生物信息学第一章生物信息学引论

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1、生物信息学12021/7/21课程安排1、时间：每周一下午5～8节教室：第三教学楼第二阶梯教室学时：每周4学时（总计44=16学时）2、学分：2学分3、成绩考核方式（笔试）4、E-mail:gaoxf@jlu.edu.cn（办公室地址：理三341室）2021/7/212参考文献1、《生物信息学概论》罗静初北京大学北京大学出版社2、《生物信息学》D.R.Westhead科学出版社3、《生物信息学—基因和蛋白质分析的使用指南》李衍达清华大学清华大学出版社4、《生物信息学中的计算机技术》孙超中国电力出版社5、《生物信息学手册》郝柏林中科院物理所上海科学技术出版社6、《简明生物信息学》钟扬复旦大学

2、高等教育出版社32021/7/21第一章生物信息学引论42021/7/21简介引言生物信息学的发展历史人类基因组计划和基因组信息学蛋白质结构与功能关系的研究目前生物信息学主要研究内容生物信息学所用的方法和技术2021/7/215第一节引言生命信息的组织、传递、表达物理化学分子生物学遗传学信息技术2021/7/2161、生物信息学概念HGP生物数据的激增（每15个月翻一番）生物学家数学家计算机科学家生物信息学（bioinfomatics)的诞生2021/7/217概念（广义）生物体系和过程中信息的存贮、传递和表达细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程的中各种生物信息信息科学生命科学中的信息

3、科学2021/7/218概念（狭义）深层次生物学知识分子生物信息学MolecularBioinformatics挖掘获取生物分子信息的获取、存贮、分析和利用生物分子数据2021/7/219Bioinformatics生物分子数据计算机计算+2021/7/2110高性能计算服务器，图形工作站2021/7/2111高端的计算集群2021/7/2112高度灵活的可扩展的计算集群2021/7/21132021/7/21142、生物分子信息细胞分子存贮、复制、传递和表达遗传信息的系统生物信息的载体2021/7/2115生物信息学主要研究两种信息载体DNA分子蛋白质分子2021/7/21162021/7

4、/2117ProteinMachines2021/7/2118FromtheCelltoProteinMachines2021/7/2119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2021/7/2120(1)遗传信息的载体——DNA遗传信息的载体主要是DNA控制生物体性状的基因是一系列DNA片段生物体生长发育的本质就是遗传信息的传递和表达212021/7/21DNA通过自我复制，在生物体的繁衍过程中传递遗传信息基因通过转录和翻译，使遗传信息在生物个体中得以表达，并使后代表现出与亲代相似的生物性状。基因控制着蛋白质的合成DNARNA蛋白质转录翻译222021/7/21基因

5、的DNA序列DNA前体RNAmRNA多肽链蛋白质序列对应关系遗传密码2021/7/2123(2)蛋白质的结构决定其功能蛋白质功能取决于蛋白质的空间结构蛋白质结构决定于蛋白质的序列（这是目前基本共认的假设），蛋白质结构的信息隐含在蛋白质序列之中。2021/7/2124(3)DNA分子和蛋白质分子都含有进化信息通过比较相似的蛋白质序列，如肌红蛋白和血红蛋白，可以发现由于基因复制而产生的分子进化证据。通过比较来自于不同种属的同源蛋白质，即直系同源蛋白质，可以分析蛋白质甚至种属之间的系统发生关系，推测它们共同的祖先蛋白质。2021/7/2125生物分子信息DNA序列数据蛋白质序列数据生物分子结构数

6、据生物分子功能数据最基本直观复杂生物分子数据类型2021/7/2126DNA核酸序列蛋白质氨基酸序列蛋白质结构蛋白质功能最基本的生物信息维持生命活动的机器遗传密码生命体系千姿百态的变化生物分子数据及其关系2021/7/2127第一部遗传密码已被破译，但对密码的转录过程还不清楚，对大多数DNA非编码区域的功能还知之甚少对于第二部密码，目前则只能用统计学的方法进行分析无论是第一部遗传密码，还是第二部遗传密码，都隐藏在大量的生物分子数据之中。生物分子数据是宝藏，生物信息数据库是金矿，等待我们去挖掘和利用。2021/7/2128生物分子信息的特征生物分子信息数据量大生物分子信息复杂生物分子信息之间存

7、在着密切的联系2021/7/21293、生物信息学的目标和任务收集和管理生物分子数据数据分析和挖掘开发分析工具和实用软件生物分子序列比较工具基因识别工具生物分子结构预测工具基因表达数据分析工具2021/7/2130实验数据信息知识收集表示分析建模刻画特征比较推理应用基因工程蛋白质设计疾病诊断疾病治疗开发新药生物分子信息处理流程2021/7/2131分子生物学的三大核心数据库GenBank核酸序列数据库SWIS