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1、分子生物學(xué)軟件介紹,劉吉平講師 B ,一、實驗準(zhǔn)備階段,一般要查一些與實驗相關(guān)的文獻,以便對自己所要做課題的最新進展有一個基本的了解，從而確定自己的實驗策略。較常使用軟件：Reference Manager 9.0,Reference Manager 9.0,可以在線通過查找關(guān)鍵詞搜索PubMed和609個Z39.50數(shù)據(jù)庫中的專業(yè)資料,同時保存查找的資料為本地文件。 資料內(nèi)容和記錄分上下兩個屏幕，如有全文或想連接網(wǎng)絡(luò)時敲鍵盤就可到相應(yīng)的全文文章和摘要?？梢灾苯釉赪ORD中查找資料，并插入引用。在文章中對引用的文獻可以格式化，引用的參考資料格式有很強的用戶自定義功能，可以符合各種雜志對引用格式

2、的要求，引用時不用多窗口切換。,2. Endnote 3.1.2,是一個在線專業(yè)資料查找系統(tǒng),可以保存查找資料,并在文章中對引用格式化.,二、 實驗實施階段,隨著實驗的進行，就必須對實驗過程中的DNA、RNA和蛋白質(zhì)的信息進行各種處理，包括限制酶分析、引物設(shè)計、同源序列比較、質(zhì)粒作圖、結(jié)構(gòu)域(motif)查找、RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測、蛋白二級結(jié)構(gòu)分析、三維結(jié)構(gòu)顯示等方面的內(nèi)容。,1、 綜合軟件Omiga 2.0,Omiga作為強大的蛋白質(zhì)、核酸分析軟件，它還兼有引物設(shè)計的功能。主要功能：編輯、瀏覽、蛋白質(zhì)或核酸序列，分析序列組成。 用Clustal. W進行同源序列比較，發(fā)現(xiàn)同源區(qū)。 查找核酸限制

3、性酶切位點、基元（Motif）及開放閱讀框（ORF），設(shè)計并評估PCR、測序引物。 查找蛋白質(zhì)解蛋白位點（Proteolytic Sites）、基元、二級結(jié)構(gòu)等。 查尋結(jié)果可以以圖譜及表格顯示，表格設(shè)有多種分類顯示形式。 另外，該軟件還提供了一個很有特色的類似于核酸限制酶分析的蛋白分析，對蛋白進行有關(guān)的多肽酶處理后產(chǎn)生多肽片段。,DNASIS 2.5,DNASIS for Windows 2.5版是日立軟件公司（Hitachi Sofeware Engineering Co.,Ltd.）97年推出的一個功能強大的序列分析軟件。 包含有大部分分子生物學(xué)軟件的常用功能，可進行DNA、RNA、蛋白質(zhì)

4、序列的編輯和分析，甚至還能進行質(zhì)粒作圖、數(shù)據(jù)庫查詢等功能，足可滿足一般實驗室的要求。 在DOS時代，DNASIS 7等版本便是流傳甚廣并曾給過許多人以幫助的分子生物學(xué)軟件，因此我們有理由期待Win版的DNASIS 會帶給我們驚喜。,DNATools 5.1,與Omiga, DNAsis, PCgene等屬于同一類的綜合性軟件,操作簡單功能多。 DNATools設(shè)計的用戶友好、強大，快速、方便地獲取、貯藏和分析序列及數(shù)據(jù)庫查詢獲得的序列相關(guān)信息。 DNATools包容性很好，能把幾乎所有文本文件打開作為序列。當(dāng)程序不能辨別序列的格式時（通過尋找常用序列格式的特征），會顯示這個文件的文本形式，以便

5、你編輯生成正確的蛋白質(zhì)或DNA序列，編輯后可以再被載入程序。,DNATools,若你的序列是DNATools格式時（DNA或寡核苷酸序列），程序不加注解的載入序列，程序模式調(diào)整成可以接受載入的數(shù)據(jù)類型（蛋白質(zhì)、DNA和寡核苷酸引物序列）。在一個項目中可以加入幾千個序列或引物，并在整個項目中分析這些序列及標(biāo)題。這個程序的一個特點是給每個序列或引物添加文本標(biāo)題。這樣就可以用自定義的標(biāo)題識別序列，而不必通過它們的文件名。,DNATools,為避免丟失數(shù)據(jù)和你的工作，DNATools包括幾個挽救丟失數(shù)據(jù)的功能：一個5層的撤銷/重復(fù)功能，重新獲得原始序列的恢復(fù)功能，項目中加入新文件時的安全備份功能，以及

6、在一定的時間間隔作完全備份或備份你的工作。,2、限制酶切位點分析,DNAssist 1.0 原因是大多軟件只對線性序列進行分析，那么cNNNNNNNNgaatt環(huán)狀的序列就找不到EcoR I的位點。 DNAssist 1.0能很容易把這個EcoR I位點找出來。 另外DNAssist在輸出上非常完美，除了圖形、線性顯示外，還有類似DNASIS的列表方式，列出有的位點（按酶排列，按堿基順序排列）。,3、 引物設(shè)計,Primer Premier5.0是由加拿大Premier公司開發(fā)的專業(yè)用于PCR或測序引物以及雜交探針的設(shè)計和評估的軟件，和Plasmid Premier2.02一起是該公司推出的最

7、新的軟件產(chǎn)品。其主要界面同樣也是分為序列編輯窗口（Genetank），引物設(shè)計窗口（Primer Design），酶切分析窗口（Restriction Sites）和Motif分析窗口。,Primer Premier5.0,顧名思義，該軟件就是用來進行引物設(shè)計的。 可簡單地通過手動拖動鼠標(biāo)以擴增出相應(yīng)片段所需的引物，而在手動的任何時候，顯示各種參數(shù)的改變和可能的二聚體、異二聚體、發(fā)夾結(jié)構(gòu)等。 也可以給定條件，讓軟件自動搜索引物，并將引物分析結(jié)果顯示出來。 操作非常簡單。,4、 序列的同源比較（Alignment）,GeneDoc 3.2 GeneDoc能用用亮麗的色彩來區(qū)分相互間序列的同源性，

8、輸出的格式一目了然，而且可以報告為進化樹的格式。選擇項多，可以達到所需的要求。功能多又強，但要完全掌握，并不是很輕松的事。,MACAW 2.05,多序列構(gòu)建與分析工作臺軟件(Multiple Alignment Construction & Analysis Workbench, MACAW)是一個用來構(gòu)建與分析多序列片段的交互式軟件。,MACAW,具有幾個特點： 1. 新的搜索算法查尋類似區(qū)，消除了先前技術(shù)的許多限制。 2. 應(yīng)用一個最近發(fā)展的數(shù)學(xué)原理計算block類似性的統(tǒng)計學(xué)顯著性。 3. 使用各種視圖工具，可以評估一個候選block包含在一個多序列中的可能性。 4 可以很容易地編輯每一

9、個block。在多序列中查找一個類似片段并不是一件簡單的事，主要是因為要查找的量極大。這正是MACAW所要解決的問題。,Clustal X,用來對核酸與蛋白序列進行多序列比較（multiple sequence alignment）的軟件。 多序列比較在分子生物學(xué)中是一個基本方法，用來發(fā)現(xiàn)特征序列，進行蛋白分類，證明序列間的同源性，幫助預(yù)測新序列二級結(jié)構(gòu)與三級結(jié)構(gòu)，確定PCR引物，以及在分子 進化分析方面均有很大幫助，Clustal X很適合這些方面的要求。,5、 質(zhì)粒繪圖,Gene Construction Kit 2.0這一個非常好的質(zhì)粒構(gòu)建軟件包。與大多數(shù)分析的軟件不同，它制作并顯示克隆

10、策略中的分子構(gòu)建過程；包括質(zhì)粒構(gòu)建，模擬電泳條帶；當(dāng)然還可以質(zhì)粒作圖（有無序列均可）。通過它繪出來的圖還可以繼續(xù)用來構(gòu)建克隆策略圖譜。只是該軟件由于功能太強，使用起來也不簡單；幸虧它附有詳細的使用幫助，認真研究后，應(yīng)該沒有問題。,Plasmid Premier2.02,是由加拿大的Premier Biosoft公司推出的用于質(zhì)粒作圖的專業(yè)軟件，主要用于進行質(zhì)粒作圖，質(zhì)粒特征分析和質(zhì)粒設(shè)計。其主要界面分為序列編輯窗口（Genetank），質(zhì)粒作圖窗口（Plasmid Design），酶切分析窗口（Restriction Sites）和紋基分析窗口（Motif）。打開程序就可進入序列編輯窗口，可以

11、直接打開Genbank或Vector數(shù)據(jù)庫中已知質(zhì)粒的序列文件，將序列讀入，并將有關(guān)于質(zhì)粒的各種特征，包括編碼區(qū)，啟動子，多克隆位點以及參考文獻等信息保存在Header中；也可以直接輸入序列進行未知質(zhì)粒的設(shè)計。,6、 結(jié)構(gòu)域（motif）查找,Primer Premier 5.0的結(jié)構(gòu)域查找功能與它的引物設(shè)計一樣強，結(jié)果能以圖形、表格、序列三種方式輸出。同時還提供了一些未知的結(jié)構(gòu)域的列表；當(dāng)然軟件本身也提供了大量的已知結(jié)構(gòu)域的序列。,7、 RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測,RNAdraw是一個進行RNA二級結(jié)構(gòu)計算的軟件。 1. 它 是Windows下的多文檔窗口 (multiple document in

12、terface) 軟件，允許你同時打開多個數(shù)據(jù)處理窗口。主窗口的工具條提供一些基本功能：打開文件、導(dǎo)入文件、關(guān)閉文件、設(shè)置程序參數(shù)、重排窗口、以及即時幫助和退出程序。2. RNAdraw中一個非常非常重要的特征是鼠標(biāo)右鍵菜單打開的菜單顯示對鼠標(biāo)當(dāng)前所指向的對象/窗口可以使用的功能列表。 3. RNA文庫（RNA Library）用一種容易操作的方式來組織你所有的RNA數(shù)據(jù)文件。,RNAStructure 3.5,RNA Structure 根據(jù)最小自由能原理，將Zuker的根據(jù)RNA一級序列預(yù)測RNA二級結(jié)構(gòu)的算法在軟件上實現(xiàn)。預(yù)測所用的熱力學(xué)數(shù)據(jù)是最近由Turner實驗室獲得。提供了一些模塊

13、以擴展Zuker算法的能力，使之為一個界面友好的RNA折疊程序。,8、 蛋白二級結(jié)構(gòu)分析,推薦軟件：Antheprot 4.5 蛋白序列分析軟件包ANTHEPROT 4.5是位于法國的蛋白質(zhì)生物與化學(xué)研究院（Institute of Biology and Chemistry of Proteins）用十多年時間開發(fā)出的蛋白質(zhì)研究軟件包。軟件包包括了蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域所包括的大多數(shù)內(nèi)容，功能非常強大。應(yīng)用此軟件包，使用個人電腦，便能進行各種蛋白序列分析與特性預(yù)測。更重要的是該軟件能夠提供蛋白序列的一些二級結(jié)構(gòu)信息，使用戶有可能模擬出未知蛋白的高級結(jié)構(gòu)。,9、 三維結(jié)構(gòu)顯示,通過各種方法計算出來的各

14、種三維結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，只要在三維結(jié)構(gòu)瀏覽軟件的幫助下，才能顯示出來；從而使用戶形象地看到生物大分子的三維立體結(jié)構(gòu)。推薦軟件：RasMol 2.7.1,RasMol 2.7,是計算化學(xué)與分子圖形學(xué)以及信息產(chǎn)業(yè)的同步高速發(fā)展的成果，使一個普通的科研工作人員，在自己的個人電腦上，就可以從Internet上的各種免費數(shù)據(jù)庫中，下載所需觀察與研究的分子坐標(biāo)文件，進而通過RasMol 2.7以各種模式、各種角度，甚至按照自己的意愿旋轉(zhuǎn)著，觀察此分子神秘的微觀三維立體結(jié)構(gòu)，進而了解化合物分子結(jié)構(gòu)和各種微觀性質(zhì)與宏觀性質(zhì)之間的定量關(guān)系。,RasMol 2.7,RasMol 2.7的作者是Glaxo&Wellcom

15、e公司（世界第一大制藥公司）研發(fā)中心的科學(xué)家Roger Sayle。 RasMol 2.7最大的特點是界面簡單，基本操作簡單，運行非常迅速，對機器的要求較低，對小的有機分子與大分子，如蛋白質(zhì)、DNA或RNA, 均能適用，且顯示模式非常豐富。而且它程序短小，功能強大。尚無在功能上出其右者。其顯示窗口可以很簡單通過選擇相應(yīng)的菜單來顯示分子的三維結(jié)構(gòu)。用命令行窗口，通過輸入命令可以執(zhí)行和顯示復(fù)雜和要求極高的三維圖形。,Cn3D,是由NCBI開發(fā)的用于觀看蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的軟件，其設(shè)計的主要目的是為NCBI在其站點中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫MMDB提供專業(yè)的結(jié)構(gòu)觀察軟件，其主要的操作界面分為兩個窗口，如右圖所

16、示，一個為結(jié)構(gòu)窗口，另一個為序列窗口。,Cn3D,與其他的類似軟件，其在結(jié)構(gòu)觀察方面主要功能上基本相似，但是圖形格式上比Rasmol和Weblabview要差一些。而在與網(wǎng)絡(luò)連接上，該軟件能依托NCBI所建立的所建立的MMDB結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，能直接根據(jù)輸入的序列號從數(shù)據(jù)庫中利用其內(nèi)嵌的Entrez搜索引擎調(diào)出蛋白結(jié)構(gòu)來進行觀察，比其他軟件要簡便。,Cn3D,而Cn3D主要的特點是能夠?qū)蓚€蛋白放在一起直觀地進行三維結(jié)構(gòu)上的比較，如下圖中是將兩種核酸外切酶的三維結(jié)構(gòu)通過VAST對準(zhǔn)得到的結(jié)構(gòu)比較圖：同樣，Cn3D在結(jié)構(gòu)比較方面也能利用其內(nèi)嵌的Blast搜索引擎直接訪問Genbank數(shù)據(jù)庫找到具有局部

17、相似性的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并在三維結(jié)構(gòu)圖中顯示出二者具有相似性的結(jié)構(gòu)區(qū)域。,10、 格式轉(zhuǎn)換,各種軟件為了自己軟件的需要有不同的格式，對我們使用數(shù)據(jù)帶來了困難；格式轉(zhuǎn)換軟件能幫助用戶解決這一問題。推薦軟件：Seqverter 1.3,Seqverter 1.3,使用簡單，填寫輸入文件和輸出文件名就可以完成格式轉(zhuǎn)換。而且能夠轉(zhuǎn)換的格式非常之多是其它軟件所無法比擬的。另外，它可在線升級以讀寫更多格式文件。,11、 電泳圖譜分析,推薦軟件：band leader 3.0 提供處理DNA或蛋白分子凝膠電泳圖象和從凝膠電泳圖象獲得相關(guān)數(shù)據(jù)的工具。它可以對電泳圖譜進行半定量分析，識別掃描得到的WINDOWS圖象格

18、式 .BMP，是一個難得的好軟件。,三、 實驗結(jié)果輸出階段,1、 生成出版質(zhì)量的圖片Pov-Ray for Windows 3.1 相當(dāng)于一種語言，它可以修改pov格式文件，用戶還可以自己設(shè)定光源、攝像機、材質(zhì)、陰影等因素，把生物分子的表面用材質(zhì)填充；并根據(jù)光源、攝像機得到生物大分子的三維圖。分辨率最大可達1280*1024。同類軟件：molmol 2.5.1該軟件能將pdb等格式的蛋白文件通過轉(zhuǎn)換，存成普通的圖形文件。,向數(shù)據(jù)庫遞交序列的 Sequin 2.90,向數(shù)據(jù)庫遞交序列 Sequin 2.90能向GenBank、EMBL、DDBJ三大核酸序列庫遞交序列?？梢圆挥米屑毧紤]各數(shù)據(jù)庫文件的具體格式，以問答填表格的形式，將需遞交的序列和相關(guān)資料填好。可以在線直接發(fā)送，也可以生成相應(yīng)格式文件，以e-mail形式發(fā)送。,Digest,DIGEST 能夠掃描DNA序列并查找限制性內(nèi)切酶位點.它支持使用者限定搜索特定的酶,如果此酶在限制性酶切酶庫文件WISCONSI.920中,它會列出酶切位置并對酶切片段按長度排序.它使用Don Gilbert的讀序模塊