第七章生物信息学.ppt

? ? ? ? ;后基因组时代的到来 人类首次了解了自身的基因序列，了解了很多远亲生物的基因序列 正在面对指数扩增的基因序列和各种数据库 面临如何将基因序列资料转变为有用的知识，进而服务于人类，造福人类健康的挑战 人类功能基因组学必须多学科协作 生物信息学技术 生物芯片技术 蛋白质组学技术 高通量细胞筛选技术等 生物信息学是人类功能基因组学研究的必要工具;生物信息的开发和应用; 计算机学、计算机网络;;1.基因与基因组分析;基因预测;原核生物基因结构;5’;;特定状态碱基对的概率取决于它前面碱基对的状态 向另一种状态的转换概率取决于转换信号的出现(剪切位点) 和/或 在特定隐藏状态的碱基对平均数量 (即内含子或外显子大小).;研究主要集中在核苷酸序列的存储、分类、检索和分析等方面 新基因的发现 非蛋白编码区生物学意义的分析 基因组整体功能及其调节网络的系统把握 基因组演化与物种演化;蛋白质结构 新蛋白的完整、精确和动态的三维结构 计算机辅助结构模拟 理解蛋白质的氨基酸序列和三维结构之间的关系 蛋白质序列及特性分析 蛋白质组学 ;? ;三、生物信息学的研究方法和技术 ;数据库技术 生物分子信息的存储、管理、查询等功能建立在数据库管理系统之上 人工神经网络技术 在功能上、结构上模拟大脑神经网络 神经网络计算速度快，更具有分析智能 应用：神经网络计算在优化和模式识别方面具有非常强的能力 基因识别、蛋白质结构预测上神经网络都取得了比其它方法更为准确的结果;分子模型化技术 利用计算机分析分子结构。通过交互操作平移、旋转和缩放分子的三维结构，从不同的角度观察分子构象和形状 分子力学和量子力学计算 主要基于半经验势函数的分子力学方法研究生物大分子的构象 量子力学在确定势函数的参数和研究局部性质 分子动力学模拟 研究蛋白质的构象及动力学，是计算机模拟实验的基础;“Half day on the Web，saves you half month in the lab”; 国外一直非常重视生物信息学的发展，各种专业研究机构和公司如雨后春笋般涌现出来，生物科技公司和制药工业内部???生物信息学部门的数量也与日俱增 1979年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室建立起GenBank数据库； 1982年，欧洲分子生物学实验室提供核酸序列数据库EMBL的服务； 1984年，日本着手建立国家级的核酸序列数据库DDBJ并于1987年开始提供服务;国内对生物信息学领域也越来越重视 1997年3月，北京大学于成立了生物信息学中心； 2000年3月，中科院上海生命科学研究院成立 其他，北京大学的罗静初和顾孝诚教授在生物信息学网站建设方面、中科院生物物理所的陈润生研究员在EST序列拼接方面以及在基因组演化方面、天津大学的张春霆院士在DNA序列的几何学分析方面等等……;基因图谱数据库 核酸序列数据库 蛋白质序列数据库 大分子结构数据库等 国际著名的生物信息中心 NCBI National Center for Biotechnology Information (US)? EBI European Bioinformatics Institute (EU) HGMP Human Genome Mapping Project Resource Centre (UK ) ExPASy Expert of Protein Analysis System (Switzerland ) CMBI Centre of Molecular and Biomolecule (The Netherlands) ANGIS National Genome Information Service (Australia)? NIG National Institute of Genetics (Japan) BIC National Bioinformatics Centre (Singapore) ;国内部分生物信息学和生物医学信息服务器 北京大学生物信息中心 中国生物信息 北京大学物理化学研究所 北京医科大学生物医学信息 中国科学院微生物研究所 天津大学生物信息中心 中科院计算所智能信息处理重点实验室生物信息学研究组 / ;DNA数据库;GenBank的增长;;Public free Available via Internet;蛋白质信息资源数据库（PIR）;蛋白质结构数据库( PDB);PBD数据的增长;2.软件;序列分析软件——DNAMAN ;综合序列分析软件——BioEdit;序列分析与管理软件——Omiga;Vector NTI;RasMol软件显示分子结构示意图;综合生物信息学资源——生物软件网;生物信息学研究是利用数理统计、