resultinproducingnewproteinseachofwhichhasaspecificfunctionneededforcellsurvival(growth,metabolism,replication,andothers).導致產生新的蛋白質和所需的每一種都有一個特定的功能對于細胞的生存(生長、新陳代謝、復制和其他人)。Thefollowingstatementiscrucialtounderstandingtheprocessofinteipretationoccurringwithinacell.LetageneGintheDNAcomponentberesponsibleforproducingaproteinPInterpretersIcapableofprocessinganygenemaywellutilizePasoneofitscomponents.ThisimpliesthatifPhasnotbeenassembledintothemachineryofInointerpretationtakesplace.下面的語句至關重要的解釋發生在一個細胞中的過程。讓基因DNA組件負責生產蛋白質P翻譯處理任何基因很可能利用P作為它的一個組件。這意味著如果我沒有組裝的機器沒有辦法去解釋。AnotherinstanceinwhichPcannotbeproducedisthealreadymentionedfactthatanotherproteinP'maypositionitselfatthebeginningofgeneGand(temporarily)preventthetranscription.另一個實例中,P不能產生已經提到這樣一個事實:另一種蛋白質P可能定位基因G和初(暫時)阻止轉錄。Theinterpreterinthebiologicalcaseiseitheronethatalreadyexistsinagivencell(priortocellreplication)orelseit譯員在生物的情況下是一個已經存在于一個給定的細胞(細胞復制之前)或其他generatedbyspecificgenes(e.g.,ribosomalgenes).Inbiologytheinterpretercanbeviewedasamechanicalgadgetthatismadeofmovingpartsthatproducenewcomponentsbasedongiventemplates(DNAorRNA).Theconstructionofnewcomponentsismadebysubcomponentsthathappentobeinthevicinity.Iftheyarenot,interpretationcannotproceed.由特定的基因(如生成的：核糖體基因)。在生物學解釋器可以被視為一個機械裝置，是由移動部件生產新組件基于給定的模板(DNA或RNA)。建設新組件是由子組件，在附近。如果他們不是這樣的，則不能進行解釋。Onecanimagineasimilarsituationwheninterpretingcomputerprograms(althoughitisunlikelytooccurinactualinterpreters).AssumethatthecomponentsofIarefirstgeneratedontheflyandonceIisassembled(asdata),controlistransferredtotheexecutionofI(asaprogram).你可以想象一個類似的情況，解釋計算機程序(雖然不太可能發生在實際翻譯中)。假設我是第一的組件生成的動態和一個組裝(數據),控制轉移到我的執行(程序)。Theabovesituationcanbesimulatedinactualcomputersbyutilizingconcurrentprocessesthatcompriseamultitudeofinterruptstocontrolprogramexecution.Thiscouldbeimplementedusinginterpretersthatfirsttestthatallthecomponentshavebeenassembled:executionproceedsonlyifthatisthecase;otherwiseaninterrupttakesplaceuntiltheassemblyiscompleted.Alternativelyonecanexecuteprogrampartsassoonastheyareproducedandinterruptexecutionifasequelhasnotyetbeenfullygenerated.InSection7.5.1zwewilldescribeonesuchmodelofgeneinteraction.上述情況可以模擬在實際計算機中利用并發進程組成多種中斷控制程序執行。這可能是解釋器實現第一次測試所有的組件組裝:執行,一個中斷發生，直到組裝完成。另外一個可以執行程序部分就產生和中斷執行如果續集尚未完全生成。節中,我們將描述一個模型的基因的相互作用。4o實驗室的工具確定生物數據Westartwithawarningthattheexplanationsthatfollowarenecessarilycoarse.Thegoalofthissectionistoenablethereadertohavesomegraspofhowbiologicalinformationisgatheredandofthedegreeofdifficultyinobtainingit.Thiswillbehelpfulinunderstandingthevarioustypesofdataavailableandtheprogramsneededtoutilizeandinterpretthatdata.我們開始預示說，下面的解釋必然是不準確的。本節的目的是使讀者有一些掌握生物信息是如何收集和獲取的理解起來有一定難度。這將有助于理解各種類型的數據和利用所需的程序和解釋這些數據。SequencersaremachinescapableofreadingoffosequenceofnucleotidesinastrandofDNAinbiologicalsamples.ThemachinesarelinkedtocomputersthatdisplaytheDNAsequencebeinganolyzed.Thedisplayalsoprovidesthedegreeofconfidenceinidentifyingeachnucleotide.Presentsequencerscanproduceover300kbasepairsperdayatveryreasonablecosts.ltisalsoinstructivetoremarkthattheinverseoperationofsequencingcanalsobeperformedratherinexpensively:itisnowcommonpracticetoorderfrombiotechcompaniesvialscontainingshortsequencesofnucleotidesspecifiedbyauser.測序機器是有能力閱讀核甘酸序列在生物樣本的DNA鏈。機器與電腦顯示的DNA序列分析。顯示還提供了準確的程度確定每個核甘酸。目前測序可以產生超過300k堿基對每天花費合理的成本。也很有教育意義的話，測序的逆操作也被執行,而且比較廉價:現在是常見的做法，從生物技術公司瓶包含短序列的核甘酸由用戶指定。Asignificantdifficultyinobtaininganentiregenome'sDNAisthefactthatthesequencesgatheredinawetlabconsistofrelativelyshortrandomsegmentsthathavetobereassembledusingcomputerprograms;thisisreferredtoastheshotgunmethodofsequencing.SinceDNAmaterialcontainsmanyrepeatedsubsequences,performingtheassemblagecanbetricky.Thisisduetothefactthatafragmentcanbeplacedambiguouslyintwoormorepositionsofthegenomebeingassembled.(DNAassemblywillberevisitedinSection7.7.)顯然是困難的要獲得整個基因組的DNA序列的聚集在一個濕實驗室由相對較短的隨機部分，必須重新使用計算機程序;這是稱為獵槍的測序方法。因為DNA材料包含許多重復的子序列,執行組合可能會非常棘手。這是由于這樣的事實:一個片段可以含糊不清地放置在兩個或兩個以上的基因組組裝的位置。(DNA組裝將在7.7節被重提。)Recently,therehasbeenatrendto。甘empttoidentifyproteinsusingmassspectroscopy.Thetechniqueinvolvesdetermininggenesandobtainingthecorrespondingproteinsinpurifiedform.Thesearecutintoshortsequencesofaminoacids(calledpeptides)whosemolecularweightscanbedeterminedbyamassspectrograph.Itisthencomputationallypossibletoinfertheconstituentsofthepeptides最近,有一種趨勢試圖使用質譜法識別蛋白質。技術涉及到確定基因和獲得相應的蛋白純化的形式。這些切成短的氨基酸序列(稱為肽)的分子量可以由質譜儀。然后計算可能推斷出多肽的成分yieldingthosemolecularweights.Byusingexistinggenomicsequences,onecanattempttoreassemblethedesiredsequenceofaminoacids.產生這些分子量。通過使用現有的基因組序列，可以嘗試重新組裝所需的氨基酸序列。The3DstructureofproteinsismainlydeterminedbyX-raycrystallographyandbynuclearmagneticresonance(NMR).Boththeseexperimentsaretimeconsumingandcostly.InX-raycrystallography,oneattemptstoinferthe3Dpositionofeachoftheprotein'satomsfromaprojectionobtainedbypassingX-raysthroughacrystallizedsampleofthatprotein.Oneofthemajordifficultiesoftheprocessistheobtainingofgoodcrystals.X-rayexperimentsmayrequiremonthsandevenyearsoflaboratorywork.蛋白質的三維結構主要是由x射線晶體學、核磁共振(NMR)。這些實驗都需要耗費大量的時間和成本。在x射線晶體學，一個試圖推斷出的3d位置每個蛋白質的原子從一個投影得到的x射線穿過固定樣本的蛋白質。過程的主要困難之一是獲得良好的晶體。x射線實驗可能需要幾個月甚至幾年的實驗室工作。IntheNMRtechnique,oneobtainsanumberofmatricesthatexpressthefactthattwoatoms—thatarenotinthesamebackbonechainoftheprotein—arewithinacertaindistance.Onethendeducesa3Dshapefromthosematrices.TheNMRexperimentsarealsocostly.Agreatadvantageisthattheyallowonetostudymobilepartsofproteins,ataskwhichcannotbedoneusingcrystals.在核磁共振技術,獲得大量的矩陣表達的事實，兩個原子并不在同一個主鏈的責任應在一定的距離。然后推導出3d從這些矩陣形狀。核磁共振實驗也是昂貴的。一大優勢是，他們讓一個研究蛋白質的移動部分,任務不能使用晶體。TheprecedingparagraphsexplainwhyDNAdataissomuchmoreabundantthan3Dproteindata.前面的段落解釋DNA數據比3d蛋白質豐富得多的數據。AnothertypeofvaluableinformationobtainablethroughlabexperimentsisknownasESTsorexpressedsequencetags.TheseareRNAchunksthatcanbegatheredfromacellinminutequantities,butcaneasilybeduplicated.Thosechunksareveryusefulsincetheydonotcontainmaterialthatwouldbepresentinintrons(seetheAppendixforadefinition).TheavailabilityofESTdatabasescomprisingmanyorganismsallowsbioinformaticianstoinferthepositionsofintronsandevendeducealternatesplicing.另一種類型的有價值的信息通過實驗獲得被稱為est或表達序列標簽。這些RNA的塊可以在一個中微量細胞聚集，但可以很容易地復制。這些塊非常有用，因為它們不包含材料，將出現在內含子的定義（見附錄）。EST數據庫的可用性包括許多有機體允許bioinformoticions推斷內含子的位置甚至演繹交替剪接。Apowerfulnewtoolavailableinbiologyismicroarrays.TheyallowdeterminingsimultaneouslytheamountofmRNAproductionofthousandsofgenes.Asmentionedearlier,thisamountcorrespondstogene-expression;itispresumedthattheamountofRNAgeneratedbythevariousgenesofanorganismestablishesanestimateofthecorrespondingproteinlevels.一個強大的新工具是可用的生物芯片。他們允許同時確定mRNA的數量生產成千上萬的基因。正如前面提到的，此金額對應的基因表達，它是假定的數量的RNA產生的各種基因的生物體建立估計相應的蛋白質水平。Microarrayexperimentsrequirethreephases.Inthefirstphaseoneplacesthousandsofdifferentone-strandedchunksofRNAinminusculewellsonthesurfaceofasmallglasschip.（Thistaskisnotunlikethatdonebyajetprinterusingthousandsofdifferentcolorsandplacingeachofthemindifferentspotsofasurface.）ThechunkscorrespondtotheRNAknowntohavebeengeneratedbyagivengene.The2Dcoordinatesofeachofthewellsareofcourseknown.Somecompaniesmassproducecustompreloadedchipsforcellsofvariousorganismsandsellthemtobiologicallabs.微陣列實驗需要三個階段。在第一階段一個地方成千上萬的不同的RNAone-stranded塊小玻璃晶片表面上的小凹陷。（這一任務是不像,通過噴墨打印機使用成千上萬的不同的顏色，并讓他們每個人都在不同的地方的表面）。塊對應于給定生成的RNA已知基因。每個凹陷的2d坐標當然知道。一些公司大規模生產自定義加載芯片的細胞各種生物和賣給生物實驗室。Thesecondphaseconsistsofspreading—onthesurfaceoftheglass-geneticmaterial（againone-stranded第二階段由spr一oding-on玻璃表面的遺傳物質（再次one-stronded）RNA）obtainedbyacellexperimentonewishestoperform.ThosecouldbetheRNAsproducedbyadiseasedcell,orbyacellbeingsubjectedtostarvation,hightemperature,etc.TheRNAalreadyintheglasschipcombineswiththeRNAproducedbythecellonewishestostudy.ThedegreeofcombinedmaterialobtainedbycomplementingnucleotidesisanindicatorofhowmuchRNAisbeingexpressedbyeachoneofthegenesofthecellbeingstudied.RNA）細胞實驗獲得的一個愿望來執行。那些可能產生的RNA病變細胞，或由一個細胞遭受饑餓、高溫等。已經在玻璃芯片的RNA結合產生的RNA研究細胞一個祝愿。結合材料的程度得到補充多少RNA的核甘酸是一個指標表達的每一個細胞的基因的研究。Thethirdphaseconsistsofusingalaserscannerconnectedtoacomputer.The