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第1页/共141页生物信息学的应用第2页/共141页计算机计 算生物分子数 据 + 生物信息学(Bioinformatics)第3页/共141页概念（广义）生命科学中的信息科 学 生物体系和过程中信息的存贮、传递和表达信息科学细胞、组织、器官的生理、病理药理过程的中各种生物信息第4页/共141页概念（狭义）生物分子信息的获取、存贮、分析和利用分子生物信息学Molecular Bioinformatics获取深层次生物学知识生物分子数据挖掘第5页/共141页 生物信息学主要研究两种信息载体DNA分子蛋白质分子第6页/共141页生物分子至少携带着三种信息遗传信息与功能相关的结构信息进化信息第7页/共141页一、生物信息学概述(一）生物信息学发展简史生物信息学发展的3个阶段： 前基因组时代 基因组时代 后基因组时代 生物信息学的发展脉络： 1956年，在美国田纳西州盖特林堡（Gatlinburg）召开的首次“生物学中的信息理论研讨会”上，孕育了生物信息学的概念.1987年，佛罗里达州立大学32岁的林华安（Wa.A.Lim）博士首创“Bioinformatics” 一词，被誉为“世界生物信息之父”。第一节 生物信息学与基因组学第8页/共141页 1990年，林华安博士发起第一届国际 Bioinformatics学术会议。 1990年10月，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划（HGP）启动。 1995年，美国人类基因组计划第一个五年总结报告中给出生物信息学一个较为完整的定义。 2000年6月26日，美、英、日、德、法、中等六国科学家共同努力，完成人类基因组工作草图，这是人类科学史上又一个里程碑式的事件。 2003年4月14日，国际人类基因组测序组隆重宣布：美、英、日、德、法和中国科学家历经13年共同努力，人类基因组序列图（“完成图”）提前绘制成功。人类迈入“后基因组时代”(Post-genomic Era)。第9页/共141页（二）生物信息学的主要研究内容1．生物信息的收集、存储、管理与提供2．基因组序列信息的提取和分析3．功能基因组相关信息分析4．基因表达数据的分析与处理5． 蛋白质结构预测 第10页/共141页EMBL1、 生物分子数据的收集与管理GenBankDDBJ基因组数据库 SWISS-PROT 蛋白质序列数据库 PIRPDB蛋白质结构数据库 第11页/共141页2、 数据库有哪些信誉好的足球投注网站及序列比较 有哪些信誉好的足球投注网站同源序列在一定程度上就是通过序列比较寻找相似序列 序列比较的一个基本操作就是比对（Alignment），即将两个序列的各个字符（代表核苷酸或者氨基酸残基）按照对应等同或者置换关系进行对比排列，其结果是两个序列共有的排列顺序，这是序列相似程度的一种定性描述多重序列比对研究的是多个序列的共性。序列的多重比对可用来有哪些信誉好的足球投注网站基因组序列的功能区域，也可用于研究一组蛋白质之间的进化关系。 第12页/共141页发现同源分子第13页/共141页3、 基因组序列分析 遗传语言分析——天书 基因组结构分析基因识别基因功能注释基因调控信息分析基因组比较第14页/共141页4、基因表达数据的分析与处理基因表达数据分析是目前生物信息学研究的热点和重点 目前对基因表达数据的处理主要是进行聚类分析，将表达模式相似的基因聚为一类，在此基础上寻找相关基因，分析基因的功能 第15页/共141页基因芯片第16页/共141页二维电泳图第17页/共141页5、蛋白质结构预测 蛋白质的生物功能由蛋白质的结构所决定 ，蛋白质结构预测成为了解蛋白质功能的重要途径蛋白质结构预测分为:二级结构预测空间结构预测 蛋白质折叠第18页/共141页二级结构预测在一定程度上二级结构的预测可以归结为模式识别问题 在二级结构预测方面主要方法有：立体化学方法图论方法统计方法最邻近决策方法基于规则的专家系统方法分子动力学方法人工神经网络方法 预测准确率超过70%的第一个软件是基于神经网络的PHD系统第19页/共141页空间结构预测在空间结构预测方面，比较成功的理论方法是同源模型法 该方法的依据是：相似序列的蛋白质倾向于折叠成相似的三维空间结构 运用同源模型方法可以完成所有蛋白质10-30%的空间结构预测工作 第20页/共141页（三）生物信息学研究现状与展望 1．国外生物信息学研究现状2．我国生物信息学研究现状3．我国生物信息学研究目标 实现基因组数据、蛋白质组和结构基因组数据、天然及合成化合物数据的计算机处理、分析和可视化，以及生物实验和生物分子的模拟设计，解析蛋白质三维结构和蛋白质组的时空表达关系等第21页/共141页二、生物信息学与蛋白质蛋白质研究为生物信息学提供了极为丰富的研究数据，极大地推动了生物信息学的发展。生物信息学在蛋白质的序列分析、结构预测、功能预测、分子设计等方