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基因组进化

基因组进化 是 基因组 的结构(序列)或大小随时间变化过程。 基因组进化的研究涉及多个领域,如基因组的结构分析,基因组寄生虫的研究,基因和古代基因组重复,多倍体和比较基因组学。由于原核生物和真核生物的基因序列是稳定增加的,故基因组进化是一个不断变化和发展的领域,况且这些基因序列可以从科学界和广大公众中获取。 历史 自从20世纪70年代末人类第一次获得基因组序列以来, 科学家就一直在使用比较基因组学来研究各种基因组之间的差异和相似性。基因…

催化三联体

1lvm),示催化三联体的残基(红)。三联体由酸性残基(Acid)、组氨酸(His)和亲核体(Nuc)组成。在TEV蛋白酶中,酸是天冬氨酸,亲核体是半胱氨酸。]] 催化三联体,又稱催化金三角,通常指在水解酶和转移酶的活性位点中心同时作用的三个氨基酸残基(如蛋白酶、酰胺酶、酯酶、酰基转移酶、脂酶和β-内酰胺酶)。用于共价催化的亲核残基一般是酸-碱-亲核三联体。 历史 早在20世纪30年代,就有人最早研究出了胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结构。2…

中性演化理論

中性演化理論全稱為分子演化的中性理論(),簡稱為中性理論。是日本遺傳學家木村資生在1968年早期所提出的一種演化理論。 這個理論認為在分子遺傳學的層次上,基因的變化大多數是,也就是對生物個體的生殖与生存既沒有好處也沒有壞處的突變。由於中性突變並不受自然選擇影響,而是由中性的突变基因的遗传漂变产生的,因此中性理論也曾被認為是與查爾斯·達爾文的自然選擇論處於競爭狀態。另外木村資生提出突然變異產生的蛋白質和原本的蛋白質之間沒有適應性的差異時的…

突变

]] 突变(,即基因突变)在生物学上的含义,是指细胞中的遗传基因(通常指存在於細胞核中的去氧核糖核酸)发生的突然及永久性改变。它包括单个碱基改变所引起的点突变,或多个碱基的缺失、重复和插入。原因可以是细胞分裂时遗传基因的复制发生错误、或受化学物质、基因毒性、辐射或病毒的影响。 突變通常會導致細胞運作不正常、或細胞死亡,甚至可以在較高等生物中引發癌症。但同时,突变也被视为演化的“推动力”:不理想的突变会经天择过程被淘汰,而对物种有利的突变…

基因重複

基因重複或稱複製基因(英語:Gene duplication (or chromosomal duplication or gene amplification))是指含有基因的DNA片段發生重複,可能因同源重組作用出錯而發生,或是因為反轉錄轉座(retrotransposition)與整個染色體發生重複所導致。不過這些基因的複製品通常可倖免於大自然選擇壓力,也就是說,這類突變在生物體中一般無負面的影響。不過也因為帶了更多基因需要拷貝,…

基因轉換

,兩者皆可能造成基因轉換]] 基因轉換(Gene conversion)是生物基因組中一段DNA序列將另一段與其同源的DNA序列取代的機制,可在減數分裂時發生在異型合子之同源染色體上對應的基因之間(allelic gene conversion),造成配子細胞在該基因座的,也可在其他狀況下發生在基因組中同源(同基因家族)的兩基因(如基因簇或中的數個基因)之間(ectopic gene conversion),使各基因序列趨於一致,造成。…

蛋白质超家族

蛋白质超家族()是对可以找到共同祖先的最大一组蛋白质的合称。一般而言,共同祖先是基于和物理性质得出的,即使不高,也可能会具有共同祖先。蛋白质超家族中往往还会有内部联系相对更近的蛋白质家族。 识别 蛋白质超家族可以用多种方法进行鉴定。 序列相似性 之前,不同蛋白质序列之间的相似性曾被作为推断同源性最常用的指标。序列相似性被认为是相关性的一个指示物,因为相似的序列很有可能来自于基因重复和趋异进化,而不太可能来自于趋同进化。由于密码子简并的缘…

田岛D检验

田岛D检验()是日本学者田岛文生于1989年提出的一种统计检验方法,用于检验DNA序列在演化过程中是否遵循中性演化模型。 科学原理 在选择中性模型下,对于一个处于突变-漂变平衡且大小稳定的群体,群体参数「\theta」可以通过计算两两核苷酸差异的平均值「\pi」和分离核苷酸位点数量「S\,」两种方法来估算,且二者相等。因此: 对于双倍体DNA: : \theta=E[\pi]=E\left[\frac{S}{\sum_{i=1}^{n-…

分子鐘

分子钟(),也叫基因鐘、演化鐘,是一个比喻性术语。是一种根据生物大分子的突变率推断两个或多个生物在演化历史上分离的时间的技术。计算时间所采用的生物大分子往往是DNA的碱基序列或蛋白质的氨基酸序列,同时采用化石和考古数据作为标定。 基于多种动物的血红蛋白,分子钟首次提出于1962年。这一技术常在分子演化研究中用于估计成种或适应辐射的时间。 参考文献

不完全谱系分选

不完全谱系分选(或,常缩写为)也称为不完全谱系分类,指的是祖先基因多态性在后代中随机保留而导致的单个基因位点的系统发生关系与真实的进化历史不一致的现象,在快速的辐射适应中尤为常见。 在多起物种形成事件中长期持续存在的基因多态性可能导致不完全谱系分选,在物种形成事件之后,某些形式的等位基因可能会丢失,而其他的等位基因则会被保留并继续进化,这个丢失与保留的过程是随机的,不同的后代物种可能保留不同的等位基因。在右图的例子中,祖先物种中的基因H…

斯皮格尔曼怪

斯皮格尔曼怪是一种仅由218个核苷酸组成的RNA链,可被RNA依赖的RNA聚合酶(也称为Qβ复制酶)复制。它以其创造者索尔·斯皮格尔曼命名,于1965年被首次提出。 发现过程 斯皮格尔曼将一种简单的RNA病毒——Qβ噬菌体的RNA引入含有Qβ复制酶、游离核苷酸和盐类的溶液中。在这种环境下,RNA开始复制。 随后,斯皮格尔曼取出部分复制产物,转移到另一个新鲜试管中,重复这一过程。 由于较短的RNA链能够更快复制,选择压力使RNA链不断缩短…

分子系统发生学

分子系统发生学(Molecular phylogenetics)是分析遗传分子差异(主要是DNA序列)的系统发生学的一个分支,以获得有机体进化关系的信息。分子系统发生学分析的结果在系统发生树(phylogenetic tree)中表达。分子系统发生学是分子系統分類學的一个方面,更广泛的术语还包括在生物分类学和生物地理学中使用分子数据。 分子系统发生学和分子演化相关。 分子进化是在生命树(进化)的各个分支中在分子水平(基因,蛋白质等)上选…

Ka/Ks

在遗传学中,Ka/Ks或者dN/dS表示的是异义替换(Ka)和同义替换(Ks)之间的比例。这个比例可以判断是否有选择压力作用于这个蛋白质编码基因。异义替换导致氨基酸的改变,而同义替换由于密码子虽然改变,但是仍旧对应的是同一氨基酸。 由于异义替换往往对于生命体有害,所以在纯化选择的作用下,异义替换常常会在群体中被逐渐消灭。 參考文獻