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1、生物信息学第一章绪论毛理凯初步计划讲授内容绪论生物信息学的计算机基础生物信息学资源与数据挖掘工具DNA序列分析分子系统发育分析基因组分析蛋白质组分析数学模型2本课目录当今生命科学展望生物信息学简介发展现状3一、当今生命科学展望4基因数据的 快速增长5为什么这么快Sanger,UK6已完成测序的基因组(EBI)病毒(virus)1639包括多种流感病毒,HIV,SARS冠状病毒等类病毒(viroid)46主要是植物病毒质粒(plasmid)627主要提自细菌中噬菌体(phage)469细胞器(organelle)1510如线粒体
2、、叶绿体古细菌(archaea)54细菌(bacteria)694真核生物(eukaryota)78包括草履虫、疟原虫、弓形虫、酵母、线虫、果蝇、海藻、水稻、鸡、鼠、狗、人、黑猩猩等2008.97测序进展GenBank中已超过2000亿碱基对速度目前速度:10天一个基因组(细菌)目标:1天一个基因组价格目前价格:10000美元(细菌)目标:1000美元趋势:过去十几年,每2年半价微小化、并列化:数千到数十万well多目标化:肠内几十上百种微生物、土壤中全部微生物同时测序最小基因组研究、基因组人工合成8蛋白数据增长(PDB)9反
3、应通路(KEGG)glycolysispathway(糖酵解)京都基因与基因组百科全书(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes)10全细胞通路11人类基因组计划(1)–人类三大计划曼哈顿原子弹计划(1942-46)阿波罗登月计划(1961-69)人类基因组计划(1990-2003)12人类基因组计划(2)http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/home.shtml人类基因组计划(HumanGenomeProject,HGP)由美国能源部
4、(DepartmentofEnergy,DOE)和美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth,NIH)组织完成1990年10月开始,2003年4月完成(1953双螺旋)参与国:美、英、日、法、德、中并没有完成测序(2006.5完成)13人类基因组计划(3)–超额完成目标领域目标实际达到完成时间完成时间15年13年2003.4遗传图2-5厘摩,600-1500个标记1厘摩,3000标记1994.9物理图30000STS52000STS1998.10DNA序列95%含基因序列,99.99%99%,99
5、.99%精确2003.4测序速度和费用500Mb/年,<0.25美元/bp>1400Mb/年,<0.09美元/bp2002.11序列变异10万SNP3.7百万SNP2003.2基因识别全长cDNA15000全长cDNA2003.3模式生物大肠杆菌、酵母菌、线虫(C)、果蝇(D)基因组序列除完成上述,C.briggsae,D.pseudoobscura,大小鼠草图2003.4功能分析发展基因组水平的技术高通量寡核苷酸合成、DNA微阵列、酵母全基因组水平敲除、蛋白双杂交1994,1996,1999,200214生命科学的发展趋势和
6、热点发展趋势系统生物学:微观还原,系统统一生物学(GeneralBiology)生物技术的产业化热点生物大分子的结构与功能研究基因组与细胞的研究脑科学和神经科学研究行为科学研究关于遗传、发育、分化、进化的综合理论研究生态环保研究15物理学的发展对生命科学的启示17世纪18世纪19世纪20世纪21世纪经典物理学应用物理现代物理物理学大量实验数据积累公式化机械论完善相对论、量子力学非线性物理、复杂系统生命科学农业、医药实践分类、解剖研究进化理论遗传学、分子生物学大量实验数据积累公式化？博物学近代生物学现代生物学21世纪的生物学1
7、6二、生物信息学简介17什么是生物信息 学(1)bioinformatics=bio+informatics生物信息学相关学科计算生物学(computationalbiology)系统生物学(systemsbiology)18什么是生物信息学(2)http://bioinformatics.org/faq/#definitions(大致地)计算机对生物信息的处理(多数人认为,面窄)计算分子生物学(computationalmolecularbiology)(宽松地)甚至包括医疗成像、图像分析、遗传算法、人工智能、神经网络…(经
8、典)用计算机储存、比较、提取、分析、预言、模拟生物分子的组成与结构。主要应用(core)是序列分析(新)比较基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、结构基因组学19多老了？1960s已有建立数据库、序列分析、开发算法,当时叫分子进化如果考虑生物数学,19世纪已经流行首次提出Bio
