• Mauvais document ? Échangez-le gratuitement
  • Rédigé par des étudiants ayant réussi
  • Disponible immédiatement après paiement
  • Lire en ligne ou en PDF
Vendre
Où étudie-tu ?
La langue
Document preview thumbnail
Aperçu 4 sur 61 pages
Resume

Summary Lecture Notes Bioinformatica en Structurele Biologie | KU Leuven | 2025/26

Document preview thumbnail
Aperçu 4 sur 61 pages

These lecture notes cover Bioinformatica (Bio-informatica) for the Schakelprogramma Biochemie en Biotechnologie at KU Leuven, taught by Lowie Boels in 2025/2026. The document covers five core modules: datastorage and history of bioinformatics, protein structure from sequence to function, sequence databases and FASTA format, protein structure determination methods (X-ray crystallography, NMR spectroscopy, cryo-EM), and the Protein Data Bank (PDB). Well-organized with clear module divisions and practical focus on structural biology applications, making it ideal for exam preparation and understanding the central dogma applications in bioinformatics.

Aperçu du contenu

BIO-INFORMATICA




2025-2026
SCHAKELJAAR BIOCHEMIE EN BIOTECHNOLOGIE
Lowie Boels

,Bio-informatica Lowie Boels
MODULE 1............................................................................................................................................................ 4
1. DATASTORAGE ......................................................................................................................................................... 4
2. GESCHIEDENIS ........................................................................................................................................................ 4
3. MENSELIJK GENOOM ................................................................................................................................................. 4
4. BIO-INFORMATICA VS. COMPUTATIONELE BIOLOGIE .......................................................................................................... 5
5. BIOINFORMATICA IN HET CENTRALE DOGMA ..................................................................................................................... 5
6. BIOINFORMATICA IS BOOMING...................................................................................................................................... 5
7. WELKE VELDEN IN BIO-INFORMATICA?............................................................................................................................ 6
MODULE 2:........................................................................................................................................................... 7
1. VAN SEQUENTIE NAAR STRUCTUUR EN FUNCTIE ................................................................................................................. 7
2. AMINOZUREN .......................................................................................................................................................... 7
3. STRUCTUUR VAN EIWITTEN .......................................................................................................................................... 8
De Primaire Structuur ........................................................................................................................................... 8
De Secundaire Structuur ....................................................................................................................................... 9
De Tertiaire Structuur............................................................................................................................................ 9
De Quaternaire Structuur & Interacties ................................................................................................................ 10
Metaalbinding .................................................................................................................................................... 10
MODULE 3:......................................................................................................................................................... 11
1. DATABASE ............................................................................................................................................................ 11
2. SEQUENTIE DATABASES ............................................................................................................................................ 11
3. HET FASTA FORMAAT ............................................................................................................................................. 12
MODULE 4:......................................................................................................................................................... 13
METHOD 1: SINGLE CRYSTAL X-RAY DIFFRACTION (CRYSTALLOGRAPHY) .................................................................................. 13
METHOD 2: PROTEIN NMR SPECTROSCOPY ..................................................................................................................... 15
METHOD 3: CRYO-ELECTRON MICROSCOPY (CRYO-EM) ..................................................................................................... 16
ADVANTAGES AND DISADVANTAGES ................................................................................................................................ 17
MODULE 5:......................................................................................................................................................... 18
1. INTRODUCTION TO THE PROTEIN DATA BANK (PDB) ........................................................................................................ 18
2. THE CLASSIC PDB FORMAT....................................................................................................................................... 18
General Information and Publication ................................................................................................................... 18
Refinement Statistics ......................................................................................................................................... 18
Sequence and Content ....................................................................................................................................... 18
Secondary Structure and Crystal Information ....................................................................................................... 18
Structural Coordinates ....................................................................................................................................... 19
Connections and Limitations .............................................................................................................................. 19
3. SPECIFIC ATOM PROPERTIES ..................................................................................................................................... 19
4. THE TRANSITION TO MMCIF / PDBX ............................................................................................................................ 20
MODULE 6:......................................................................................................................................................... 21
1. THE HISTORICAL EVOLUTION OF MOLECULAR VISUALIZATION............................................................................................. 21
2. THE CPK COLOR SCHEME AND PHYSICAL MODELS ......................................................................................................... 21
3. STRUCTURAL VISUALIZATION STYLES............................................................................................................................ 21
4. ADVANCED SURFACE REPRESENTATIONS ...................................................................................................................... 22
MODULE 7:......................................................................................................................................................... 23
1. PROTEIN STRUCTURAL ANALYSIS AND QUALITY CONTROL ................................................................................................. 23
2. COMPARING STRUCTURES IN 3D ................................................................................................................................ 24
3. FOLDS, DOMAINS, AND MOTIFS ................................................................................................................................. 25
4. TOPOLOGY AND FOLD DATABASES .............................................................................................................................. 26
5. STRUCTURE PREDICTION (THE FOLDING PROBLEM) ......................................................................................................... 27
MODULE 8:......................................................................................................................................................... 28
1

,Bio-informatica Lowie Boels
1. BASIC SEQUENCE ANALYSIS ...................................................................................................................................... 28
2. PATTERN DETECTION AND AI ..................................................................................................................................... 28
3. SECONDARY STRUCTURE PREDICTION ......................................................................................................................... 28
4. ALGORITHMS FOR SECONDARY STRUCTURE PREDICTION .................................................................................................. 29
The Chou-Fasman Algorithm (1970) .................................................................................................................... 29
The GOR Algorithm (1978) ................................................................................................................................... 29
Modern Approaches ........................................................................................................................................... 29
MODULE 9:......................................................................................................................................................... 30
1. EVOLUTION BY GENE DUPLICATION ............................................................................................................................. 30
2. THE THREE PATHWAYS OF DUPLICATED GENES .............................................................................................................. 30
Pathway A: Gene Dosage .................................................................................................................................... 30
Pathway B: Specialization ................................................................................................................................... 30
Pathway C: Neofunctionalization ........................................................................................................................ 30
Pathway D: Multidomain Proteins ........................................................................................................................ 31
3. TERMINOLOGY FOR EVOLUTIONARY RELATIONSHIPS ........................................................................................................ 31
4. EVOLUTION BY DIRECT MUTATION ............................................................................................................................... 31
5. MUTATION TYPES AND SEQUENCE ALIGNMENT ............................................................................................................... 31
MODULE 10: ....................................................................................................................................................... 33
1. SEQUENCE ALIGNMENT AND EVOLUTION ...................................................................................................................... 33
2. DOT-PLOTS (DOT-MATRIX) ....................................................................................................................................... 33
3. ALIGNMENT METRICS AND SUBSTITUTION MATRICES ........................................................................................................ 33
4. PAM (POINT ACCEPTED MUTATIONS) MATRICES ............................................................................................................ 34
5. BLOSUM (BLOCK SUBSTITUTION MATRIX) ................................................................................................................... 34
6. CHOOSING BETWEEN PAM AND BLOSUM ................................................................................................................... 35
MODULE 11: ....................................................................................................................................................... 36
1. THE NEED FOR AUTOMATED SEQUENCE ALIGNMENT ........................................................................................................ 36
2. THE NEEDLEMAN-WUNSCH ALGORITHM (GLOBAL ALIGNMENT) ......................................................................................... 36
Gap Penalties and NW Limitations ...................................................................................................................... 36
4. THE SMITH-WATERMAN ALGORITHM (LOCAL ALIGNMENT) ................................................................................................. 37
5. APPLICATIONS IN NEXT-GENERATION SEQUENCING (NGS) ............................................................................................... 37
MODULE 12: ....................................................................................................................................................... 38
1. THE CORE CONCEPT OF BLAST ................................................................................................................................. 38
2. THE BLAST ALGORITHM ........................................................................................................................................... 38
3. THE E-VALUE ......................................................................................................................................................... 39
4. BLAST PROGRAMS AND READING FRAMES ................................................................................................................... 40
5. INTERPRETING BLAST OUTPUTS ................................................................................................................................. 40
6. ADVANCED BLAST VARIATIONS ................................................................................................................................. 41
MODULE 13: ....................................................................................................................................................... 42
1. MULTIPLE SEQUENCE ALIGNMENT (MSA) ..................................................................................................................... 42
2. SEQUENCE LOGOS ................................................................................................................................................. 42
Shannon entropy ................................................................................................................................................ 43
4. PERFORMING THE ALIGNMENT: THE PROGRESSIVE APPROACH (CLUSTAL) ........................................................................... 44
5. ALTERNATIVE MSA ALGORITHMS ................................................................................................................................ 44
6. DERIVING CO-EVOLUTION AND 3D STRUCTURES FROM MSA............................................................................................. 45
MODULE 14: ....................................................................................................................................................... 47
1. FOUNDATIONS OF PHYLOGENETICS ............................................................................................................................. 47
The Concept and History..................................................................................................................................... 47
Anatomy of a Tree ............................................................................................................................................... 47
2. EVOLUTION OF TREE CONSTRUCTION: MORPHOLOGY VS. SEQUENCES................................................................................. 47
Handmade Morphological Trees.......................................................................................................................... 47
2

, Bio-informatica Lowie Boels
Sequence-Based Trees ....................................................................................................................................... 48
3. TREE FORMATS AND THE MOLECULAR CLOCK ................................................................................................................ 48
Visual Formats ................................................................................................................................................... 48
The Molecular Clock Theory ................................................................................................................................ 49
4. THE MATHEMATICS OF TREE TOPOLOGIES ..................................................................................................................... 49
Calculating Possible Combinations ..................................................................................................................... 49
Defining the Root ................................................................................................................................................ 50
5. THE 5 STAGES OF PHYLOGENETIC ANALYSIS .................................................................................................................. 50
Method A: Distance-Based (Clustering) ............................................................................................................... 51
Method B: Optimality-Based (Heuristic) ............................................................................................................... 51
6. APPLICATIONS AND CASE STUDIES .............................................................................................................................. 52
MODULE 15: ....................................................................................................................................................... 54
1. MOLECULAR MECHANICS (MM) VS. QUANTUM CHEMISTRY ............................................................................................... 54
2. CALCULATING ENERGY: THE TWO MAIN COMPONENTS .................................................................................................... 54
1. Bonded Interactions ....................................................................................................................................... 54
2. Non-Bonded Interactions ................................................................................................................................ 55
3. FORCE FIELDS (FF) ................................................................................................................................................. 56
4. THE POTENTIAL ENERGY SURFACE (PES) ...................................................................................................................... 56
5. APPLICATIONS OF BIOMOLECULAR MODELLING .............................................................................................................. 57
MODULE 16: ....................................................................................................................................................... 58
1. STRUCTURE PREDICTION ........................................................................................................................................... 58
2. HOMOLOGY MODELLING .......................................................................................................................................... 58
3. FOLD RECOGNITION ................................................................................................................................................ 59
4. ALPHAFOLD & ARTIFICIAL INTELLIGENCE ...................................................................................................................... 60




3

Infos sur le Document

Publié le
8 octobre 2026
Nombre de pages
61
Écrit en
2025/2026
Type
Resume
€12,98

Mauvais document ? Échangez-le gratuitement Dans les 14 jours suivant votre achat et avant le téléchargement, vous pouvez choisir un autre document. Vous pouvez simplement dépenser le montant à nouveau.
Rédigé par des étudiants ayant réussi
Disponible immédiatement après paiement
Lire en ligne ou en PDF

Seller avatar
Les scores de réputation sont basés sur le nombre de documents qu'un vendeur a vendus contre paiement ainsi que sur les avis qu'il a reçu pour ces documents. Il y a trois niveaux: Bronze, Argent et Or. Plus la réputation est bonne, plus vous pouvez faire confiance sur la qualité du travail des vendeurs.
lowieboels
4,0
(5)
Vendu
48
Abonnés
1
Éléments
22
Dernière vente
1 semaine de cela



Pourquoi les étudiants choisissent Stuvia

Créé par d'autres étudiants, vérifié par les avis

Une qualité sur laquelle compter : rédigé par des étudiants qui ont réussi et évalué par d'autres qui ont utilisé ce document.

Le document ne convient pas ? Choisis un autre document

Aucun souci ! Tu peux sélectionner directement un autre document qui correspond mieux à ce que tu cherches.

Paye comme tu veux, apprends aussitôt

Aucun abonnement, aucun engagement. Paye selon tes habitudes par carte de crédit et télécharge ton document PDF instantanément.

Student with book image

“Acheté, téléchargé et réussi. C'est aussi simple que ça.”

Alisha Student

Foire aux questions