<p class="ql-block">分工：问题一、三：曾绍杰，问题二：焦祎，问题四：隋卓楠，问题五：郑熙羽，问题六：邹用科。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size: 20px;">问题一：简介多序列比对目的，意义和常用软件。</span></p> 多序列比对（Multiple Sequence Alignment，MSA）是一种生物信息学方法，它用于将三个或更多的生物分子序列（通常是蛋白质或核酸序列）进行排列，以便突出相似的部分和检测出保守的区域。这种比对可以帮助我们理解序列之间的进化关系，识别关键的生物功能区域，以及预测蛋白质的三维结构。 定义：多序列比对是将多个生物序列按照一定的规则进行排列，使得具有相似性的序列片段在同一列中对齐，从而揭示它们之间的相似性和差异性。在这个过程中，通常会引入空位（gap）来调整序列长度，以便更好地展示序列间的相似性。 目的：
1.发现同源序列：识别出具有共同祖先的序列，从而推断它们的进化关系。
2.识别保守区域：在多个序列中找到高度保守的区域，这些区域往往对生物分子功能至关重要。
3.功能预测：通过比对，可以预测新序列的潜在功能。
4.结构预测：为蛋白质结构预测提供依据，尤其在没有实验确定结构的情况下。 意义：
1.进化分析：了解生物分子如何随时间变化，揭示物种之间的进化关系。
2.功能研究：识别关键氨基酸或核苷酸，这些位点对于生物分子的功能至关重要。
3.疾病研究：在疾病相关的基因或蛋白质中寻找突变和保守区域，有助于理解疾病的分子机制。
4.药物设计：在蛋白质的活性位点识别保守区域，为药物设计提供靶点。 常用软件： 1.ClustalW：这是一个经典的多序列比对工具，采用渐进比对算法，适用于序列数量较少的情况。
2.MAFFT：一个快速且准确的多序列比对软件，特别适合于大规模序列数据的比对。
3.MUSCLE：提供了高准确性和高吞吐量的比对方法，适用于大量序列的比对。
4.T-Coffee：结合了全局和局部比对的方法，能够处理包含重复和倒位序列的数据。
5.MegAlignPro：提供精确的序列比对和深入分析，支持多种比对方法，包括ClustalOmega、ClustalW等。
6.NovoPro：提供在线多序列比对工具，支持MUSCLE算法，具有较好的精度和速度。 <p class="ql-block"><span style="font-size: 20px;">问题二：举例简述如何用Bioedit来进行多序列比对，及比对结果编辑和图示</span></p> 准备工作：将所有比对蛋白序列保存到同一个文档中 步骤一：打开Bioedit，并点击File-Open，以txt格式打开文件 显示页面： 步骤二：选中所有序列，点击Accessory Applicaton - ClustalW Multiple alignment进行比对 显示页面： 显示页面 比对结果 步骤三：点击File-Graphic View即可对结果进行编辑 编辑界面 <p class="ql-block"><span style="font-size: 20px;">问题三：简介分子进化钟理论与系统发育树构建之间的关系。</span></p> 分子进化钟理论是分子进化生物学中的一个重要概念，它假设DNA序列或蛋白质序列中的突变在一定时间内以大致恒定的速率发生。这一理论的提出，为研究物种之间的进化关系和估计它们的分化时间提供了一种定量的方法。系统发育树是表示物种或基因之间进化关系的树状图，它通过分支模式来反映不同物种或基因之间的亲缘关系和共同祖先。 分子进化钟理论与系统发育树构建之间的关系可以从以下几个方面来理解： 1.时间尺度的估计：分子进化钟理论提供了一种估算物种分化时间的方法。通过比较不同物种间同源基因的序列差异，并结合已知的突变率，可以推算出这些物种分化的大致时间。这种时间尺度的估计对于构建系统发育树至关重要，因为它帮助我们了解物种的进化历史和演化过程。 2.校准系统发育树：在构建系统发育树时，如果能够利用分子进化钟理论来校准树的分支长度，就可以得到更加准确的进化关系图。校准后的系统发育树不仅能够反映物种之间的亲缘关系，还能够揭示它们分化的具体时间点，从而提供更丰富的进化信息。 3.分子数据的解释：分子进化钟理论使得研究者能够从分子水平上解释和预测系统发育树的形态。例如，如果一个物种的基因序列在进化过程中突变速率较快，那么在系统发育树上，这个物种的分支长度可能会相对较长，表明它在短时间内经历了较多的遗传变化。 4.进化速率的异质性：虽然分子进化钟理论提供了一个有用的框架，但实际上，不同基因、不同物种甚至同一个物种的不同区域的进化速率可能并不恒定。这种进化速率的异质性需要在构建系统发育树时加以考虑，以避免误导性的解释。因此，研究者可能会使用多种分子钟模型或者非分子钟方法来校准和构建系统发育树。 5.跨物种比较：分子进化钟理论使得研究者可以在不同物种间进行比较，通过比较它们的基因序列差异来推断它们之间的进化距离。这种跨物种的比较是构建广泛覆盖的系统发育树的基础，有助于理解生物多样性的起源和演化。 总的来说，分子进化钟理论为系统发育树的构建提供了时间尺度的估计和分子水平上的解释框架，使得研究者能够更加精确地理解物种之间的进化关系和演化历史。同时，它也强调了在分析分子数据和构建系统发育树时需要考虑的复杂性和变异性。 <p class="ql-block"><span style="font-size: 20px;">问题四：简介有根树和无根树的区别，及如何选择有根树外围群？</span></p> 系统发育分析中，最重要和最常见的内容为构建系统发育树。系统发育树也称为系统发生树（phylogenetic tree）、聚类树或者进化树（evolutionary tree）。以树状结构表示各个节点的进化关系，枝点可以是物种、同一物种的样本、基因等单元。 有根树和无根树是树形结构中的两种主要类型，它们在结构和应用场景上有显著的区别。 有根树具有一个明确的根节点，这个根节点代表了所有其他节点的共同祖先。因此，有根树具有明确的父子关系和层次性，能够清晰地展示物种从共同祖先到各个分支的进化路径和时间关系。这种结构使得有根树特别适用于描述物种的起源和进化历程。 相比之下，无根树则没有明确的根节点，任何节点都可以作为树的根。因此，无根树中的所有节点地位平等，没有明确的父子关系和层次性。它更多地关注物种之间的相对关系，特别是在缺乏足够信息来确定进化方向时。无根树适用于物种间关系的初步分析，特别是在进化方向不明确时。 无根树和有根树如下图所示。下图左边的进化树只看到了材料的聚类关系和相对距离的远近，无法判断哪个分枝属于较为古老的分枝，哪个分枝为比较年轻的分枝；而图2右边的进化树加了外群，并且把外群指定为根，所以从图中除了可以看到材料的相对距离以外，还可以可以看到各个分枝材料的分化顺序。有根树根的选择应有所讲究，一般选择所研究的材料（根以下的全部材料）的最近的共同近缘种作为外群。 如何选择有根树外围群 在选择有根树的外围群（也称为外类群)时，一般原则是选择与研究类群之外亲缘关系最近的物种作为外类群。这是因为外类群的选择会对树形结构产生很大影响，不同的外类群选择可能会导致树形变化差异极大。因此，选择亲缘关系近的物种作为外类群可以更好地反映研究类群与其他物种之间的关系。 在选择外类群时，还需要考虑内部类群的亲缘关系远近。如果内部类群之间的亲缘关系较近，那么选择的外类群应该与它们的关系相对较远，以更好地展示整个进化树的结构。相反，如果内部类群之间的亲缘关系较远，那么选择的外类群可以相对更近一些，以更好地反映研究类群与其他物种之间的关系。 此外，在选择外类群时，还可以参考前人研究和实验室师兄师姐的选择，以获取更多的信息和经验。同时，也需要注意选择的外类群应该具有可靠的序列数据和明确的分类地位，以确保构建出的进化树具有准确性和可靠性。 <p class="ql-block"><span style="font-size: 20px;">问题五：简介距离法、最大简约法、最大似然法和贝叶斯法等系统发育树构建原理及适用范围。</span></p>