文档介绍：第七章 分子系统发育分析
第一页，共一百一十四页。
本章内容
引言
生物进化的分子机制
系统进化树及其构建
分子系统发育分析软件及应用
第二页，共一百一十四页。
引言
生物学家：We have a dA序列的演化模型、氨基酸序列的演化模型
蛋白质结构的演化模型
基因组包含丰富的编码信息
与形态、性状包含的信息相比，基因组序列、蛋白质序列包含更多、更复杂的信息结构
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基因变异
1、核苷酸替代、插入/缺失、重组
2、基因复制
固定在生物个体
以及物种内
遗传漂变
自然选择
传递给后代
产生新的形态、性状
分子进化的模式
第十三页，共一百一十四页。
分子进化的模式
1. DNA突变：替代，插入，缺失，倒位
核苷酸替代：转换 (Transition) & 颠换 (Transversion)
2. 基因复制：多基因家族的产生以及伪基因的产生
A. 单个基因复制 – 重组或者逆转录
B. 染色体片断复制
C. 基因组复制
第十四页，共一百一十四页。
Thr Tyr Leu Leu
ACC TAT TTG CTG
ACC TCT TTG CTG
Thr Ser Leu Leu
替代
Thr Tyr Leu Leu
ACC TAT TTG CTG
ACC TAC TTT GCT G
Thr Tyr Phe Ala
插入
Thr Tyr Leu Leu
ACC TAT TTG CTG
ACC TAT TGC TG-
Thr Tyr Cys -
缺失
Thr Tyr Leu Leu
ACC TAT TTG CTG
ACC TTT ATG CTG
Thr Phe Met Leu
倒位
（1） DNA突变
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核苷酸替代：转换 & 颠换
1. 转换：嘌呤被嘌呤替代，或者嘧啶被嘧啶替代
2. 颠换：嘌呤被嘧啶替代，或者嘧啶被嘌呤替代
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（2）基因复制：单个基因复制
重组
逆转录
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（2）基因复制：染色体片段复制
人
狒狒
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（2）基因复制：基因组复制
S. Cerevisiae (酿酒酵母)
K. Waltii (克鲁雄酵母)
研究结果：克鲁雄酵母中的同源基因数量与酿酒酵母相比为1：2
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分子进化的特点
生物大分子进化速率相对恒定
分子进化速率
生物大分子随时间的改变而变化，主要表现为核苷酸、蛋白质的一级结构的改变，即分子序列中核苷酸、氨基酸的替换
不同物种同源大分子的分子进化速率大体相同
例子：比较不同物种血红蛋白氨基酸序列差异
人、马——10-9/
人、鲤鱼——10-9/
分子进化速率远远比表型进化速率稳定
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生物大分子进化的保守性
保守性
功能上重要的大分子或大分子的局部在进化速率上明显低于那些在功能上不重要的大分子或者大分子局部。
（引起表型发生显著改变的突变发生的频率要低于无明显表型发生显著改变得突变发生的频率。）
氨基酸
例：血红蛋白分子的外区的功能要次于内区的功能，外区的进化速率是内区进化速率的10倍。
核苷酸
例：DNA密码子的同义替代频率高于非同义替代频率；内含子上的核苷酸替代频率较高。
GTT
GTC
GTA
GTG
CGT
CGC
脯氨酸P
组氨酸H
TGG
TGC
色氨酸W
半胱氨酸C
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研究分子进化的作用
从物种的一些分子特性出发，构建系统发育树，进而了解物种之间的生物系统发生的关系 —— tree of life; 物种分类
大分子功能与结构的分析：同一家族的大分子，具有相似的三级结构及生化功能，通过序列同源性分析，构建系统发育树，进行相关分析；功能预测
进化速率分析：例如，HIV的高突变性；哪些位点易发生突变？
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研究分子进化的作用
Tree of Life: 16S rRNA
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研究分子进化的作用
Out of Africa
53个人的线粒体基因组(16,587bp