生物信息学课件(1).pptVIP

? ? ? ? ; 计算机学、计算机网络;内 容;;生物信息学;一、生物信息学的涵义;生物信息学的基本研究方法;生物学数据库的建立;数据的检索;无论是实验中产生的数据，还是在数据检索中查得的数据都要经过处理，一般先是对数据进行格式编辑，然后对大量的数据进行分类和整理。为了使用的方便，根据需要也可建立一个自己的小型数据库，以便于使用。;? ;三、生物信息学的研究内容 ;无论人或模式生物的基因组研究，都涉及大规模的测序，它的每一步都与信息分析紧密相关。在对一个基因组的测序中，首先必须将基因组打碎，再对每一个小片段测序，然后把它们重新拼接起来。如果将这些片段拼接成完整的DNA 序列是测序研究中的一个难点，尤其是重复序列，在人基因组中有大约30 ％的重复序列，这就更增加了难度。在这种情况下借助生物信息学就显得更重要了。生物信息学提供了自动而高速地拼接序列的算法，根据数据库和相关软件提供的信息进行计算即可得出结果。不过，这个工作需要高性能计算机的大规模并行运算，因此，实际上只有一些测序中心拥有这种计算能力。 ;用于发现新基因; ;生物进化的研究 …; 随着基因组序列研究的广泛开展，各种生物的完整基因组数据越来越多，生物信息学的研究不仅对单个基因，而且可以对不同生物的全基因组进行比较分析，可能从遗传本质上解释一些重大生物学问题。如生命是如何起源的，生命是怎样进化的，遗传密码是如何起源的，最小独立生活的生物体至少需要多少基因等。只有通过在基因组水平上的比较分析才能解答这一系列重人问题。鼠和人的基因组人小相似，都含有约30 亿碱基对，基因的数目也类似，而且大部分同源。但人和鼠差异是如此之大，为什么？通过比较基因组学研究发现，尽管两者基因组大小和基因数目类似，但基因组的组织却差别很大。例如存在于鼠1 号染色体的基因却分布在人的7 个染色体上。不同人种间基因组的差别仅为0.1 % ，人与猿间的差别约为1％。但表型上的差异却十分显著。因此，表型差异不仅应从基因、DNA 序列方面找原因，看来更应当??虑它们在基因组上的差异。此外，科学家通过几个完整基因组的比较研究，统计出维持生命活动所需要的最少基因的个数为250 个左右，并且从对多种细菌核糖体蛋白基因研究发现，这种蛋白基因序列的差异能反映出物种间的亲缘关系，亲缘关系越近，基因排列顺序越接近。 ; 通过基因组计划，科研人员知道了基因，知道了核昔酸序列，但却并不知道它们是如何发挥功能的。基因在什么情况下和什么时间表达，表达产物的浓度是多少；是否存在翻译后修饰，若存在是如何修饰的。这些研究内容属于后基因组计划的范畴，在这个计划执行中必定又产生大量的生物信息，必然应用生物信息学的理论和规律来处理，才能了解某些基因的功能。实验表明，在不同组织中表达基因的数目差别很大，脑中表达基因的数目最多，可达3 万左右，有的组织中只有几十或几百个基因表达；同一组织在不同的个体生长发育阶段表达基因的种类、数量也不相同，有些基因在幼年时期表达，有些在中年阶段表达，有的则在老年阶段才表达；同一组织在不同环境条件下基囚表达的种类和数量也有很大差异。所有这些内容除了基因组学研究外，还需要蛋白质组学、生物芯片等方面的研究，最后由生物信息学的研究??加以解决，甚至可以预测基因的功能。 ;大分子结构模拟与药物设计;遗传疾病的研究 ;生物信息学研究是利用数理统计、模式识别、动态规划、密码解读、语意解析、信令传递、神经网络、遗传算法以及隐马氏模型等各种方法 对序列、结构数据进行定性和定量分析，从中获取基因编码、基因调控、序列-结构-功能关系等理性知识 探索生命起源、生物进化、生命本质等重大理论问题，最终建立“生物学周期表” ;