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生物信息学 主讲教师： 刘 吉 平 E-MAIL： Liujiping@ 艺术设计学院蚕桑分子生物学研究室 亚太地区蚕桑培训中心 2003年2月 一、概述 二十一世纪是生命科学的时代，也是信息时代 近年来，随着现代分子生物学的发展，特别是人类基组计划的实施，不断产生出巨量的分子生物学数据，这些数据有着数量巨大、关系复杂，以至于不利用计算机根本无法实现数据的存储和分析。这样，生物信息学最终形成一门独立的学科并被推上了生物科学发展的最前沿。 Bioinformatics: 科技界一颗耀眼的新星 在BIOINFORMATICS 没有诞生之前， 一个新药的问世需要十年时间，数亿美元的RD，而BIOINFORMATICS已将这个过程减少三分之二，RD的费用也相应大大减少。许多中小BIOTECH 公司也看到了BIOINFORMATICS 的巨大作用和潜在的商机，纷纷投资BIOINFORMATICS研究项目。 美国电脑执照--高薪阶层 “BIOINFORMATICS CERTIFICATION”，这是目前必威体育精装版的一门生物化学工程与电脑技术相结合的课程。 Visual Basic????? -- $1195 Visual 　C + +????????????????? -- $1295 BioInformatics -- $2500 MIT（Massachusettes Institute of Technology） (美国)麻省理工学院: Course: 20.01s Date: June 24 - 28, 2002 Tuition: $2,500 第二讲 生物信息学现状和研究方向 刘吉平 主要内容 1、背景 2、定义 3、现状 1）生物数据库的发展 2）人类基因组计划逐步完成 3）科研文献的增长 4、研究目标 一. 什么是生物信息学？ Genome informatics is a scientific discipline that encompasses all aspects of genome information acquisition, processing, storage, distribution, analysis, and interpretation. 它是一个学科领域，包含着基因组信息的获取、处理、存储、分配 、分析和解释的所有方面。 (The U.S. Human Genome Project: The First Five Years FY 1991-1995, by NIH and DOE) 从美国的三个国家计划说起：曼哈顿计划；阿婆罗计划；人类基因组计划。 破译人类遗传密码就要读懂由30亿符号组成的100万页的“天书” 生物信息学的发展历程 生物信息学自诞生以来，经历了三个阶段： 基因组前期的生物信息学：主要是序列分析、数据库的查询、计算机操作和PC的应用； 基因组年代的生物信息学：主要是基因的寻找、数据与数据之间的比较、网络相互界面（Interface）； 后基因组年代的生物信息学：主要是数据的挖掘、表达、数据多样性的分析、相互交叉数据分布的总结与分析。其研究的内容不仅包括基因的查寻和同源性分析；而且进一步到基因和基因组的功能分析，即所谓的功能基因组学研究。 二、生物信息学及其发展 生物信息学（Bioinformatics）采用信息科学、计算机科学、生物数学、比较生物学等学科的观点和方法对生命的现象及其组成分子（核酸、蛋白等）进行研究。主要研究生命中物质的组成、进化、结构与功能的规律、以及这些物质在生命体中能量和信息的交换或传递。该学科以计算机和生物电子设备为工具，对生物信息进行提取、储存、加工和分析，用信息理论技术及生物数学的方法去理解和阐述生物大分子的存在和生命价值，最终对它们进行各种处理与应用。通过这些处理和应用，科学家不仅能理解已有的核酸和蛋白质序列及其功能，而且能更好地着手研究新的基因和蛋白序列及其功能。 计算机运算速度: 18个月增长一倍;DNA序列数据: 14个月增长一倍; 近年来GenBank中的DNA碱基数目呈指数增加，大约每14个月增加一倍。到1999年12月其数目已达30亿，它们来自47000种生物。2000年4月DNA碱基数目是60亿。现在，2001年初这一数目已达110亿。各种生物的EST序列已达600多万条，其中人类的EST序列已超过300万条，估计覆盖人类基因90％以上；自全长1.8Mb的嗜血流感杆菌（Haemophilus influenzae Rd）基因组序列于