生物信息学 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics 。年年中 第九章：分子进化与系统发育
第九章：分子进化与系统发育 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics
第一节分子进化与系统发育 一、分子水平的进化 分子水平的进化主要是指在生物进化过程中，构成 生物体的大分子物质，如蛋白质、核酸的演变过程。 (一)分子进化的特点 1、生物大分子进化速率相对恒定 2、生物大分子进化的保守性
第一节 分子进化与系统发育 一、分子水平的进化 分子水平的进化主要是指在生物进化过程中，构成 生物体的大分子物质，如蛋白质、核酸的演变过程。 （一）分子进化的特点 1、生物大分子进化速率相对恒定 2、生物大分子进化的保守性
(二)分子进化的中性学说 分子进化的中性学说认为多数或绝大多数突变都是 中性或近中性的，即无所谓有利或不利，自然选择 对它们不起作用，因此对于这些中性突变不会发生 自然选择与适者生存的情况
（二）分子进化的中性学说 分子进化的中性学说认为多数或绝大多数突变都是 中性或近中性的，即无所谓有利或不利，自然选择 对它们不起作用，因此对于这些中性突变不会发生 自然选择与适者生存的情况
(三)基因组计划与分子进化 人类基因组计划(HGP)最主要的目的是测出人类 基因组DNA的30亿碱基对的序列，发现所有人类基 因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗 传信息，解码生命，了解生命的起源，了解生命体 生长发育的规律，认识种属之间和个体之间存在差 异的起因，认识疾病产生的机制，以及长寿与衰老 等生命现象，从而为疾病的诊治提供科学依据。 (四)研究分子进化的意义
（三）基因组计划与分子进化 人类基因组计划（HGP）最主要的目的是测出人类 基因组DNA的30亿碱基对的序列，发现所有人类基 因，找出它们在染色体上的位置，破译人类全部遗 传信息，解码生命，了解生命的起源，了解生命体 生长发育的规律，认识种属之间和个体之间存在差 异的起因，认识疾病产生的机制，以及长寿与衰老 等生命现象，从而为疾病的诊治提供科学依据。 （四）研究分子进化的意义
二、分子系统发育分析的基本概念 (一)分子系统发育树的基本概念 在研究生物进化和系统分类中，常用一种类似树状 分支的图形来概括各种（类）生物之间的亲缘关系， 这种树状分支的图形称为系统发育树
二、分子系统发育分析的基本概念 （一）分子系统发育树的基本概念 在研究生物进化和系统分类中，常用一种类似树状 分支的图形来概括各种（类）生物之间的亲缘关系， 这种树状分支的图形称为系统发育树
(二)有根树和无根树 a 树根 b 1 A 2 1 2 3 o 3 A B D DO
（二）有根树和无根树
(三)物种树和基因/蛋白树 真核生物域 细菌域 古生菌域 动物 真菌 植物 其他细菌 蓝细菌 嗜泉古细菌 朊细菌 广域古细菌 公薄类 纤毛虫 生叶绿体的细菌 其他单细胞 生线粒体的细菌 真核生物 初生古生菌 超嗜热细菌 共同祖先 图9-2 生命系统树
（三）物种树和基因/蛋白树
第二节分子系统发育树的构建方法 利用生物大分子数据重建系统进化树，目前最常用 的有4种方法，即距离法、最大简约法、最大似然法 和贝叶斯法，其中，最大简约法主要适用于序列相 似性很高的情况；距离法在序列具有比较高的相似 性时适用；最大似然法和贝叶斯法可用于任何相关 的数据序列集合。从计算速度来看，距离法的计算 速度最快，其次是最大简约法和贝叶斯方法，然后 是最大似然法
第二节 分子系统发育树的构建方法 利用生物大分子数据重建系统进化树，目前最常用 的有4种方法，即距离法、最大简约法、最大似然法 和贝叶斯法，其中，最大简约法主要适用于序列相 似性很高的情况；距离法在序列具有比较高的相似 性时适用；最大似然法和贝叶斯法可用于任何相关 的数据序列集合。从计算速度来看，距离法的计算 速度最快，其次是最大简约法和贝叶斯方法，然后 是最大似然法
一、基于距离的系统发育树构建方法 (一)非加权分组平均法 UPGMA:主要适用于在基因替代速率恒定时，尤其是 用基因频率数据来构建分子系统发育树时
一、基于距离的系统发育树构建方法 （一）非加权分组平均法 UPGMA主要适用于在基因替代速率恒定时，尤其是 用基因频率数据来构建分子系统发育树时
1、算法 序列1 序列2 序列3 序列4 序列2 d 序列3 di d23 序列4 du d24 d34 序列5 dis d2s das d45 集合( 序列3 序列4 序列3 dn 序列4 di d2s 序列5 dis d35 d45
1、算法