《生物信息学导论》PPT课件

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1、2021/8/301生物信息学导论IntroductiontoBioinformatics张举华Email:jhzhang@bit.edu.cnTel:010-689449272021/8/302003年8月2张举华北京理工大学生命科学与技术学院生物信息学导论2021/8/303主要内容生物信息学概述基因组信息学2021/8/304生物信息学概述本节主要内容什么是生物信息学基因组、转录组、蛋白质组生物信息学有什么用生物信息学的起源生物信息学往哪里去2021/8/305概述什么是生物信息学生物信息学是生物学和信息科学与技术的结合所派生出来的一门新兴学科，包括了用来管理、分析和操作大规模生物数据集

2、的任何计算方法和工具，也就是说生物信息学是一个为现代生物学的各个分支，如生物学、分子生物学、生物化学、生物物理学等，服务的数学和计算机科学与技术的整合平台。2021/8/306概述基因组、转录组、蛋白质组现在，生物学研究的范式已经发生了变化，生物学家已经不像上世纪60－80年代的同行那样满足于研究单个基因和蛋白质，而是对一类细胞或组织中的所有基因和蛋白质同时感兴趣，希望了解这些生物分子之间是通过什么样的途径实现生命过程的。2021/8/307概述基因组、转录组、蛋白质组基因组是一个细胞或组织内全部基因的集合；转录组是一个细胞或组织内全部RNA（核糖核酸）的集合；蛋白质组是一个细胞或组织内所有类

3、型蛋白质的集合。以此类推，我们还可以定义其它的“组”，例如蛋白质相互作用组就是一个细胞或组织内蛋白质间所有相互作用的集合。2021/8/308概述基因组、转录组、蛋白质组各种组学的发展与高通量检测与测量方法密切关联。“高通量”就是大量的信息或样本在同一时间内通过系统的任何过程。目前,这一概念被广泛应用于计算系统、药物发现、组合化学以及基因组和蛋白组学。2021/8/309概述生物信息学有什么用自1990年以来，在生物医学科学领域，生物信息学已经成为生命科学研究和发展整体中的一个重要组成部分。无论是处理由高通量实验技术产生的基因组、转录组和蛋白质组数据，还是组织、分析和管理由传统的生物技术收集到

4、的数据，生物信息学都扮演着极其重要的角色。2021/8/3010概述生物信息学有什么用上世纪80－90年代建立的，以核苷酸或氨基酸序列为基础的，分析单个基因和蛋白质的方法被用于分析大量的基因和蛋白质，例如用于关联基因簇的分析和蛋白质相互作用网络的鉴定。当我们手中完整的基因组序列越来越多时，生物信息学就能够为探索细胞和组织的系统功能与行为提供原理基础和常用方法。2021/8/3011概述生物信息学的起源分子序列数据的指数性增长始于20世纪80年代。当时，DNA测序技术已趋完善，并作为常规实验手段得到广泛的应用，测序得到的数据被收集到数据库中。比如目前仍有广泛影响力的三个生物信息学一级数据库Gen

5、Bank，EMBL（欧洲分子生物学实验室核苷酸序列数据库），和DDBJ（日本DNA数据银行）。另外PIR（蛋白信息资源）和SWISS-PROT是蛋白质方面非常重要的数据库。数据的提取与分析的计算方法的发展是并行的。计算方法包括序列相似性比较与搜寻算法、结构与功能预测方法等等。2021/8/3012概述生物信息学的起源现今的“生物信息学”始于上世纪80年代计算生物学。后者主要包括DNA和蛋白质的序列分析以及蛋白质的三维结构分析。上世纪最后十年的基因组计划所形成的冲击不仅是序列数据的增加，还包括了分子生物数据的多样性。一个基因组序列所展示的不仅是一个完整的基因集合和它们在染色体中的精确定位，而且包

6、括基因组和跨物种间的基因相似性关联。2021/8/3013概述生物信息学的起源DNA自动测序构成过巨大的冲击，因为它曾经是各种生物学数据高通量产出的前沿阵地。像表达序列标签（ESTs），单核苷多态性（SNPs）都和基因序列密切相关。随后发展的研究基因表达模式（profile）的DNA微阵列技术、用于探测蛋白质相互作用的酵母双杂交系统、以及质谱技术极大地让生命科学类数据库飞速膨胀。结构基因组学方面的新技术还不能大规模地产生数据，但它们正在导致蛋白质三维结构数据的增加。2021/8/3014概述生物信息学的起源除了积累各种生物化学与分子生物学数据的实验技术的不断发展，二十世纪后十年同样见证了信息技

7、术的发展。单项最重要的事件是互联网时代的到来。人们用它来传递、访问数据，浏览公共出版物等。生物信息学的兴起很大程度上归功于需要用复杂的方法处理与分析大规模生物学数据，但是互联网也是功臣，因为它的发明使得用户访问数据与软件的开发比过去容易了许多。2021/8/3015概述生物信息学往哪里去尽管最近十年来，高通量检测技术与信息技术的结合让人们认识了大量的基因和蛋白质，但是和物理学、化学相比较，生物学仍