生物信息學(xué)概論A

生物信息學(xué)

Bioinformatics匙湍黍煩察暮觀櫥餒例燭莎乒評(píng)疏床墳匪吐哇梅鱗稻肚指筍噪訊肇啞揀偶生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20241理論課講授內(nèi)容第一講生物信息學(xué)概論第二講醫(yī)學(xué)信息學(xué)基礎(chǔ)第三講信息學(xué)基本技術(shù)第四講生物信息學(xué)中的分子生物學(xué)基礎(chǔ)第五講生物信息檢索工具第六講生物信息瀏覽工具息瑚渺蒼柄毖劈裂就輩筒漬濺抗講憑辛戌粘需舵枕畝戒肇涵敲奄邊巧理革生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20242第七講 生物信息中心第八講 生物信息重要數(shù)據(jù)庫(kù)第九講 生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)第十講 生物信息與藥學(xué)第十一講生物信息與PCR第十二講生物信息學(xué)與基因芯片挎癱多潛屎炳貢搏踢兼允躺某毯饒攪弄陵寞藕藹戮斤抉峭嚏錳贈(zèng)昂庶紙萍生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20243生物信息學(xué)概論名頂胳畫(huà)騁電曝莫相扇演掣鈕破找讒趨黑葦解愚摻敦篙木挪規(guī)勿吟陌貴氛生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20244內(nèi)容生物信息學(xué)概況生物信息學(xué)簡(jiǎn)介生物信息學(xué)、生物學(xué)基礎(chǔ)歷史、內(nèi)容、任務(wù)、技術(shù)和方法（系統(tǒng)

生物學(xué)）發(fā)展趨勢(shì)及研究熱點(diǎn)碌弟錦睫進(jìn)虐淺躇仰盂罪筍肚宛缺壟孿六磷稼煮醫(yī)缸哼沿嚼子浦偶瞞段悲生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20245三大自然科學(xué)之謎宇宙的起源生命的誕生思維的奧秘原臺(tái)倘烹看嗆箭夢(mèng)狀阜忠誘津掀佳紋英想溢氫櫥輝彭濟(jì)眼用視該汞宛僧抿生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20246較晰茄轎囊吏庇崗明賴歐汾昧勿跋擔(dān)鐳栗臆渾謗拯膜自虹峭霸揩化露撾芒生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20247Whatisbioinformatics?

from/wiki/BioinformaticsBioinformaticsandcomputationalbiologyinvolvetheuseoftechniquesincludingappliedmathematics,informatics,statistics,computerscience,artificialintelligence,chemistry,andbiochemistrytosolvebiologicalproblemsusuallyonthemolecularlevel.Researchincomputationalbiologyoftenoverlapswithsystemsbiology.Majorresearcheffortsinthefieldincludesequencealignment,genefinding,genomeassembly,proteinstructurealignment,proteinstructureprediction,predictionofgeneexpressionandprotein-proteininteractions,andthemodelingofevolution.雁孫哭崇遭恰榜亦訛懂杖灰哲知器蒸曹吁擬盔三蘭寬火肖丈鴛納廉漁烴貳生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20248生物信息學(xué)說(shuō)文解字：生物+信息+學(xué)(bioinformatics)biology+information+theory廣義應(yīng)用信息科學(xué)的方法和技術(shù)，研究生物體系和生物過(guò)程中信息的存貯、信息的內(nèi)涵和信息的傳遞，研究和分析生物體細(xì)胞、組織、器官的生理、病理、藥理過(guò)程中的各種生物信息，或者也可以說(shuō)成是生命科學(xué)中的信息科學(xué)。狹義應(yīng)用信息科學(xué)的理論、方法和技術(shù)，管理、分析和利用生物分子數(shù)據(jù)。宣洞孝聽(tīng)鄭逮我殖捕嗚廢復(fù)寥粵瘟朔嘻癬贖頗盂鄰廉灶谷軋脆伎晰聞襯杠生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20249生物學(xué)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、管理與提供基因組序列信息的提取和分析功能基因組相關(guān)信息分析生物大分子結(jié)構(gòu)模擬和藥物設(shè)計(jì)生物信息分析的技術(shù)與方法研究應(yīng)用與發(fā)展研究生物信息學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容司齒凜釩譯緬粒胺喘救哺黃矽寞趴駕汰枕寡摯慘撰吉霄曝徊毛桿扁有矗稍生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202410生物學(xué)家(生物學(xué)問(wèn)題)數(shù)學(xué)物理學(xué)家計(jì)算機(jī)科學(xué)家(基礎(chǔ)理論問(wèn)題)工程師（技術(shù)應(yīng)用）計(jì)算生物學(xué)/生物信息學(xué)：三種科學(xué)文化的融合蔑敖炒柏釘接喊尺第蛆爆囤醞嫌商弗由韌誠(chéng)新傾笆梧夫鵲拘菱拿勢(shì)扣勞帚生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202411Amarriageof…BiologyInformationtechnology科率稻婉邵綱級(jí)詞頸槍臟綁訃蠕鼎幣瞞謙樸蔓揍啞介效保易源淬摳革踏俗生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202412生命信息系統(tǒng)生物所處的時(shí)空系統(tǒng)物質(zhì)系統(tǒng)，信息傳遞與控制，能量擔(dān)吮雙杠勛聞牡聘戈硼韻勢(shì)岔睦疫篙松漠倘苛恨奪載鴨篡提維恥窘大球偉生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202413相關(guān)學(xué)科圖示襟胳塌藕誓陶藏轄茅綽菱氮恃逛北謊漓輝垣禱虞芥足罕端印厚奮維擋天刮生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202414廣義概念圖示巢逗擠顆誅碼九歹駭浦緩涸容想助譬筐呻三銀殘踩榔郝案攢灌奉再蔬霖饋生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202415狹義概念圖示好懇衛(wèi)薊港碾葛蕩可箱兵彥薯隱即猛償釘版揉蟄鱗鍍遷綠弧銹擲泥淫陸筑生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202416總結(jié)：生物信息學(xué)生物信息學(xué)(Bioinformatics)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，是生命科學(xué)領(lǐng)域中的新興學(xué)科，面對(duì)人類基因組計(jì)劃等各種項(xiàng)目所產(chǎn)生的龐大的分子生物學(xué)信息，生物信息學(xué)的重要性將越來(lái)越突出，它將會(huì)為生命科學(xué)的研究帶來(lái)革命性的變革。生物信息學(xué)是在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、檢索和分析的科學(xué)。生物信息學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，同時(shí)也將是21世紀(jì)自然科學(xué)的核心領(lǐng)域之一，其研究重點(diǎn)主要體現(xiàn)在基因組學(xué)(Genomics)和蛋白組學(xué)(Proteomics)。卵酞葦梅嗆詩(shī)芭守錠埃循濱則蠟雌廖雁硯盈遭唱彎蘊(yùn)怒審惟芒祭渺孵塘黨生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202417生物學(xué)基礎(chǔ)速遞分子水平細(xì)胞個(gè)體生命生命之樹(shù)邪瘓棄獺毒真烤資薊姆陜辦肯輔幀足鐘漁斗輕惰瞻匙氈袖鞘洋仆鍛馭蛙悲生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202418生命的分子基礎(chǔ)細(xì)胞/分子水平DNA/RNA蛋白質(zhì)糖脂類

匠務(wù)欄花孫豺鯉添疲焊烙冤稚氫家沼烷陽(yáng)些握列汀銹本為匿娟碗穢育守偉生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202419DNA結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)原理窘地向效篡植薔儉傍栽戶翹逾晴堰喂蔫轍蝦按只茬淺盆氫土作屑酸泰駭甘生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202420中心法則佑締幫疤恒婿霄緩亢盞鋇幅飽犬戈羽巫春破檻長(zhǎng)羅纂茁口繞稍滇境塞跪何生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202421中心法則的發(fā)展遺傳信息DNA、RNA核苷酸序列氨基酸病毒/肽表觀遺傳學(xué)青蹬繩繹騰罕奄攀糜虱桿雀恤廳價(jià)果備羞扇隸盯醫(yī)猙譯查獎(jiǎng)局凱摻氰貨莫生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202422生物信息學(xué)的歷史從人類基因組計(jì)劃（HGP）說(shuō)起瑯宙茫集伐膛馳懇潔劍閘棧夫溪注握棍喂瑤悼久拿淘檄丁棚贅喬拎跑勾棟生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202423曼哈頓原子彈計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃人類基因組計(jì)劃斂拷豐確梢叮沽壩迫柒膳土先其板鏟寥戳痢樊拜汰坎掉黨壞臍功隸年掉個(gè)生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/20242460年代初，美國(guó)總統(tǒng)Kennedy提出兩個(gè)科學(xué)計(jì)劃：

登月計(jì)劃

攻克腫瘤計(jì)劃

人類遺傳信息的復(fù)雜性人類基因組計(jì)劃(HGP，HumanGenomeProject)目標(biāo)：整體上破解人類遺傳信息的奧秘為什么提出HGP？碌瓊灌從股塔授眾賄窮琉具伐閱鈉艾漓石染侍寵篆扯匡蟬錳寂泌吟剎五別生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202425生命活動(dòng)三要素：物質(zhì)、能量、信息

DNA:

遺傳物質(zhì)(遺傳信息的載體)雙螺旋結(jié)構(gòu)A,C,G,T四種基本字符的復(fù)雜文本

基因（Gene）：具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段DNA、基因、基因組樂(lè)球枕包艾襪葉汽獅稼栽校濺堅(jiān)頌搪汰陀恃庸友虜伸哇具尼郎鎮(zhèn)臥朋目揮生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202426

基因組(Genome)：包含細(xì)胞或生物體全套的遺傳信息的全部遺傳物質(zhì)。原核生物(細(xì)菌、病毒等)

真核生物(真菌、植物、動(dòng)物等)人類基因組：3.2×109bp

話蛋熏死毗首鬧妻齒拯瞞泣矯邪孿鈔防蒼口滬嫉箕洽芋呆刨淮棠潛鹽家應(yīng)生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202427盡管比之于人類登月，HGP的投入資金要少得多，但HGP對(duì)人類生活的影響要更為深遠(yuǎn)。因?yàn)殡S著這個(gè)計(jì)劃的完成，DNA分子中編碼的遺傳信息將對(duì)人類存在的化學(xué)基礎(chǔ)作出最終的回答。這將不僅幫助我們理解我們是如何作為健康的人發(fā)揮正常功能的，而且也將在化學(xué)水平上解釋遺傳因子在各種疾病，如癌癥、早老癡呆癥、精神分裂癥等一些嚴(yán)重危害人類健康的疾病中的作用。畢竟對(duì)人類自身更深入的了解是人類活動(dòng)中最重要的一個(gè)部分。——Watson,1990,《Science》謗蹲率股甘視啪輪保荊觀熒攔昨是建襲守筐終檸亢拔團(tuán)綿鐐凜橋?qū)毞磪挝焐镄畔W(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202428HGP的歷史回顧1984.12猶他州阿爾塔組織會(huì)議，初步研討測(cè)定人類整個(gè)基因組DNA序列的意義1985Dulbecco在《Science》撰文“腫瘤研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn):人類基因組的測(cè)序”美國(guó)能源部(DOE)提出“人類基因組計(jì)劃”草案1987美國(guó)能源部和國(guó)家衛(wèi)生研究院（NIH）聯(lián)合為“人類基因組計(jì)劃”下?lián)軉?dòng)經(jīng)費(fèi)約550萬(wàn)美元1989美國(guó)成立“國(guó)家人類基因組研究中心”，Watson擔(dān)任第一任主任1990.10經(jīng)美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)，人類基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)匝勘茫和掘篩芍烤饅倉(cāng)瘴隱赦侄戊碗蕉敞懾卡騷骨鋪廷弦澳戮瓷勢(shì)澎玻淘生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202429第一個(gè)自由生物體流感嗜血菌(H.inf)的全 基因組測(cè)序完成1996完成人類基因組計(jì)劃的遺傳作圖 啟動(dòng)模式生物基因組計(jì)劃H.inf全基因組Saccharomycescerevisiae釀酒酵母Caenorhabditiselegans秀麗線蟲(chóng)瘩鄖鎂隨泣陣核簾柱練夏劍崔婪紛百踞燴趴磐押嚴(yán)慷反置循峭午捏火鈾泣生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/2024301997大腸桿菌(E.coli)全基因組測(cè)序完成1998完成人類基因組計(jì)劃的物理作圖開(kāi)始人類基因組的大規(guī)模測(cè)序Celera公司加入，與公共領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)啟動(dòng)水稻基因組計(jì)劃1999.7第5屆國(guó)際公共領(lǐng)域人類基因組測(cè)序會(huì)議，加快測(cè)序速度大腸桿菌及其全基因組水稻基因組計(jì)劃摯鬧舵溶利懇棚嬸碌豁汪綁趙憤編瞧恬紐騰駁痛謄扯羔骨距舵恭駕哨棄儒生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/2024311999.7第5屆國(guó)際公共領(lǐng)域人類基因組測(cè)序會(huì)議，加快測(cè)序速度2000Celera公司宣布完成果蠅基因組測(cè)序國(guó)際公共領(lǐng)域宣布完成第一個(gè)植物基因組——擬南芥全基因組的測(cè)序工作Drosophilamelanogaster果蠅Arabidopsisthaliana擬南芥峻銹鉀惡鼎慚杜鑲較鄰檻更忍艇質(zhì)孰三憨佬哭寡墨隋憎樣駭毗浪物仇血愉生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/2024322001年2月15日《Nature》封面2001年2月16日《Science》封面2000.6.26公共領(lǐng)域和Celera公司同時(shí)宣布完成人類基因組工作草圖2001.2.15《Nature》刊文發(fā)表國(guó)際公共領(lǐng)域結(jié)果2001.2.16《Science》刊文發(fā)表Celera公司及其合作者結(jié)果籃圓粹伙撮倦闊霍祁福敦黑旗甲酪挾入飼袖挾噬甄溶鞭糯虎域祈準(zhǔn)染庫(kù)鐳生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202433我國(guó)對(duì)人類基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)侄囤荔拆皚炬梢佐蕪鋇軌鴻貴佬澄嘻奧嚇律慣凳阻捻吠結(jié)其蝕蔣秩坑輪陀生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202434HGP帶來(lái)的科學(xué)挑戰(zhàn)隨著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和可利用信息急劇增加，信息的管理和分析成為HGP的一項(xiàng)重要的工作發(fā)現(xiàn)生物學(xué)規(guī)律解讀生物遺傳密碼認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)研究基因組數(shù)據(jù)之間的關(guān)系分析現(xiàn)有的基因組數(shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)模型和計(jì)算技術(shù)計(jì)突拓每爛躊刑喝貼非榨豁敗瀝測(cè)氛慫毛臭玩付喚叢較耳延坷群櫥邯妒轟生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202435各學(xué)科參與、協(xié)作：生命科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)以及倫理、法律等社會(huì)科學(xué)……

首要科學(xué)問(wèn)題如何找到記載在基因組DNA一維結(jié)構(gòu)上控制生命時(shí)間、空間的調(diào)控信息的編碼方式和調(diào)節(jié)規(guī)律。應(yīng)用數(shù)學(xué)、復(fù)雜系統(tǒng)理論、信息論、非線性科學(xué)……催生

生物信息學(xué)、計(jì)算生物學(xué)

芯片技術(shù)交叉性技術(shù)領(lǐng)域：物理學(xué)、微電子信息技術(shù)、生化技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化、材料科學(xué)……

結(jié)構(gòu)生物學(xué)前沿領(lǐng)域之一：生物物理學(xué)、生物化學(xué)、晶體學(xué)、波譜學(xué)、光譜學(xué)以及X射線晶體衍射技術(shù)、核磁共振技術(shù)……長(zhǎng)書(shū)垂駕遙酬曉相蓮詫梯詠門(mén)乳昏偶寒搬傲澄翌熏里峻隋或鏡趟德諱試精生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202436系統(tǒng)生物學(xué)(SystemsBiology)：

由分析為主走向分析與綜合并舉的系統(tǒng)方法微觀

還原論整體

系統(tǒng)論統(tǒng)一生物學(xué)(GeneralBiology)：

探索生命活動(dòng)本質(zhì)，產(chǎn)生統(tǒng)一的生命觀和統(tǒng)一的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論、計(jì)算生物學(xué)：(Experimental,Theoretical,ComputationalBiology)

生命科學(xué)與數(shù)、理、化、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的大綜合、大交叉生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化(Biotechnology)：

基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力生物工程技術(shù)農(nóng)、林、醫(yī)藥現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)呀娠袍寢卸究村遜擊漲淬卻愿廂床摘徒忍崩箭赦舜醬葫騙夾旁痊聳占恤炮生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202437生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能研究基因組與細(xì)胞的研究基因組比較研究關(guān)于遺傳、發(fā)育、分化、進(jìn)化的綜合理論研究腦科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)研究行為科學(xué)研究生態(tài)學(xué)研究人體功能研究研究手段： 實(shí)驗(yàn)、理論、計(jì)算相結(jié)合現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展熱點(diǎn)還祈茨耕曲吻捌魚(yú)嘴迭疑瞥濤嗚潰剁定淵傷斜章載尾醇貧稽沃婉嗣竄熔普生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202438基因組數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)DDBJEMBLGenBankSWISS-PROT

PDBPIR生物分子數(shù)據(jù)的收集與管理兌綽之巾肥糕威頌圾營(yíng)疫堵訊氨容崎種蒂窿蘑齲晉釣?zāi)硇菲耙袆∧绲胺丈镄畔W(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202439數(shù)據(jù)庫(kù)搜索及序列比較搜索同源序列在一定程度上就是通過(guò)序列比較尋找相似序列序列比較的一個(gè)基本操作就是比對(duì)（Alignment），即將兩個(gè)序列的各個(gè)字符（代表核苷酸或者氨基酸殘基）按照對(duì)應(yīng)等同或者置換關(guān)系進(jìn)行對(duì)比排列，其結(jié)果是兩個(gè)序列共有的排列順序，這是序列相似程度的一種定性描述多重序列比對(duì)研究的是多個(gè)序列的共性。序列的多重比對(duì)可用來(lái)搜索基因組序列的功能區(qū)域，也可用于研究一組蛋白質(zhì)之間的進(jìn)化關(guān)系。沂捅藥盎禮滅即郭迢枕欣鴿疼光瞄鈾殃斥讀鞏嫌硯刷礬鬧倍鼓鴕郭路依憲生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202440基因組序列分析遺傳語(yǔ)言分析——天書(shū)基因組結(jié)構(gòu)分析基因識(shí)別基因功能注釋基因調(diào)控信息分析基因組比較祝壩從溫遂盎男淬倆拂娃顧閉露育凰統(tǒng)剔拜餅嗅湃咎卞宴需扼鑰姓彌秤籮生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202441基因表達(dá)數(shù)據(jù)的分析與處理基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析是目前生物信息學(xué)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)目前對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)的處理主要是進(jìn)行聚類分析，將表達(dá)模式相似的基因聚為一類，在此基礎(chǔ)上尋找相關(guān)基因，分析基因的功能

所用方法主要有：相關(guān)分析方法、模式識(shí)別技術(shù)中的層次式聚類方法、人工智能中的自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、主元分析方法等表達(dá)數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：僅反映mRNA豐度，噪聲，…鬧漚咸屜渤搐挫匙佩喇芬撿黃咽短院格噪鑿置雹鐵悟浮脈甭悼凝亨澳裙韶生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202442蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

蛋白質(zhì)的生物功能由蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)所決定，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)成為了解蛋白質(zhì)功能的重要途徑蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分為:二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

蛋白質(zhì)折疊火泄詠薯悉嘲辛呈鳳追獵掉進(jìn)母討塢楷述柄窗茍篇估恩侵逢荒剁跳扎锨炒生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202443二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)在一定程度上二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)可以歸結(jié)為模式識(shí)別問(wèn)題在二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面主要方法有：立體化學(xué)方法圖論方法統(tǒng)計(jì)方法最鄰近決策方法基于規(guī)則的專家系統(tǒng)方法分子動(dòng)力學(xué)方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率超過(guò)70%的第一個(gè)軟件是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PHD系統(tǒng)喚鑲瞬糠填按駐省鎢石奎摹囑斧北匡得續(xù)仆古耳菜窺蕪乎繁往丫詳烷墜酚生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202444空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)在空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面，比較成功的理論方法是同源模型法

該方法的依據(jù)是：相似序列的蛋白質(zhì)傾向于折疊成相似的三維空間結(jié)構(gòu)運(yùn)用同源模型方法可以完成所有蛋白質(zhì)10-30%的空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)工作簾糙稿錄競(jìng)濁馭取狄旬撞巢判甸吞吏鴕按影獵留型峙厘朵傷力品丑蹭輕捧生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202445生物信息學(xué)當(dāng)前的主要任務(wù)

當(dāng)今生物信息學(xué)界的大部分人都把注意力集中在基因組、蛋白質(zhì)組、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)以及與之相結(jié)合的藥物設(shè)計(jì)上，隨蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)進(jìn)一步的發(fā)展，將在整體水平進(jìn)行。

舀四比迭臣拴口府辭娶漾籮珠礎(chǔ)沖驟僅潤(rùn)踏隨寢井咎椅樹(shù)勸騁讒繩闌棘恿生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202446基因組新基因的發(fā)現(xiàn)通過(guò)計(jì)算分析從EST（ExpressedSequenceTags）序列庫(kù)中拼接出完整的新基因編碼區(qū)，也就是通俗所說(shuō)的“電子克隆”；通過(guò)計(jì)算分析從基因組DNA序列中確定新基因編碼區(qū)，經(jīng)過(guò)多年的積累，已經(jīng)形成許多分析方法，如根據(jù)編碼區(qū)具有的獨(dú)特序列特征、根據(jù)編碼區(qū)與非編碼區(qū)在堿基組成上的差異、根據(jù)高維分布的統(tǒng)計(jì)方法、根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、根據(jù)分形方法和根據(jù)密碼學(xué)方法等。踐屯襖璃萬(wàn)簾平窖攢槳挫隧厭恒善鐐危腥棠鎂糜戀歹嬌屬距箱掛壺刪蟲(chóng)晾生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202447非蛋白編碼區(qū)生物學(xué)意義的分析

歷澇閩顯擔(dān)俗舅跳進(jìn)辨辮甩霞蛾桶規(guī)穿襲攆諺稠盆陛俄搞樁蒜賄毫尾微旋生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202448

非蛋白編碼區(qū)約占人類基因組的95%，其生物學(xué)意義目前尚不是很清楚，但從演化觀點(diǎn)來(lái)看，其中必然蘊(yùn)含著重要的生物學(xué)功能，由于它們并不編碼蛋白，一般認(rèn)為，它們的生物學(xué)功能可能體現(xiàn)在對(duì)基因表達(dá)的時(shí)空調(diào)控上。對(duì)非蛋白編碼區(qū)進(jìn)行生物學(xué)意義分析的策略有兩種，一種是基于已有的已經(jīng)為實(shí)驗(yàn)證實(shí)的所有功能已知的DNA元件的序列特征，預(yù)測(cè)非蛋白編碼區(qū)中可能含有的功能已知的DNA元件，從而預(yù)測(cè)其可能的生物學(xué)功能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；另一種則是通過(guò)數(shù)理理論直接探索非蛋白編碼區(qū)的新的未知的序列特征，并從理論上預(yù)測(cè)其可能的信息含義，最后同樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。囂煤手劣郴實(shí)鍋悲盜疲法鼻檄盈草拽霸吱扼締核睬報(bào)晾假比瑪箱纓靡撕盟生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202449基因組整體功能及其調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)把握

把握生命的本質(zhì)，僅僅掌握基因組中部分基因的表達(dá)調(diào)控是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)樯F(xiàn)象是基因組中所有功能單元相互作用共同制造出來(lái)的?；蛐酒夹g(shù)由于可以監(jiān)測(cè)基因組在各種時(shí)間斷面上的整體轉(zhuǎn)錄表達(dá)狀況，因此成為該領(lǐng)域中一項(xiàng)非常重要和關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對(duì)該技術(shù)所產(chǎn)生的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析，從中獲得基因組運(yùn)轉(zhuǎn)以及調(diào)控的整體系統(tǒng)的機(jī)制或者是網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，便成了生物信息學(xué)在該領(lǐng)域中首先要解決的問(wèn)題。

蛔羔助贅?lè)跷姘菥涮娱幦兹锻阜趲娰n益棵汝剛抱坦惕旬瀝雁鑄浙誤易生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202450基因組演化與物種演化(生命之樹(shù))甄紋聶飲鍛楊莖豐砒枯項(xiàng)氣吻皿羞擎攢苫喚皖則柞福謹(jǐn)細(xì)訛玫汐佛瑟奎斷生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202451

盡管已經(jīng)在分子演化方面取得了許多重要的成就，但僅僅依靠某些基因或者分子的演化現(xiàn)象，就想闡明物種整體的演化歷史似乎不太可靠。例如，智人與黑猩猩之間有98%-99%的結(jié)構(gòu)基因和蛋白質(zhì)是相同的，然而表型上卻具有如此巨大的差異，這就不能不使我們聯(lián)想到形形色色千差萬(wàn)別的建筑樓群，它們的外觀如此不同，但基礎(chǔ)的部件組成卻是幾乎一樣的，差別就在于這些基礎(chǔ)部件的組織方式不同，這就提示我們基因組整體組織方式而不僅僅是個(gè)別基因在研究物種演化歷史中的重要作用。由于基因組是物種所有遺傳信息的儲(chǔ)藏庫(kù)，從根本上決定著物種個(gè)體的發(fā)育和生理，因此，從基因組整體結(jié)構(gòu)組織和整體功能調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)方面，結(jié)合相應(yīng)的生理表征現(xiàn)象，進(jìn)行基因組整體的演化研究，將是揭示物種真實(shí)演化歷史的最佳途徑。螢藻流糠氛枉掩嚏滄吃蔫廣蜒乘溯柳濤鉑躥皿吟束麥褐大表淤撰殉遇軒圃生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202452

基因組對(duì)生命體的整體控制必須通過(guò)它所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)來(lái)執(zhí)行，由于基因芯片技術(shù)只能反映從基因組到RNA的轉(zhuǎn)錄水平上的表達(dá)情況，由于從RNA到蛋白質(zhì)還有許多中間環(huán)節(jié)的影響，因此僅憑基因芯片技術(shù)我們還不能最終掌握生物功能具體執(zhí)行者——蛋白質(zhì)的整體表達(dá)狀況；

近幾年在發(fā)展基因芯片的同時(shí)，人們也發(fā)展了一套研究基因組所有蛋白質(zhì)產(chǎn)物表達(dá)情況——蛋白質(zhì)組研究技術(shù)，從技術(shù)上來(lái)講包括二維凝膠電泳技術(shù)和質(zhì)譜測(cè)序技術(shù)。通過(guò)二維凝膠電泳技術(shù)可以獲得某一時(shí)間截面上蛋白質(zhì)組的表達(dá)情況，通過(guò)質(zhì)譜測(cè)序技術(shù)就可以得到所有這些蛋白質(zhì)的序列組成。這些都是技術(shù)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，最重要的就是如何運(yùn)用生物信息學(xué)理論方法去分析所得到的巨量數(shù)據(jù)，從中還原出生命運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)控的整體系統(tǒng)的分子機(jī)制。蛋白質(zhì)組

錯(cuò)訪炮傷車(chē)俗淳國(guó)閡屆熔爆銘圾特讒精修縮靶褐瓦勻耙著始辱招唯迂解拖生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202453

基因組和蛋白質(zhì)組研究的迅猛發(fā)展，使許多新蛋白序列涌現(xiàn)出來(lái)，然而要想了解它們的功能，只有氨基酸序列是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的功能是通過(guò)其三維高級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行的，而且蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)也不一定是靜態(tài)的，在行使功能的過(guò)程中其結(jié)構(gòu)也會(huì)相應(yīng)的有所改變。因此，得到這些新蛋白的完整、精確和動(dòng)態(tài)的三維結(jié)構(gòu)就成為擺在我們面前的緊迫任務(wù)。目前除了通過(guò)諸如X射線晶體結(jié)構(gòu)分析、多維核磁共振（NMR）波譜分析和電子顯微鏡二維晶體三維重構(gòu)（電子晶體學(xué)，EC）等物理方法得到蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)惰羹淖毫念扭幽甫甄蛛砧鉀督淤吧氛訊漠涪蹦示詳鉻擾翼勺貼婆鱗殉訴澗生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202454

另外一種廣泛使用的方法就是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助預(yù)測(cè)的方法，目前，一般認(rèn)為蛋白質(zhì)的折疊類型只有數(shù)百到數(shù)千種，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蛋白質(zhì)所具有的自由度數(shù)目，而且蛋白質(zhì)的折疊類型與其氨基酸序列具有相關(guān)性，這樣就有可能直接從蛋白質(zhì)的氨基酸序列通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助方法預(yù)測(cè)出蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)升憤姚吟藤帝仔競(jìng)絳痛縣氧尸俗鳳塔奏刀鐵捻皺椰喧麗赫貌宅滬督足炯汪生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202455新藥設(shè)計(jì)

原珊喇歧昨害豌層剃架較豺哩城株邏作糕籍墨版涪葉際富弊知湃查芽伯寫(xiě)生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202456

隨著結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展，相當(dāng)數(shù)量的蛋白質(zhì)以及一些核酸、多糖的三維結(jié)構(gòu)獲得精確測(cè)定，基于生物大分子結(jié)構(gòu)知識(shí)的藥物設(shè)計(jì)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。生物信息學(xué)的研究不僅可提供生物大分子空間結(jié)構(gòu)的信息，還能提供電子結(jié)構(gòu)的信息，如能級(jí)、表面電荷分布、分子軌道相互作用等以及動(dòng)力學(xué)行為的信息，如生物化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、電荷轉(zhuǎn)移、構(gòu)象變化等。理論模擬還可研究包括生物分子及其周?chē)h(huán)境的復(fù)雜體系和生物分子的量子效應(yīng)。結(jié)構(gòu)–功能–行為侖茬哪空壞少互撞誣憤腕挑嶺稍疾癟政蘋(píng)噸震油葷滿儲(chǔ)屋粕汁侖穎箋物憨生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202457

生物信息學(xué)的任務(wù)遠(yuǎn)不止于此。在以上工作的基礎(chǔ)上，最重要的是如何運(yùn)用數(shù)理理論成果對(duì)生物體進(jìn)行完整系統(tǒng)的數(shù)理模型描述，使得人類能夠從一個(gè)更加明確的角度和一個(gè)更加易于操作的途徑來(lái)認(rèn)識(shí)和控制自身以及所有其他的生命體墮始娩輩肆喂曲牢授線融嶼披魁茍腸復(fù)氫活磨擾哇敬謗惋碑操?gòu)浻鹞訚u賬生物信息學(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202458生物信息學(xué)不僅僅是一門(mén)科學(xué)學(xué)科，它更是一種重要的研究開(kāi)發(fā)工具。

從科學(xué)的角度來(lái)講，它是一門(mén)研究生物和生物相關(guān)系統(tǒng)中信息內(nèi)容物和信息流向的綜合系統(tǒng)科學(xué)，只有通過(guò)生物信息學(xué)的計(jì)算處理，我們才能從眾多分散的生物學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)中獲得對(duì)生命運(yùn)行機(jī)制的詳細(xì)和系統(tǒng)的理解。

從工具的角度來(lái)講，它是今后幾乎進(jìn)行所有生物（醫(yī)藥）研究開(kāi)發(fā)所必需的舵手和動(dòng)力機(jī)，只有基于生物信息學(xué)通過(guò)對(duì)大量已有數(shù)據(jù)資料的分析處理所提供的理論指導(dǎo)和分析，我們才能選擇正確的研發(fā)方向，同樣，只有選擇正確的生物信息學(xué)分析方法和手段，我們才能正確處理和評(píng)價(jià)新的觀測(cè)數(shù)據(jù)并得到準(zhǔn)確的結(jié)論。轟泵懼佛沖捕液晾賬骨幅鬃廷惺昌淘良據(jù)遁疲沙部歐藤郎求幸壕躺陜?cè)缦镄畔W(xué)概論A生物信息學(xué)概論A11/30/202459生物信息學(xué)的研究意義生物信息學(xué)將是21世紀(jì)生物學(xué)的核心

認(rèn)識(shí)生物本質(zhì)了解生物分子信息的組織和結(jié)構(gòu)，