Bioinformatik I, WS99/00

Übungsblatt 2

Besprechung am 24.11.1999

• Aufgabe 1. Punktweise Mutation von DNA
  Schreiben Sie ein Programm in C (oder C++, Java, ...), das punktweise Mutationen auf einer gegebenen DNA Sequenz durchführt und dann "historisch korrekte" Alignments generiert. Gehen Sie dabei schrittweise wie folgt vor.

  1. Entwickeln Sie zuerst ein Programm, das eine DNA Sequenz von der Kommandozeile einliesst und dann in einer Schleife den Benutzer punktweise Mutationen eingeben laesst, die es dann auf der Sequenz ausführt. Es sollen folgende Mutationen behandelt werden:
     • Einfügen eines Nukleotids (Insertion)
     • Löschen eines Nukleotids (Deletion)
     • Abänderung eines Nukleotids (Substitution)
     dabei soll immer die Position und bei Insertion und Substitution das neue Nukleotid angegeben werden koennen, also z.B. i 5 a für Insertion von a an Position 5, d 6 für Deletion an Position 6, usw.
     Nach jedem Schritt soll das Programm die Anzahl der bisher durchgeführten Mutationen und ein Alignment der mutierten Sequenz und der ursprünglich gegebenen Sequenz ausgeben.
  2. Erweitern Sie das Programm so, dass es zufällige Mutationen auf der angegebenen Sequenz ausführt. Dabei sollen die Wahrscheinlichkeiten für die unterschiedlichen Mutationen einfach im Programm änderbar sein. Über die Kommandozeile soll man eingeben können, wie viele Mutationen durchgeführt werden. Schreiben Sie das Programm so, dass die interaktive Benutzung immer noch möglich bleibt (z.B. wenn keine Zahl angegeben wird.)
  3. Erweitern Sie das Programm, so dass man es optional auch endlos laufen lassen kann (Benutzer-Abbruch mit Ctrl-C).

• Aufgabe 2. Dinukleotid-Häufigkeiten, Entropie, ...
  Schreiben Sie ein Programm (C, C++, Java oder ...), das eine DNA Sequenz (aus einer Datei oder Standardeingabe) einliest und sämtliche Mono- und Dinukleotid-Häufigkeiten berechnet und ausgibt. Daraus soll das Programm folgendes berechnen und ausgeben.

  1. die Nukleotid-Entropie der DNA
  2. die Dinukleotid-Entropie der DNA
  3. den GC Gehalt der DNA
  4. die "relative abundancy" aller Dinukleotide
  Die Formeln dafür sind im Skript zu finden: Math Primer, section Entropy and applications to molecular biology, subsection Simple statistical genomic analysis.