[理学]第一章生物信息学简介Microsoft PowerPoint 演示文稿.pptVIP

第一节 引 言 第二节 生物信息学的研究概况 第三节 人类基因组计划和基因组信息学 第一节 引 言 一、生物信息学发展 1、20世纪50年代以来，生命科学进入了前所未有的高速发展阶段 文献数：从60年代的20多万篇增长到2000年的50多万篇 序列数：至2000年底，国际数据库中记录的接近1000万条；DNA序列的碱基数已超过100亿。 数据库：美国核酸数据库GenBank；欧洲分子生物学数据库EMBL；亚洲核酸数据库DDBJ。 4、生物信息学的概念 广义：生物信息学是指对生物信息的获取、加工、存储、分配、分析和解读，并综合应用数学、计算机和生物学工具，以更好理解数据中的生物学含义。 狭义：是以基因组DNA序列信息分析作为基础，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序列中的遗传规律；同时，归纳、整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识生物代谢、发育、分化、进化规律。 二、生物大分子蕴涵的生物信息 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 生物信息学主要研究两种信息载体 DNA分子 蛋白质分子 三、生物信息学研究内容 基本内容： 基因组信息学； 蛋白质结构计算与模拟； 分子与药物设计； 基础内容：数据库系统；创新算法和软件；自动化大规模高通量的生物学研究方法与平台技术。 研究目标：揭示“基因组信息结构的复杂性及遗传语文的根本规律”，认识生物界信息存贮和传递的本质。 目前生物信息学具体研究内容 1、生物分子数据的收集与管理 2、数据库有哪些信誉好的足球投注网站及序列比较 3、基因组序列分析 4、基因表达数据的分析与处理 5、蛋白质结构预测 6、研究药物作用机制和开发新药 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，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。 发现同源分子 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 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。 研究方法：基因芯片，蛋白质谱技术和蛋白质组研究。 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。 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：模式识别问题。 空间结构预测：同源模型法。 四、生物信息学研究意义 认识生命本质 了解生物分子信息的组织和结构，破译基因组信息，阐明生物信息之间的关系。 创新生物学研究方法，揭示生命运行机制 引进现代信息学方法，建立新的生物学研究开发工具。 在医学上的重要意义 为疾病的诊断和治疗提供依据 为设计新药提供依据 第二节 生物信息学的研究概况 第三节 人类基因组计划与生物信息学 1、人类基因组计划简介 基因组 ——一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组计划启动 人类基因组计划的具体任务——建立四张图谱 遗传图谱 物理图谱 序列图谱 转录图谱 遗传图谱 遗传图谱（genetic map）： 又称连锁图谱(linkage map)，是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。 物理图谱 物理图谱（physical map）：是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。 有两种方法用于确定各遗传标志之间的物理距离，一种是以定位的DNA序列即序列标记位点(Sequencing Tagged Site,STS）作为路标，以DNA实际长度为图距的基因组图谱，另一种是由酵母人工染色体(YAC)和/或细菌人工染色体(BAC)连续克隆重叠群组成的物理图谱。 绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。 敲碎基因组，分析研究内容所处的染色