Министерство образования и науки Украины
Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова
Биологический факультет
Н. Ю. Васильева
Биоинформатика
методические указания
Одесса
2013
ББК 28.070
УДК 575.112:004
Васильева Н. Ю. Биоинформатика. Методические указания. –– Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова, 2013. – 70 с.
В методических указаниях рассмотрены основные принципы работы с биологическими последовательностями (множественное и парное выравнивание, построение филогенетических деревьев), которые предусмотрены программой курса «Биоинформатика». Достаточно большое внимание уделено on-line программам, которые доступны любому пользователю и могут быть хорошим подспорьем студентам биологам на начальных этапах изучения этого курса. Методические указания снабжены большим количеством иллюстраций, позволяющим студентам самостоятельно разобраться с последовательностью действий. Методические указаниях предназначены для студентов 4 курса биологического факультета ОНУ.
Составитель: кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии, вирусологии и биотехнологии Одесского национального университета имени И. И. Мечникова Васильева Н. Ю.
Рецензенты:
Гудзенко Т. В. – доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии, вирусологии и биотехнологии Одесского национального университета имени И. И. Мечникова.
Мирось С. Л. – доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики и молекулярной биологии Одесского национального университета имени И. И. Мечникова.
Печатается по решению Ученого совета Биологического факультета университета имени И. И. Мечникова
Протокол № 2 от 10.10. 2013 г.
Содержание
Введение……………………………………………………………………….…3
Выравнивание биологических последовательностей…………………….……5
Типы выравнивания…………………………………………………………........7
Матрицы замен……………………………………………………………..........11
Множественное выравнивание……………………………………………........15
Этапы выполнения множественного выравнивания в программе
ClustalW.. ……………………………………………………….……….….........18
Пример множественного выравнивания………………………………..….......25
Этапы выполнения множественного выравнивания в программе
MUSCLE.. ……………………………………………………….……….…........34
Этапы выполнения множественного выравнивания в базе данных
UniProt.. ……………………………………………………….……….…...........37
Выполнение множественного выравнивания в программе MatLab.…............41
Конструирование филогенетических деревьев на основании
множественного выравнивания.…………………..…………………….............45
Этапы выполнения филогенетического анализа в пакете Phylogeny.fr..........46
Конструирование филогенетических деревьев в программе Matlab................53
Список использованной литературы....................................................................70
Введение
Биоинформатика – это наука о хранении, извлечении, организации, анализе, интерпретации и использовании биологической информации.
Датой выделения биоинформатики в отдельную научную область можно считать 1980 год, когда началось издание журнала Nucleic Acids Research, целиком посвящённого компьютерным методам анализа последовательностей.
Основополагающий принцип биоинформатики состоит в том, что
биополимеры, например, молекулы нуклеиновых кислот и белков, могут быть изображены в виде последовательности цифровых символов. Кроме того, для представления мономеров аминокислотных и нуклеотидных цепей необходимо лишь ограниченное число алфавитных знаков. Подобная гибкость анализа биомолекул с помощью ограниченных алфавитов привела к успешному становлению биоинформатики [5].
Триединая цель биоинформатики включает в себя:
1) организацию и сохранение биологических данных;
2) разработку программных средств и создание специализированных информационных ресурсов;
3) автоматизацию анализа биологических данных, интерпретацию и использование полученных результатов.
Предметом учебной дисциплин "Биоинформатика" являются компьютерно-ориентированные методы решения информационных задач в биологии и в частности микробиологии.
Для самостоятельной работы выделяется больше половины общего объёма времени, предназначенного для изучения данной дисциплины.
Самостоятельная работа проводится по всем темам, входящим в дисциплину. В процессе самостоятельной работы студент учится самостоятельно приобретать знания, которые затем используются в ходе выполнения индивидуального задания, практических занятий, при подготовке к выполнению контрольных работ и к тестированию.