結構生物化學/生物資訊學/結構比對
當序列比對結果顯示相同氨基酸不到 25% 時，通常可以排除同源性。然而，即使序列沒有顯示出同源性，它們結構的比較也可能存在同源性。蛋白質的 **三維結構** 與其功能相比，與其一級序列更相關。因此，三級結構通常比序列更保守。儘管一個家族中的蛋白質在氨基酸序列上可能有所不同，但它們以相似的結構為特徵。血紅蛋白和肌紅蛋白就是一個例子。雖然這兩種蛋白質的序列不同，但它們都以相似的血紅素基團為特徵，該基團允許氧氣的結合和轉運。
蛋白質也可能存在結構相似性，但發揮不同的生化作用並具有不同的氨基酸序列。這表明存在一個 **共同祖先**，透過所謂的 **趨異進化** 演化為不同的途徑。然後，這些蛋白質被認為是 **旁系同源物**，它們通常在一個物種內具有不同的功能。肌動蛋白和 Hsp-70 就是一個例子。雖然兩者在結構上相似，但肌動蛋白在肌肉收縮和細胞運動中發揮作用，而 Hsp-70 在防止壓力和熱休克中發揮作用。另一個更簡單的例子是我們手和青蛙腿之間的關係。相同的祖先和相同的起源，但發生了分化並具有不同的功能。
序列比對方法可用於檢測同源性的相似性。可以透過將一個蛋白質序列滑動到另一個序列上並記錄匹配殘基的數量來比較兩個蛋白質序列。
在分析相似結構後，可以重新評估序列比對以獲得更好的匹配。可以插入 **間隙** 以彌補透過進化插入或刪除的氨基酸，以獲得結構相似的蛋白質之間更好的序列比對得分。儘管可以在蛋白質之間觀察到整體序列差異，但同一家族中的蛋白質通常包含在功能中起關鍵作用的區域，因此這些區域更保守。由此，可以建立 **序列模板**，該模板映射出對結構和功能至關重要的保守氨基酸殘基。評分方法包括對間隙進行罰分，以防止插入不合理的間隙數量。
透過使用替換矩陣，我們可以檢測到遙遠的進化關係。一些替換是結構保守的替換。它們具有相似的尺寸和化學性質。它們不會對蛋白質結構產生重大影響。其他替換是彼此不相似。在替換矩陣中，“較高的正分數對應於相對頻繁發生的替換，而較高的負分數對應於很少發生的替換”（Berg 169）。
此外，我們可以使用資料庫來識別進化關係。例如，美國國立生物技術資訊中心 (www.ncbi.nih.gov)
在某些情況下，基因可能會被複制並在積累突變後發展成一個新基因。但是，由於新基因起源於原始基因，因此它仍然保留著相似的結構域。可以透過將蛋白質與其自身進行比對，透過重複序列的序列和結構比對來檢測相似的結構域。
一些蛋白質可能具有相似的結構，但起源於不同的祖先。這被稱為 **趨同進化**，其中不同的蛋白質透過不同的途徑進化，並收斂於相似的結構和功能。在這種情況下，蛋白質在證明其功能重要的區域可能具有相似的結構/序列。這些蛋白質通常具有相似的結合位點/活性位點。由於整體結構的差異，同源性被排除在外。我們眼睛和蒼蠅眼睛之間的趨同進化就是一個例子。蒼蠅的眼睛起源於完全不同的起源，但與我們的眼睛具有相同的功能。
同源 RNA 序列的結構比對可以決定其結構。對 RNA 的比較可以作為研究進化關係的來源。雖然兩個 RNA 鏈的鹼基序列可能不同，但可以透過 **鹼基配對的保守性** 獲得相似的結構。雖然可能涉及不同的鹼基，但鹼基配對仍然發生在相同的一般位置，從而允許相似的二級結構。