生物信息学技术

1生物信息学技术2生物信息学概论

生物信息学的定义生物信息学研究的范畴3一、生物信息学的定义生物信息学是结合了生物学和信息技术，利用计算机和互联网技术，分析海量的并且还在快速积累的生物数据，从中获取生物科学新知识的一门新的交叉科学。Halfdayontheweb,halfmonthinthelab.savesyou-AlanBleasbyBioinformatics56人类基因组计划的意义人类基因研究的意义在于它可以支持和推动生命科学中一系列重要的基础性研究。如基因组遗传语言的破译，基因的结构与功能关系，生命的起源和进化，细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等。为推动医学长足进步带来前所未有的机遇，基因诊断、基因疗法和基因药物的开发，有可能成为未来医学发展的重要分支。人类基因组计划的进一步成功将促进生命科学与信息科学、材料科学的融合，从而带动一批高技术产业的发展7二、生物信息学研究的范畴第一、各种生物数据库的建立和管理；第二、研究高效率的统计工具，分析算法，发展方便、快捷的分析程序；第三、从海量的原始生物数据中发掘新知识。8

重要生物信息中心重要生物信息数据库第一节生物信息数据库2009-4-28数据库的建设和发展GenomicGenomicExperimentalDataWarehousePrepareddataPatternsKnowledgeExpertKnowledgeOftennotexplicitlyimplemented10NCBIGenBankEBIEMBLNIGDDBJ核酸生物信息中心&数据库11重要生物信息中心&数据库

美国国家信息中心(NationalCenterofBiotechnologyInformation,NCBI)的GenBank

(http://);

欧洲分子生物学室验室(EuropeanMolecularBiologyLaboratory-EuropeanBioinformaticsInstitute,EMBL-EBI)

的EMBL(http://);

日本DNA数据库(DNADataBankofJapan,DDBJ)

(http://)

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最重要的蛋白质氨基酸序列数据库是瑞士的SWISS-PROT();

蛋白质数据库PIR(ProteinInformationResource),包含所有序列已知的自然界中野生型蛋白质的信息

();PDB蛋白质结构数据库：收集由X射线衍射和核磁共振技术测定的蛋白质大分子三维结构()。蛋白生物信息中心&数据库

14数据库查询与检索15第二节16数据库检索工具Entrez检索工具：Entrez是美国国家生物技术信息中心（NCBI）提供的集成检索工具

SRS（SequenceRetrievalSystem）检索工具：是欧洲分子生物学网EMBnet的主要数据库检索工具，可以从

EMBnet的主页进入。

DBGET/LinkDB检索工具：是日本京都工具大学建立的

GenomeNet数据库，该数据库主要针对代谢途径。。17数据库检索工具NCBI网页的Entrez界面PubMed数据库检索文献检索文献检索PubMed是美国国家医学图书馆(NLM)下属的国家生物技术信息中心(NCBI)开发的、基于WWW的医学数据库查询系统。PubMed的网址：特点：收录范围广、内容全、检索途径多、检索体系完备，可少部分获取原文。文献检索核酸数据分析21第三节22OUTLINE

核酸序列的基本分析核酸序列的比对分析和功能预测开放阅读框的分析引物设计向数据库提交序列23一、核酸序列的基本分析

核酸序列的分子量、碱基组成、碱基分布等基本分析：

BioEdit()

★DNAMAN()

限制性酶切分析：限制性酶数据库(RestrictionEnzymeDataBase,REBASE)(;

★)

测序峰图的查看、核实与修改:Chromas,BioEdit,DNAMAN

测序结果需要识别与去除测序时使用的载体序列：

VecScreen()24一、核酸序列的基本分析对核酸序列进行电子基因定位：利用序列标签位点(SequenceTaggedSite,STS);利用UniGene数据库进行基因电子定位;直接利用基因组序列进行基因电子定位。25★

NCBI网页的MapViewer界面程序名称查询序列搜索的数据库BLASTN核酸核酸BLASTP蛋白质蛋白质BLASTX核酸的六读框蛋白质TBLASTN蛋白质核酸的6个读框TBLASTX核酸的6个读框核酸的6个读框26二、核酸序列的比对分析和功能预测BLAST（BasicLocalAlignmentSearchTool）是基本局域联配搜索工具；Blast功能有：2728NCBI网页的BLAST界面29303132NCBI网页的BLAST2SEQUENCES界面333435二、核酸序列的比对分析和功能预测FASTA：根据用户提交的单个序列进行数据库搜索比对的程序。网上服务器和电子邮件服务：

mailto:mailto:36二、核酸序列的比对分析和功能预测进行多序列联配：ClustalW:，，。ClustalX:CluastalW程序的UNIX版本，它使用X窗口图形界面，

。对联配结果进一步编辑，形成适于发表的形式，可用的软件有：SeaView:BOXSHADE:)CINEMA:

37第五节核酸序列分析三、开读框的分析GT-AG法则：外显子与内含子之间的连接区序列高度保守，如大部分内含子5’端起始的两个碱基是GT，3’端最后两个碱基是AG。基因识别软件，常用的有：★ORFFinder()GRAIL()GeneFinder()Glimmer()GenScan()GeneLang()38用GeneFinde进行开放阅读框分析39用GeneFinde进行开放阅读框分析40四、引物设计PrimerPremier软件:

Primer5软件:Oligo、VectorNT、Omiga等41五、向数据库提交核酸序列

向EMBL提交数据的网络表格可参见：

向GenBank数据库提交核酸序列可联网进行

也可用Sequin软件制作好序列提交文件，向NCBI

发送E-mail()提交

4243第六节蛋白质序列分析★

蛋白质基本性质分析蛋白质功能预测蛋白质结构预测蛋白质分子进化分析44一、蛋白质基本性质分析

蛋白质的氨基酸组成、分子量、等电点等方面的分析:OMIGA、DNAMAN、BioEdit、MacVector等蛋白质疏水性分析：ProtScale，

预测跨膜区：

。4546474849用TMHMM软件预测的SARS-CoV的E蛋白的跨膜区50第六节蛋白质序列分析一、蛋白质基本性质分析预测信号肽：

蛋白质亚细胞定位：51预测信号肽52预测信号肽53蛋白质亚细胞定位54蛋白质亚细胞定位55二、蛋白质功能预测蛋白质序列分析和功能预测的一般流程

56二、蛋白质功能预测磷酸化位点、糖基化位点，特殊的结构区（motif）的分析：PROSITE: BLOCKS:PFAM:PESCAN:InterProScan:SMART:57三、蛋白质结构预测

蛋白质的立体结构数据库PDB(ProteinDataBank):(/microbio/rasmol)PDBFinder()

蛋白质分子模型数据库(MolecularModelingDatabase);

三维结构显示程序Cn3D()58

同源建模(Homologymodeling)分析服务

()

常用的有以下几个工具：

TOPITS:

frsvr:THREADER:http://globin.warwick.ac.uk/~jones/三、蛋白质结构预测5960四、蛋白质分子进化分析

DNAMA