第十四章生物信息学在分子诊断中的应用教学课件.ppt

第十四章生物信息学在分子诊断中的应用 第一节 生物信息学概论 一 生物信息学的定义 生物信息学（bioinformatics）: 包含生物信息的获取、处理、贮存、分发、分析和解释的所有方面的一门学科，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具进行研究，目的在于了解大量的生物学意义。 是把基因组DNA序列信息分析作为源头，找到基因组序列中代表蛋白质和RNA基因的编码区，阐明非编码区的信息实质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语文规律 二、 生物信息学的科学基础 数据获得：自动化的大规模高通量的生物学研究方法和技术平台； 数据分析：强有力的创新算法和软件（百万亿次/秒）； 数据库系统：发达的、复杂的、可相互交流的数据库系统。 DNA测序技术的发展 ABI 377 每天 100*500=5万 bp ABI3730 每2小时 100*500=50万bp （每天5Mb） Solexa 每周 5 Gbp Solid 每周 200 Gbp 三 生物信息学的研究范畴 各种生物数据库的建立、维护和管理； 研究高效的的统计工具、分析算法，发展方便、快捷的分析程序是生物信息学的重要任务； 从海量的原始生物数据中发掘新的知识。 四 基因组研究 人类基因组研究计划 1986年，著名的生物学家、诺贝尔获得者Renato Dulbecco在Science上首次提出“人类基因组计划”（Human genomic Project，简称HGP）； “人类基因组计划”于1990年10月正式启动； 人类基因组计划的总目标是：从1990年计划实施开始，在15年内完成人类基因组的24条染色体上核苷酸排列的全测序（各条染色体DNA全部核苷酸排列顺序总计3×109碱基对）和基因的作图（遗传图和物理图）。 第二节 生物信息数据库 一．重要生物信息中心 美国国立生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI） 欧洲生物信息研究所（European Bioinformatics Institute， EBI） 日本国立遗传学研究所（the National Institute of Genetics，NIG） ） 二、生物信息数据库 1 生物信息数据库的类型 基于数据类型： 储存DNA、RNA、EST和蛋白质等 如NCBI中的UniGene数据库为DNA序列数据库。 根据物种类型： 储存该物种基因组中有关结构和功能基因组信息 人类基因组数据库（The GDB Human Genome Database） 水稻数据库 、果蝇数据库 、酵母数据库 从数据库的数据来源： 可以分为一级数据库和二级数据库 （1） 基 于 数 据 类 型 储存DNA、RNA、EST、蛋白质等： 如 NCBI中的UniGene数据库为DNA序列数据库。 （2） 根据物种类型 基因组数据库，如： 人类基因组数据库 水稻数据库 果蝇数据库 酵母数据库 等等 人类基因组数据库 GDB() （3） 从数据库的数据来源 －－ 分为一级数据库和二级数据库 一级数据库：数据都直接来源于实验获得的原 始数据，只经过简单的归类整理和注释。 如：序列数据库来自序列测定； 基因组数据库来自基因组作图； 结构数据库来自X射线衍射和 核磁共振等结构测定。 二级数据库： 是在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定目标衍生而来， 是对核酸和蛋白质序列、基因组图谱、蛋白质结构及文献等数据进行进一步分析、整理、归纳、注释， 而构建成的具有特殊生物学意义和专门用途的次级数据库。 3．核酸序列数据库 GenBank EMBL：欧洲分子生物学实验室（The European Molecular Biology Laboratory） DDBJ：日本的DNA数据库（DNA Data Bank of Japan) 1982年，第一个DNA序列数据库在欧洲分子生物学实验室（EMBL）诞生，随即就开始了一个数据库爆炸的时代。 1983