基于混沌游戏表示的细菌必需基因与非必需基因的特征对比分析

发布时间：2017-09-27 19:20

  本文关键词：基于混沌游戏表示的细菌必需基因与非必需基因的特征对比分析

  更多相关文章： 混沌游戏表示法 分形特征 Hurst指数 信息维数 进化关系

【摘要】：伴随着分子生物学技术的发展,DNA测序工作得到广泛开展。研究DNA序列结构与生物遗传信息的传递与表达之间的联系,具有重要的现实意义。因此,DNA序列分析成为基因研究的重要基础。必需基因是维持基本生命活动所必需的基因,识别出必需基因序列,对于新药的研制,控制疾病具有重要的应用价值。由于物种DNA数据量庞大,还有许多物种的必需基因尚未测定,而且实际的测序过程也十分繁琐。所以,采用非线性理论对生物基因组中的必需基因和非必需基因进行特征对比分析,对于这两类基因的预测识别是十分必要的。本文基于混沌游戏表示方法,对比分析了细菌物种必需基因和非必需基因DNA序列的Hurst指数分形特征,以及蛋白质序列信息维数。通过对目前所有已识别出的细菌物种的必需基因和非必需基因的Hurst指数进行统计对比分析,发现其Hurst指数呈Gamma分布,基因序列长度与Hurst指数存在线性关系,两类基因Hurst指数存在显著性差异。对于蛋白质序列信息维数,发现蛋白质序列长度和信息维数之间存在线性关系,并且绝大多数细菌物种必需基因和非必需基因蛋白质序列信息维数之间存在显著性差异。此外,基于混沌游戏表示方法,采用绝对差法,Pearson距离法等对21个生物体细胞色素C进行相似度比较,构建系统发育进化树,结果表明,Pearson距离法绘制的进化树相对于绝对差法更符合自然进化关系。
【关键词】：混沌游戏表示法 分形特征 Hurst指数 信息维数 进化关系
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q78;R378
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 生物信息学发展背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究概况9-12
• 1.2.1 分形理论简介及其在生物学中的应用9-10
• 1.2.2 基于CGR的DNA序列的研究概况10-11
• 1.2.3 基于CGR的蛋白质序列的研究概况11-12
• 1.3 本论文的主要工作12-14
• 第二章 基于CGR的细菌必需基因和非必需基因DNA序列Hurst指数对比分析14-30
• 2.1 课题的数据来源14-15
• 2.2 DNA序列混沌游戏表示的基本原理15-17
• 2.2.1 混沌游戏简介15
• 2.2.2 DNA序列混沌游戏表示图形化15-16
• 2.2.3 基于CGR的基因时间序列模型16-17
• 2.3 细菌必需基因和非必需基因DNA序列Hurst指数特征分析17-22
• 2.3.1 Hurst指数计算原理17-19
• 2.3.2 DNA序列Hurst指数分布规律分析19-20
• 2.3.3 DNA序列长度与Hurst指数的关系20-22
• 2.4 细菌必需基因和非必需基因DNA序列Hurst指数差异显著性分析22-27
• 2.4.1 基于非参数检验法的DNA序列Hurst指数差异显著性分析22-24
• 2.4.2 两类基因DNA序列划分长度区间Hurst指数差异性对比24-26
• 2.4.3 两类基因DNA序列整体Hurst指数均值对比分析26-27
• 2.5 本章小结27-30
• 第三章 基于CGR的细菌必需基因和非必需基因蛋白质序列信息维数对比分析30-40
• 3.1 蛋白质序列混沌游戏表示的基本原理30-32
• 3.2 细菌必需基因和非必需基因蛋白质序列信息维数特征分析32-34
• 3.2.1 信息维数计算原理32-33
• 3.2.2 蛋白质序列长度与信息维数的关系33-34
• 3.3 细菌必需基因和非必需基因蛋白质序列信息维数差异显著性分析34-39
• 3.3.1 基于非参数检验法的蛋白质序列信息维数差异显著性分析34-35
• 3.3.2 两类基因蛋白质序列划分长度区间信息维数差异性对比35-38
• 3.3.3 两类基因蛋白质序列整体信息维数均值对比分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 基于CGR的物种进化关系分析40-46
• 4.1 数据来源40-41
• 4.2 DNA序列的相似性计算方法41-43
• 4.2.1 绝对差法计算遗传距离矩阵原理41-42
• 4.2.2 Pearson距离法计算遗传距离矩阵原理42-43
• 4.3 基于CGR的物种进化关系分析43-45
• 4.3.1 遗传距离矩阵计算结果43-44
• 4.3.2 绝对差法和Pearson距离法绘制进化树结果分析44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 总结与展望46-48
• 5.1 论文工作总结46-47
• 5.2 展望47-48
• 参考文献48-52
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果52-54
• 致谢54

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本文编号：931481