摘 要

生物信息学是目前生命科学研究与发展中的璀璨明珠，可以说，如果没有生物信息学理论技术的发展与工具开发，目前的生命科学研究与实践，仍停留在瞎子摸象般的缓慢进展之中，正是有了生物信息学，生命科学各领域快速渗透、交叉，许多生命现象可以在分子水平上统一起来。同时，一些生命科学中的新东西又不断涌现，因此，生物信息学已经成为现代生命科学与研究中不可或缺的重要内容。随着生物信息学理论的不断建立与完善，在国内外又产生了众多的基于计算机算法的生物信息学软件工具（程序）及网络资源，它们的开发与应用又对生物信息学的推广普及起到了促进作用。

生物钟是一个复杂的系统，目前对于生物钟的研究还处于探索阶段。生物信息学的出现给生物钟的研究带来了一种新的可行的方法。尤其是生物钟基因的发现和测定完毕更加是为生物信息学软件的使用提供了可操作性。目前已经发现的生物钟基因有Bmal1, Per1,Per2, Clock, Cry1,Cry2, Rev-erbα, Rorα等。其中Bmal1是生物钟基因中起至关重要的一个，关于其序列的测定工作已经大部分完成。生物信息学软件的使用在基因序列的测定和预测中起着至关重要的作用，它能模拟并代替科学工作者完成大量繁重复杂的计算工作，并且速度快，准确性高，极大地提高了生物科学工作者的工作效率。

本文主要旨在简要地介绍生物信息学的内容和生物钟系统。通过收集Bmal1基因的信息，利用生物信息学软件加以分析，得出新的结论。文中主要涉及到两款生物信息学的软件，都是在线的，一个是NCBI数据库，一个是ProtParam在线分析软件。通过对NCBI中数据的在线分析，得出Bmal1基因的理化性质。

关键词：生物信息学；生物钟；Bmal1；软件操作

Abstract

Bioinformatics is the life science research and development of the bright pearl, can say, if not bioinformatics theory of technology development and tool development, current life science research and practice, is still in a blind man touched the slow progress of like, it is the bioinformatics, life science fields, instantly penetrate into cross, many lives phenomena can be unified on at the molecular level, and at the same time, some new things in life science and constantly emerging, therefore, bioinformatics has become the modern life science and research the indispensable important content. As biological information to learn the theory constantly establish and perfect at home and abroad, and produced numerous computer algorithm based on bioinformatics software tools (program) and network resources, their development and application of bioinformatics and the popularization rose to promote role.

Biological clock is a complex system, at present for the study of the biological clock in exploration stage. Bioinformatics in the biological clock research has brought a new feasible method. Especially gene discovery and measuring the biological clock is finished more for bioinformatics the use of the software provides the feasibility. At present have found that body Clock gene have Bmal1, Per1, Per2, Clock, Cry1, Cry2, Rev-erb α, Ror α, etc. Among them is the biological clock Bmal1 genes play a vital one, about the sequence of the work has been completed most of determination. Bioinformatics software used in the determination of the gene sequence forecast and plays an important role in, it can be simulated and instead of scientific workers complete much heavy complex calculation work, and speed, high accuracy, greatly improving the science of biology workers work efficiency.

The aims of this paper aims are to introduce the content of bioinformatics and biological clock system briefly. Through collecting Bmal1 gene information, analyzing the date by bioinformatics software and drawing new conclusions. This paper mainly deals with two online bioinformatics software, one is NCBI database, and the other is ProtParam on-line analysis software. The online analysis in NCBI concludes the physical and chemical properties of Bmal1 genes.

Keywords: bioinformatics; Biological clock; Bmal1; Software operating

目 录

1、绪论 1

1.1、生物钟工作机理 1

1.2、生物钟各时段对各器官的调节情况 4

1.3、国内外研究概况 5

2、研究方法与技术 6

2.1、生物信息学数据库 6

2.1.1、Genbank 7

2.1.2、Genbank数据检索 7

2.1.3、 EMBL核酸序列数据库和其它数据库 8

2.2、生物信息学软件 9

2.2.1、BLAST 9

2.2.2、Vector NTI Suite 8.0 10

2.2.3、DNAStar5.03 11

2.2.4、其它软件 12

3、利用ExPASy分析Bmal1的理化性质 13

3.1、项目思路 13

3.2、ExPASy工具简介 13

3.4、利用ExPASy分析谷仓猫头鹰Bmal1基因的蛋白理化性质 21

4、结果分析与讨论 26

4.1、Bmal1基因在生物钟系统中的工作路径 26

4.2、Bmal1基因调节途径 27

4.2.1基因的结构和功能 27

4.2.2Bmal1基因调节途径的探索 30

4.3生物系统研究中的手段 32

5、体会与致谢 33

6、参考文献 33

1、绪论

1.1、生物钟工作机理

生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”，实际上是生物体生命活动的内在节律性，它是由生物体内的时间结构序所决定。通过研究生物钟，目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见，研究生物钟在医学上有着重要的意义，并对生物学的基础理论研究起着促进作用。

　　能够在生命体内控制时间、空间发生发展的质和量叫生物钟。

地球上的所有动物都有一种叫“生物钟”的生理机制，也就是从白天到夜晚的一个24小时循环节律，比如一个光-暗的周期，与地球自转一次吻合。生物钟是受大脑的下丘脑"视交叉上核"（简称SCN）控制的，和所有的哺乳动物一样，人类大脑中SCN所在的那片区域也正处在口腔上腭上方，我们有昼夜节律的睡眠，清醒和饮食行为都归因于生物钟作用。

　　研究证明下丘脑分泌的褪黑素，作为调节昼夜节律的新化合物。褪黑素主要由松果体产生的激素，它的生产表现出明显的昼夜波动。其在夜间生产的数量是白天的50至100倍。