生物信息學：緒論

課程安排教材:DNA和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)分析工具，同時以QQ群內(nèi)上傳的文獻和講義以四人為一小組，學習生物信息學數(shù)據(jù)庫及軟件的初步使用期中,每小組完成一篇關(guān)于生物信息學使用的項目（PPT），不得少于5次使用生物信息學軟件或數(shù)據(jù)庫學期后半段由趙志光老師教授生物信息學的實用編程技術(shù)為什么要學習生物信息學？一個生動的例子Whatisbioinformatics中文名稱：生物信息學英文名稱：bioinformatics：綜合計算機科學、信息技術(shù)和數(shù)學的理論和方法來研究生物信息的交叉學科。包括生物學數(shù)據(jù)的研究、存檔、顯示、處理和模擬，基因遺傳和物理圖譜的處理，核苷酸和氨基酸序列分析，新基因的發(fā)現(xiàn)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測等。林華安博士(Ph.D.,MBA)林華安博士，聯(lián)合國生化信息學(Bioinformatics)專家，1986年首創(chuàng)生化信息學(Bioinformatics)一詞，并發(fā)起首屆國際生化信息學系列會議(Bioinformatics&GenomeResearch)，使得生化信息學(Bioinformatics)一詞在世界各地廣為延用，現(xiàn)更成為許多大學中的熱門科系。因此被公認為『生物信息之父』。生物信息學學科的迅速發(fā)展在90年代Humangenomeproject(HGP)10年時間完成了人類基因組草圖（draftsequence)

30億個堿基對對3萬多個基因進行了注釋

通過構(gòu)建物理圖譜進行測序采用Shotgun（鳥槍法）技術(shù)測序

CPU每18個月速度提高一倍。生物學信息總量每10個月提高一倍Nowwhat?Biggestfindingafterthebig4生物信息學數(shù)據(jù)庫迄今為止，生物學數(shù)據(jù)庫總數(shù)已達500個以上。在DNA序列方面有GenBank、EMBL和DDBJ等。在蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)方面有SWISS-PROT、PIR和MIPS等。在蛋白質(zhì)和其它生物大分子的結(jié)構(gòu)方面有PDB等。NCBITIGRKEGGBRENDASWISS-PROTEMBLPDBMicrobesonline生物信息學的主要內(nèi)容1、序列比對（Alignment）基本問題是比較兩個或兩個以上符號序列的相似性或不相似性。序列比對是生物信息學的基礎(chǔ)，非常重要。兩個序列的比對有較成熟的動態(tài)規(guī)劃算法，以及在此基礎(chǔ)上編寫的比對軟件包——BALST和FASTA。這些軟件在數(shù)據(jù)庫查詢和搜索中有重要的應(yīng)用。有時兩個序列總體并不很相似，但某些局部片斷相似性很高。2、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測包括2級和3級結(jié)構(gòu)預(yù)測，是最重要的課題之一。從方法上來看有演繹法和歸納法兩種途徑。前者主要是從一些基本原理或假設(shè)出發(fā)來預(yù)測和研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和折疊過程。分子力學和分子動力學屬這一范疇。后者主要是從觀察和總結(jié)已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)規(guī)律出發(fā)來預(yù)測未知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。同源模建和指認（Threading）方法屬于這一范疇。雖然經(jīng)過30余年的努力，蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測研究現(xiàn)狀遠遠不能滿足實際需要。3.計算機輔助基因識別(僅指蛋白質(zhì)編碼基因)基本問題是給定基因組序列后，正確識別基因的范圍和在基因組序列中的精確位置.這是最重要的課題之一，而且越來越重要。原核生物計算機輔助基因識別相對容易些，結(jié)果好一些。從具有較多內(nèi)含子的真核生物基因組序列中正確識別出起始密碼子、剪切位點和終止密碼子，是個相當困難的問題，研究現(xiàn)狀不能令人滿意，仍有大量的工作要做。4.非編碼區(qū)分析和DNA語言研究在人類基因組中，編碼部分僅占總序列的3~5%，其它通常稱為“垃圾”DNA，其實一點也不是垃圾，只是我們暫時還不知道其重要的功能。分析非編碼區(qū)DNA序列需要大膽的想象和嶄新的研究思路和方法。DNA序列作為一種遺傳語言，不僅體現(xiàn)在編碼序列之中，而且隱含在非編碼序列之中。5.分子進化和比較基因組學早期的工作主要是利用不同物種中同一種基因序列的異同來研究生物的進化，構(gòu)建進化樹。既可以用DNA序列也可以用其編碼的氨基酸序列來做，甚至于可通過相關(guān)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)比對來研究分子進化。以上研究已經(jīng)積累了大量的工作。近年來由于較多模式生物基因組測序任務(wù)的完成，為從整個基因組的角度來研究分子進化提供了條件?？梢栽O(shè)想，比較兩個或多個完整基因組這一工作需要新的思路和方法，當然也渴望得到更豐碩的成果。這方面可做的工作是很多的。6.分析序列中