccctcctt cgagcagcag tttctctacg
核苷酸序列分析 ORF
开放读码框的识别
• Kozak规则: ORF中起始密码子ATG前后的碱基具 有特定的偏好性。若将第一个ATG中的碱基分别标 为1、2、3位，则Kozak规则可描述如下：
1. 第4位的偏好碱基为G; 2. ATG的5’端的15bp范围内的侧翼序列内不含碱基T; 3. 第3、6、9位G为偏好碱基； 4. 除第3、6、9位，在整个侧翼序列区中，C为偏好碱基
• 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个 拷贝外，重复序列（repetitive sequences） 不多。
• 哺乳动物基因组中则存在大量重复序列， 分为3类：
1. 高度重复序列。一般较短，长10~300bp，重复 106次左右，占基因组10%~60%，在人类基因 组中约占20%，功能还不明确。
是一段起始密码子(ATG)和终止密码子(TAA, TAG, TGA)之间的碱基序列
• ORF 是潜在的蛋白质编码区
• 原核生物中多数基因的编码序列在100氨基酸以上 ；真核生物的编码区由内含子和外显子组成，其外 显子的平均长度约为50个氨基酸。
• 预测ORF的方法有两类：基于统计分析和模式识别 （如GENSCAN, GeneMark, GRAIL II 等），基于 同源比对。
。
核苷酸序列分析 ORF
核苷酸序列分析 ORF
开放读码框的识别
• 预测ORF的方法都是针对特定物种而设计的 ，如GENSCAN最初是针对人类的，后扩展 对脊椎动物、果蝇、拟南芥、玉米基因的预 测。
• GlimerM适于恶性疟原虫、拟南芥、曲霉菌 和水稻
• 对mRNA, cDNA, EST, 宜用GetOrf, ORF Finder, Plotorf, BestORF 等
• 提交序列：以登陆号或直接粘贴FASTA格式的序列. • 参数设置：可设置待分析序列片断的起始和结束位置；ORF Finder提供
了22种遗传密码表可供选择。这里选择默认参数.
The Genetic Codes
点击
点击
结果验证
• 采用数据库搜索方法对选定的ORF进行 验证
• BLASTB比对搜索到多个显著相似的序 列, 因此所预测的O用ORF Finder预测水稻瘤矮病毒（ RGDV）S8片断的ORF
• ORF Finder:
• 水稻瘤矮病毒(rice gall dwarf virus, RGDV)引起的水稻瘤矮 病是中国及东南亚国家水稻上的一种重要病毒病害.
• 为构建融合蛋白的表达载体，需要对RGDV S8片断的基因 序列（GenBank登陆号：AY216767）进行ORF分析并确定 其位置，为设计表达引物提供信息.
• 由于大量重复序列影响序列分析，因此在对真核 基因分析前，最好把重复序列屏蔽掉。
Arabidopsis thaliana chromosome 2, part sequence (NC_003071.1)
Output
核苷酸序列分析 ORF
开放读码框的识别
• 开放读码框（open reading frame, ORF)