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汇报人：AA核酸序列分析2024-01-28

核酸序列基础知识核酸序列获取方法核酸序列比对与分析方法基因突变与多态性检测非编码区功能研究生物信息学在核酸序列分析中应用目录contents

核酸序列基础知识01

DNA结构RNA通常为单链结构，但在某些区域可形成双链或高级结构，如tRNA的三叶草结构和rRNA的复杂三维结构。RNA结构核酸链的方向性核酸链具有5端到3端的方向性，其中5端指的是含有磷酸基团的末端，3端指的是含有羟基的末端。DNA由两条多核苷酸链组成，呈现双螺旋结构，其中碱基通过氢键相互配对。DNA与RNA结构

碱基种类01DNA中的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）；RNA中的碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）和胞嘧啶（C）。碱基配对规则02DNA中A与T配对，G与C配对；RNA中A与U配对，G与C配对。这些配对是通过氢键形成的。碱基含量与性质03不同生物体的DNA或RNA中碱基的含量和比例不同，这反映了它们的遗传特征和功能需求。碱基组成与配对规则

DNA通过半保留复制方式将遗传信息传递给子代DNA分子，其中亲代DNA的两条链分别作为模板合成新的子链。DNA复制在转录过程中，DNA的一条链作为模板合成RNA分子，实现遗传信息从DNA到RNA的传递。转录在翻译过程中，mRNA作为模板指导蛋白质的合成，实现遗传信息从RNA到蛋白质的传递。这一过程发生在细胞的核糖体上，需要tRNA和rRNA的参与。翻译遗传信息传递过程

核酸序列获取方法02

PCR（聚合酶链式反应）是一种在体外快速扩增特定DNA片段的技术，通过特定的引物和DNA聚合酶，将模板DNA进行指数级扩增。原理PCR技术在分子生物学、医学、法医学等领域广泛应用，如DNA克隆、基因表达分析、突变分析等。应用PCR扩增技术

第一代测序技术第二代测序技术第三代测序技术测序技术原理及发展历程基于Sanger双脱氧链终止法或Maxam化学降解法，通过放射性同位素标记和凝胶电泳分离DNA片段，读取序列信息。基于边合成边测序的原理，利用荧光标记的dNTP和DNA聚合酶，在合成过程中实时检测荧光信号，实现高通量测序。基于单分子测序原理，无需PCR扩增，直接对单个DNA分子进行测序，具有更高的读长和准确性。

Illumina测序技术采用桥式PCR扩增和可逆终止子技术，实现高通量、高准确性的测序。PacBio测序技术基于单分子实时测序原理，具有超长读长和无需PCR扩增的优点，适用于基因组组装和结构变异研究。OxfordNanopore测序技术利用纳米孔道技术，直接检测DNA分子通过孔道时产生的电流变化，实现实时单分子测序。新一代测序技术介绍

核酸序列比对与分析方法03

BLAST（BasicLocalAlignmentSearchTool）是一种基于局部序列比对算法的核酸和蛋白质序列数据库搜索工具。它通过识别查询序列和数据库序列之间的局部相似性区域，并计算这些区域的统计显著性，从而找到与查询序列相似的序列。BLAST算法原理BLAST广泛应用于基因和蛋白质序列的相似性搜索、基因注释、新基因发现、进化分析等领域。它可用于比对DNA或RNA序列，以及蛋白质序列，并可用于不同物种之间的比较。BLAST应用BLAST算法原理及应用

多序列比对定义多序列比对（MultipleSequenceAlignment,MSA）是指将多个核酸或蛋白质序列进行比对，以识别它们之间的相似性和差异性。它是生物信息学中的一项重要技术，可用于研究基因和蛋白质的进化、功能、结构等方面。多序列比对算法多序列比对算法可分为基于动态规划的方法和基于启发式的方法两类。其中，基于动态规划的方法如ClustalW、T-Coffee等，可得到全局最优解，但计算量大；而基于启发式的方法如MAFFT、Muscle等，计算速度较快，但可能陷入局部最优解。多序列比对算法介绍

基因组组装和注释流程基因组组装是指将测序得到的短读段（reads）拼接成完整的基因组序列的过程。其流程包括数据预处理（如质量控制、去除接头等）、组装（如使用SPAdes、Velvet等组装软件）、评估和优化（如使用QUAST等工具对组装结果进行评估和优化）。基因组组装流程基因组注释是指对组装得到的基因组序列进行基因结构和功能的注释。其流程包括基因预测（如使用GeneMark、Augustus等软件进行基因预测）、功能注释（如使用BLAST等工具进行基因功能注释）、可视化（如使用GBrowse等工具进行基因组注释的可视化）。基因组注释流程

基因突变与多态性检测04

SNP（单核苷酸多态性）指基因组中单个核苷酸的变异，包括转换和颠换两种类型，是人类基因组中最常见的遗传变异形式。SNP在基因表达调控、药物反应和疾