Algorithmus Sortieren von Zahlen (aufsteigend)

Transkript

1 Hausaufgabe (Darstellung von Gleitkommazahlen) hematik)#berechnung - lesen, verstehen und auf Beispiele anwenden können 28

2 Algorithmus Sortieren von Zahlen (aufsteigend) Nicht-triviales Beispiel suchen: 3 Zahlen z.b. 12, 9, 5 (Verallgemeinerung n Zahlen) Speicherplatzbedarf für diese Liste von Zahlen: 3 Einheiten (Verallgemeinerung n Einheiten) ( Einheiten [evtl Hilfsspeicher: weitere 3 Einheiten (Verallgemeinerung n Verfahren: a) suche die kleinste Zahl (braucht 2 Vergleichs-Operationen n-1) a1) setze zunächst kleinste-zahl:=erste Zahl a2) wiederhole: (vergleiche mit nächster Zahl; falls nächste kleiner, setzte kleinste-zahl:=nächste Zahl) a3) schreibe am Ende die kleinste gefundene Zahl an erste Stelle des Outputs/Hilfsspeichers a4) streiche die kleinste gefundene Zahl aus der Liste der zu verarbeitenden Zahlen (*) b) führe a) n mal durch, und schreibe dabei in Schritt a3 an jeweils nächste Stelle des Outputs/Hilfsspeichers (braucht 3 Durchläufe n) c) fertig: im Output/Hilfsspeicher stehen die sortierten Zahlen Komplexität des Verfahrens: - Schritt a) wird n mal durchgeführt, wobei ein einzelner Schritt n-1 elementare Operationen (Vergleiche/Additionen/Multiplikationen/Speichervorgänge...) benötigt - zirka n*(n-1) elementare Operationen; für grosse n ist 1 unwichtig O(n*n) = O(n 2 ) (*) was bedeutet streiche? Wie kann man das effizient durchführen? 29

3 Hausaufgabe Überlegen Sie sich einen Sortieralgorithmus für unterschiedliche ganze Zahlen im Zahlenbereich , der Komplexität O(n) besitzt, d.h. linear in der Anzahl n der Zahlen ist. Hinweis: Sie haben einen frei adressierbaren Hilfsspeicher der Größe

4 Die "Sprache der Natur" Buchstaben: Aminosäuren (Basen) Worte: Proteinsequenzen und - strukturen (Gene) Sätze: Interaktionen von Proteinen untereinander und mit RNA/DNA (funktionell und strukturell) Buch: Kartierung der biochemischen und metabolischen "pathways" eines Organismus auf der molekularen Ebene 31

5 DNA RNA Protein nur 1.5% des humanen Genoms kodiert (~30.000) Proteine viele Loci werden in RNA transkribiert, aber nur ein Teil der RNA wird in Proteine translatiert. noncoding RNA (ncrna) spielt wohl häufig eine regulatorische Rolle, aber es gibt nur wenige Beispiele, die man versteht. microrna am besten untersucht long ncrna = lncrna am wenigsten verstanden (long: >200 Nukleotide) es gibt inzwischen ~ 100 Kategorien von ncrna (Nat. Meth. 15, 103 [2018]) Tools und Annotation von (nc)rna 32

6 RNA i.a. einzelsträngig Abfolge von Nukleotiden Nukleotid = Phosphatrest + Zucker + Base Base = Guanin, Adenin, Uracil, Cytosin (Purine) G und A; (Pyrimidine) U und C mrna, trna, snrna, rrna, non-coding RNA... Quelle: Wikipedia 33

7 DNA Doppelhelix (Crick & Watson) Abfolge von Nukleotiden Nukleotid = Phosphatrest + Zucker + Base Base = Guanin, Adenin, Thymin, Cytosin (Purine) G und A; (Pyrimidine) T und C Doppelhelix entsteht durch Basenpaarung A=T bzw G=C 34 Quelle: Wikipedia

8 Quelle: Wikipedia 35

9 36

10 der genetische Code 37

11 Kleine und grosse Untereinheit des Ribosoms Browse gene ontology: 38

12 Proteine I: Bausteine aufgebaut aus "Bausteinen" Baustein = eine der 20 Aminosäuren lineare Anordnung der Bausteine, kovalent verknüpft ("Peptidbindung"), mit Richtung Anfang = "N-Terminus", Ende = "C- Terminus" Abfolge der Bausteine bestimmt Eigenschaften 39

13 Spielregeln (Hausaufgabe für Informatiker: vertiefen!) - kovalente Bindungen: Längen (2 Atome) Winkel (3 Atome) Dihedralwinkel (4 Atome) Planarität - nicht-kovalente Bindungen: Elektrostatisch Van der Waals H-Brücken Hydrophober Effekt/hydrophile Interaktion - Thermodynamik : ΔG = ΔH - T ΔS 40

14 Peptidbindung Mathews, van Holde, Ahern Biochemistry (3rd ed.) p 138 Achtung: L, D 41

15 42

16 Hausaufgabe Sind im rechten Bild der vorletzten Seite L- oder D-Aminosäuren zu sehen? Was stellt ein Ramachandran-Plot dar? Wie sind phi und psi definiert? Welche Rolle spielen H-Brücken für den Ramachandran-Plot? (dt. Wikipedia ist zu dünn ; engl. W. hat mehr Info; beliebiges Biochemie- Lehrbuch) 43