生物信息学简介

1、 生物信息学生物信息学 目目 录录n生物信息学概念 n生物信息学的研究意义n生物信息学的研究内容n生物信息学的生物学基础n生物信息学的发展趋势一、生物信息学的概念n采用信息科学技术，借助数学、生物学的理论、方法，对各种生物信息（包括核酸和蛋白质等）的收集、加工、储存、解释的一门科学。 计算机学、计算机网络医学生物学、分子生物学生物信息学数学、 统计学生物信息学是一交生物信息学是一交叉性学科，它位于叉性学科，它位于生物、医学、计算生物、医学、计算机、数学等多个领机、数学等多个领域的交叉点上域的交叉点上二、生物信息学研究意义二、生物信息学研究意义n认识生物本质认识生物本质n了解生物分子信息的组织和

2、结构，破译基因了解生物分子信息的组织和结构，破译基因组信息，阐明生物信息之间的关系。组信息，阐明生物信息之间的关系。n改变生物学的研究方式改变生物学的研究方式 n改变传统研究方式，引进现代信息学方法改变传统研究方式，引进现代信息学方法n在医学上的重要意义在医学上的重要意义n为疾病的诊断和治疗提供依据为疾病的诊断和治疗提供依据n为设计新药提供依据为设计新药提供依据三、生物信息学研究主要内容n序列比对n蛋白质结构比对和结构预测n基因识别分析n分子进化和比较基因组学n序列重叠群装配n遗传密码n药物设计 n基因和蛋白质芯片1.基因识别分析n（1）基因：具有遗传效应的DNA片段n（2）基因识别：n目的：

3、识别全部人类的基因n包括：识别基因组编码区n 识别基因结构n（3）基因识别分析 基本问题：是给定基因组序列后，正确识别基因的范围和在基因组序列中的精确位置。2.基因组学和蛋白组学的研究n（1）基因组：包含细胞或生物体全套遗传信息的全部遗传物质n（2）基因组学：有关基因组的研究。n实质：分析和解读核酸序列中所表达的结构与功能的生物信息。n（3）蛋白组学：在一定条件下某一基因组蛋白质表达的数量类型。3.生物芯片的研究n（1）基因和蛋白质芯片n基因芯片：专门用于核酸检测的生物芯片，而是目前运用最广泛的微列阵芯片。n蛋白质芯片：一种新型的生物芯片，由固定于不同种类支持介质上的蛋白微列阵组成的。n（2）

4、生物芯片技术n包括：n芯片方阵的构建n样品的制备n生物反应n信号检测测及分析等环节4.蛋白质结构预测n蛋白质结构预测成为了了解蛋白质功能的重要途径n蛋白质结构预测可分为：n二级结构预测（可归为模板识别问题和空间结构预测）n三级结构预测5.生物信息数据库n由于生物信息学不断产生大量性的生物学信息，所以对这些信息的储存、检索、比较分析必须借助于计算机数据库技术。n特点：n（1）种类不断增加n（2）结构日益复杂n（3）使用日趋便捷四、生物信息学的生物学基础n生物信息学主要研究两种信息载体生物信息学主要研究两种信息载体nDNA分子分子n蛋白质分子蛋白质分子(1)遗传信息的载体遗传信息的载体DNAn遗传

5、信息的载体主要是DNAn控制生物体性状的基因是一系列DNA片段n生物体生长发育的本质就是遗传信息的传递和表达 n基本组成单位n种类：n(A)(A)腺嘌呤脱氧核苷腺嘌呤脱氧核苷酸酸n(T)(T)胸腺嘧啶脱氧核胸腺嘧啶脱氧核苷酸苷酸n(G)(G)鸟嘌呤脱氧核苷鸟嘌呤脱氧核苷酸酸n(C)(C)胞嘧啶脱氧核苷胞嘧啶脱氧核苷酸酸脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A A G G C C T T（2）蛋白质n基因控制蛋白质的合成n遗传信息的传递和控制，根据中心法则，即从DNA到RNA到Pro的全过程。n基因的表达与调控的实质，即：DNARNA蛋白质转录翻译TCATG A TT AAG T AC A A A T

6、 AG T AC A A A T TCATG A TT A转录过程AG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA细胞质细胞质细胞核细胞核核孔核孔A AC CT TG GG GA AT T C CT TT TG GA AC CC CT TA A G GA AA AC CU UG GG GA AU UC CU UmRNAmRNAtRNAtRNAU UG GA CA CC CU AU AG GA A苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质DNADNA肽键肽键 肽键肽键四、生物信息学的发展趋势n随着计算机技术的进步, 针对不同的科研需要构建的网络资源平台、生物分析软件应运而生, 为生物学的发展提供了新技术的