Allineamento delle Stringhe e Distanza di Editing
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Questions and Answers

Qual è il significato del carattere speciale '-' nell'allineamento delle stringhe?

  • Simboleggia una sostituzione di caratteri
  • Indica un carattere mancante in entrambe le stringhe
  • Rappresenta un'inserzione nell'altra stringa (correct)
  • Denota una cancellazione nella sequenza (correct)
  • Cosa indica un'alta similarità tra due stringhe?

  • Le stringhe presentano molte sostituzioni
  • Ci sono molte differenze tra le stringhe
  • Le stringhe sono identiche
  • Le stringhe sono poco distanti l'una dall'altra (correct)
  • Qual è il metodo utilizzato per calcolare la distanza di editing tra due stringhe?

  • Minimo numero di operazioni necessarie per trasformare una stringa nell'altra (correct)
  • Analisi della frequenza dei caratteri comuni
  • Conteggio dei caratteri unici nelle stringhe
  • Differenza di lunghezza tra le due stringhe
  • Qual è un esempio di operazione considerata nella distanza di editing?

    <p>Sostituzione di un carattere con un altro</p> Signup and view all the answers

    Quale funzione viene usata per valutare il grado di similarità tra due stringhe?

    <p>Scoring function</p> Signup and view all the answers

    Qual è il punteggio totale dell'allineamento A dopo aver calcolato il punteggio del nuovo allineamento?

    <p>15</p> Signup and view all the answers

    Come viene aggiornato il punteggio dell'allineamento quando si aggiunge un nuovo punteggio?

    <p>Sommandolo al punteggio precedente</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti non rappresenta una sequenza allineata?

    <p>C Y</p> Signup and view all the answers

    Qual è il punteggio dell'allineamento B nell'ultimo esempio fornito?

    <p>9</p> Signup and view all the answers

    Nella derivazione dell'algoritmo di programmazione dinamica, qual è il risultato quando si calcola CTA?

    <p>C + AT</p> Signup and view all the answers

    Qual è la percentuale di identità associata alla matrice PAM 200?

    <p>25%</p> Signup and view all the answers

    Quando è consigliabile utilizzare matrici PAM con indici più alti?

    <p>Quando le sequenze sono significativamente distanti filogeneticamente</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo le matrici BLOSUM?

    <p>Derivano da allineamenti delle regioni più conservate di famiglie di proteine</p> Signup and view all the answers

    Cosa avviene per ogni tipo di matrice BLOSUM quando si stabilisce la soglia di identità?

    <p>Si eliminano sequenze con identità superiore a una certa percentuale</p> Signup and view all the answers

    Qual è il punteggio associato all'amminoacido 'A' nella matrice PAM 120?

    <p>2</p> Signup and view all the answers

    Qual è il significato della notazione 'neutro' nella matrice degli amminoacidi?

    <p>Indica che non ha effetto sull'allineamento</p> Signup and view all the answers

    Nella matrice PAM, qual è il punteggio per l'amminoacido 'C' quando confrontato con se stesso?

    <p>-5</p> Signup and view all the answers

    Qual è la percentuale di identità associata alla matrice PAM 110?

    <p>50%</p> Signup and view all the answers

    Che cosa rappresenta Sij in un algoritmo di programmazione dinamica?

    <p>Il punteggio di un allineamento ottimale tra due sequenze</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo le penalità per gap?

    <p>Dipendono dalla lunghezza del gap nelle sequenze</p> Signup and view all the answers

    Quale movimento consente di raggiungere una posizione (i,j) nell'algoritmo di programmazione dinamica?

    <p>Un movimento diagonale o da qualsiasi posizione nella stessa riga o colonna</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica la funzione s(ai, bj) negli algoritmi di allineamento?

    <p>Il punteggio associato all'allineamento dei caratteri ai e bj</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale funzione di Sij durante il calcolo dell'allineamento ottimale?

    <p>Fornire il miglior punteggio per ciascuna posizione nella matrice</p> Signup and view all the answers

    Che cosa si intende per 'allineamento ottimale'?

    <p>Un allineamento con punteggio massimo possibile</p> Signup and view all the answers

    Quale equazione descrive il calcolo del punteggio Sij?

    <p>Sij = max{Si-1,j-1 + s(ai,bj), Si-x,j - wx}</p> Signup and view all the answers

    Qual è il ruolo iniziale della matrice Sij nel calcolo dell'allineamento?

    <p>Presentare punteggi iniziali per gli allineamenti</p> Signup and view all the answers

    Quale metodo di scoring si basa sul costo dei gap in funzione della loro lunghezza?

    <p>Scoring lineare</p> Signup and view all the answers

    Qual è il punteggio associato ad un match?

    <p>8</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni riguarda un gap non isolato?

    <p>Dà sempre lo stesso costo di un gap isolato.</p> Signup and view all the answers

    In un allineamento locale, quale è considerato il punto centrale per la valutazione?

    <p>Solo parti della sequenza.</p> Signup and view all the answers

    Che tipo di punteggio è il 'punctum doloris' in un scoring affine?

    <p>Gap-open penalty</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo ai modelli di transizione tra sequenze?

    <p>Eventi di mutazione sono più significativi.</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica il simbolo '-' negli allineamenti?

    <p>Un gap.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la differenza principale tra allineamento globale e allineamento locale?

    <p>L'allineamento locale si concentra su sottostringhe con similarità massima.</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'obiettivo di un allineamento globale tra sequenze?

    <p>Allineare completamente tutte le parti.</p> Signup and view all the answers

    Quale metodo di scoring considera sia la penalità di apertura che quella di estensione dei gap?

    <p>Modello affine</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno degli algoritmi comunemente utilizzati per l'allineamento globale?

    <p>Needleman-Wunsch</p> Signup and view all the answers

    Cosa si intende per 'similitudine' in un allineamento locale?

    <p>La massimizzazione del punteggio di allineamento tra sottostringhe.</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il punteggio finale di 18 nell'esempio di allineamento?

    <p>La somma di match e gap.</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti è un metodo di ricerca in una banca dati di sequenze?

    <p>FASTA</p> Signup and view all the answers

    Perché è preferibile avere molte coincidenze sparse piuttosto che poche coincidenze concentrate?

    <p>Per garantire risultati più accurati nell'identificazione di simile sequenze.</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il punteggio core in un allineamento di sequenze?

    <p>Il valore risultante dalla somma delle coincidenze.</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'obiettivo primario dell'allineamento locale rispetto all'allineamento globale?

    <p>Identificare il segmento più simile in due sequenze.</p> Signup and view all the answers

    Quale metodo è più adatto per confrontare sequenze simili in un database?

    <p>Local aligner</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Allineamento e similarità di sequenze

    • L'allineamento di due o più sequenze aiuta a trovare regioni simili che potrebbero svolgere la stessa funzione.
    • La similarità tra sequenze può essere definita tramite una funzione distanza: sequenze più simili sono meno distanti.
    • Esistono diversi algoritmi di allineamento, ognuno con la sua funzione distanza.
    • Dato un allineamento, si può assegnare un punteggio (score) che indica il grado di similarità tra le sequenze.

    Confrontare sequenze

    • Il confronto tra sequenze nucleotidiche o aminoacidiche è un compito fondamentale della bioinformatica.
    • In natura, le strutture molecolari sono generalmente modificazioni di modelli preesistenti, non create ex novo.
    • Gli obiettivi del confronto includono: filogenesi molecolare, evoluzione dei singoli genomi e caratterizzazione di proteine con funzione sconosciuta

    Confrontare sequenze (2)

    • La filogenesi molecolare, tramite il confronto di sequenze nucleotidiche o aminoacidiche, permette di creare alberi filogenetici che mostrano la distanza ed i rapporti evolutivi tra le molecole analizzate.
    • A differenza della filogenesi classica che si basa sulle caratteristiche morfologiche degli organismi, la filogenesi molecolare si concentra sulle relazioni evolutive tra le molecole.
    • La caratterizzazione di proteine con funzione ignota può essere effettuata confrontando la proteina sconosciuta con famiglie di proteine a funzione nota, per formulare ipotesi sulla funzione della proteina sconosciuta.

    Similarità e omologia

    • Tra due o più sequenze può esserci un certo grado di similarità, misurabile in modi diversi (a seconda se sono sequenze nucleotidiche o aminoacidiche).
    • La similarità strutturale e funzionale può derivare da una similarità tra sequenze.
    • L'omologia indica una comune origine evolutiva tra sequenze. Due sequenze sono omologhe se discendono da una comune sequenza ancestrale.
    • Due o più sequenze simili non sono necessariamente omologhe.

    Omologia e Analogia. Ortologia e Paralogia

    • Omologia indica che due entità (es. due sequenze) condividono la stessa origine filogenetica (provengono da un antenato comune). È un carattere qualitativo.
    • Similarità (o analogia) indica che due entità (es. due sequenze) hanno un certo grado di somiglianza rispetto a un criterio di confronto. È un carattere quantitativo.
    • Ortologia si riferisce a elementi omologhi derivanti da un processo di speciazione.
    • Paralogia si riferisce a elementi omologhi derivanti da un processo di duplicazione genica.

    Allineamento di sequenze

    • Per confrontare sequenze nucleotidiche o proteiche, è necessario allinearli.
    • Gli esempi presentano allineamenti multipli di brevi sequenze aminoacidiche.

    Allineamento Globale vs. Locale

    • Global alignment: Si cerca la corrispondenza ottimale tra tutte le sequenze.
    • Local alignment: Si cerca di individuare regioni specifiche di similarità all'interno delle sequenze.

    Allineamento a coppie (Pairwise Alignment) - Matrici Dot Plot

    • Si crea una matrice per confrontare tutti i possibili appaiamenti tra i caratteri delle sequenze da allineare.
    • La matrice viene riempita annerendo le caselle che contengono la stessa lettera nelle corrispondenti righe e colonne.
    • Sono disponibili programmi come DOTLET che permettono di creare facilmente le matrici dot plot.

    Similarità, distanze e matrici di editing

    • La similarità tra stringhe può essere valutata calcolando la loro distanza.
    • Due stringhe con alta similarità sono poco distanti, mentre due stringhe con bassa similarità sono molto distanti.
    • La distanza di editing è il numero minimo di operazioni di inserimento, cancellazione o sostituzione necessarie per trasformare una stringa nell'altra.

    La scoring function: similarità e distanza

    • La scoring function assegna un punteggio agli allineamenti, valutando il grado di similarità o distanza tra due stringhe.
    • Un esempio di scoring function assegna un punteggio (+2) per ogni match esatto e (-1) per ogni mismatch o indel.
    • Un altro esempio di scoring function assegna uno score (0) ai match, (1) alle sostituzioni e (2) agli spazi.

    La scoring function, più formalmente

    • La scoring function (σ) assegna uno score agli allineamenti dei singoli caratteri o spazi.
    • È possibile costruire scoring function ad hoc per diversi problemi, ad esempio per confrontare aminoacidi, tenendo conto delle loro proprietà chimico-fisiche.

    Allineamento di stringhe

    • Si inizia analizzando il problema generale dell'allineamento di una coppia di stringhe.
    • Per allineare due stringhe come "acbcdb" e "cadbd", si cercano allineamenti ottimali.
    • Il carattere "-" rappresenta uno spazio, indicante una cancellazione o inserzione nella sequenza.

    Allineamento pairwise(2)

    • Lo score dell'allineamento di una coppia di sequenze è calcolato sommando gli scores dei singoli allineamenti dei caratteri.
    • Un allineamento ottimale è quello che minimizza la distanza o massimizza la similarità tra due sequenze.
    • Gli scores rappresentano il grado di similarità tra sequenze.

    Algoritmo di programmazione dinamica

    • Score di nuovo allineamento = Score dell'allineamento precedente + Score della nuova coppia allineata.
    • Si ripetono queste operazioni fino ad arrivare alla fine dell'allineamento.
    • Diagramma che indica le azioni possibili per arrivare alla posizione (i, j) nel diagramma.

    Allineamento locale vs. globale

    • Allineamento globale: Si allineano le intero sequenze.
    • Allineamento locale: Si allineano i frammenti di sequenza con massimo punteggio.

    Ricerca per similarità

    • BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) individua regioni di similarità fra sequenze.
    • BLAST non effettua un allineamento globale ma si concentra sulle regioni più simili.
    • BLAST può confrontare migliaia di sequenze rapidamente.

    Come funziona BLAST?

    • BLAST estrae tutte le possible words di lunghezza fissa da una sequenza data.
    • Per ogni word, crea una lista delle possibili parole corrispondenti nella banca dati, basandosi su una soglia di punteggio.
    • Il processo viene esteso (a monte e valle) per trovare un tratto di sequenza con punteggio superiore alla soglia.

    NCBI BLAST

    • NCBI BLAST è un'implementazione dell'algoritmo di BLAST.
    • Offre diversi tipi di BLAST (BLASTN, BLASTP, TBLASTN, BL2SEQ) per diversi tipi di confronto.

    Altri argomenti

    • Matrici di parole e di punti
    • Analisi di errori nelle parole
    • Significato strutturale delle sequenze

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    Description

    Questo quiz esplora i concetti fondamentali dell'allineamento delle stringhe e della distanza di editing. Attraverso una serie di domande, il quiz verifica la comprensione delle operazioni di allineamento e delle metriche di similarità. È un ottimo modo per testare le tue conoscenze in materia di algoritmi di stringhe.

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