Biopython教程

简介

Biopython是一种用于计算生物学的开源Python库。该库提供了很多实用的工具和函数，用于处理生物序列、结构、运算和存储等多种方面的任务。

安装

可以使用pip安装Biopython：

pip install biopython

基本使用

处理序列

Biopython可以处理多种类型的生物序列，包括DNA、RNA和蛋白质序列。可以使用Seq对象来表示生物序列，可以通过SeqIO模块读取和写入序列文件。

from Bio.Seq import Seq
from Bio.Alphabet import generic_dna

# 创建DNA序列
dna_seq = Seq("ATCGATCG", generic_dna)

# 获取序列信息
print("序列：", dna_seq)
print("序列长度：", len(dna_seq))
print("碱基C出现的次数：", dna_seq.count("C"))

# 从文件读取序列
from Bio import SeqIO

with open("seq.fasta", "r") as handle:
    for record in SeqIO.parse(handle, "fasta"):
        print(record.id)
        print(record.seq)

BLAST搜索

Biopython可以使用NCBI的BLAST搜索进行序列比对，可以使用NCBIWWW模块提交BLAST搜索请求，也可以使用qblast函数进行搜索。

from Bio.Blast import NCBIWWW

# 提交BLAST请求
result_handle = NCBIWWW.qblast("blastn", "nt", "ACGT")

# 解析搜索结果
from Bio.Blast import NCBIXML

blast_records = NCBIXML.parse(result_handle)

for blast_record in blast_records:
    for alignment in blast_record.alignments:
        for hsp in alignment.hsps:
            print(hsp.query)
            print(hsp.match)
            print(hsp.sbjct)

序列比对

Biopython可以使用Pairwise2模块进行序列比对，可以使用pairwise2函数进行比对，也可以使用format_alignment函数打印比对结果。

from Bio import pairwise2
from Bio.pairwise2 import format_alignment

# 比对两个序列
seq1 = "ACTCGTTAGA"
seq2 = "ATCGTACGA"

alignments = pairwise2.align.globalxx(seq1, seq2)

# 打印比对结果
for alignment in alignments:
    print(format_alignment(*alignment))

处理结构

Biopython可以处理多种类型的生物结构，可以使用PDBParser读取PDB文件，也可以使用MMCIFParser读取MMCIF文件。

from Bio.PDB import PDBParser

# 读取PDB文件
parser = PDBParser()
structure = parser.get_structure("1CRN", "1crn.pdb")

# 处理结构信息
for model in structure:
    for chain in model:
        for residue in chain:
            print(residue.get_resname())
            for atom in residue:
                print(atom.get_name(), atom.get_coord())

分析运算

Biopython可以进行多种运算，包括序列翻译、转录、反转录、翻转和互补等操作。

from Bio.Seq import Seq

# 序列翻译
dna_seq = Seq("ATGACGTAGGAATAAGCT", generic_dna)
protein_seq = dna_seq.translate()
print(protein_seq)

# DNA转录成RNA
rna_seq = dna_seq.transcribe()
print(rna_seq)

# RNA反转录成DNA
dna_seq2 = rna_seq.back_transcribe()
print(dna_seq2)

# 反转序列
seq = Seq("ATCGATCG")
rev_seq = seq.reverse_complement()
print(rev_seq)

以上是关于Biopython的简单介绍和使用方式，Biopython在计算生物学中具有广泛的应用，希望对你有所帮助。