第1章、生物信息学绪论课件.ppt

1、1 1、生物信息学概论生物信息学概论 罗静初罗静初 北京大学北京大学 北京大学出版社北京大学出版社2 2、生物信息学生物信息学 D.R.Westhead 科学出版社科学出版社3 3、生物信息学生物信息学基因和蛋白质分析的使用指南基因和蛋白质分析的使用指南 李衍达李衍达 清华大学清华大学 清华大学出版社清华大学出版社4 4、生物信息学中的计算机技术生物信息学中的计算机技术 孙超孙超 中国电力出版社中国电力出版社5 5、生物信息学手册生物信息学手册 郝柏林郝柏林 中科院物理所中科院物理所 上海科学技术出版社上海科学技术出版社6 6、简明生物信息学简明生物信息学 钟扬钟扬 复旦大学复旦大学 高等教育

2、出版社高等教育出版社生命信息的组织、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科 学 深层次生物学知识分子生物信息学分子生物信息学 Molecular Bioinformatics挖掘获取生物分子信息的获取、存贮、分析和利用生物分子信息的获取、存贮、分析和利用生物分子数据生物分子数 据 计算机计 算+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

3、代相似的生物性状。基因控制着蛋白质的合成 DNARNA蛋白质转录翻译基因的DNADNA序列序列DNA前体RNAmRNA多肽链多肽链蛋白质序列对对应应关关系系遗遗传传密密码码生物分子信息DNA序列数据 蛋白质序列数据 生物分子结构数据 生物分子功能数据 最基本直观复杂生物分子数据类型生物分子数据类型生物信息学将是生物信息学将是21世纪生物学的核心世纪生物学的核心 生物信息学基本思想的产生 生物信息学 的迅速发展二十世纪50年代二十世纪80-90年代生物科学和技术的发展人类基因组计划的推动 生物信息学发展现状生物信息学发展现状PubMed中与生物信息学相关论文统计 90002%酵母大肠杆菌果蝇线虫

4、老鼠曼哈顿原子弹计划曼哈顿原子弹计划（1942-46）阿波罗登月计划阿波罗登月计划(1961-69)人类基因组计划人类基因组计划(1990-2003)20世纪世纪三大科学计划三大科学计划1961年，美国总统年，美国总统Kennedy提出两个科学计划：提出两个科学计划：登月计划登月计划攻克肿瘤计划攻克肿瘤计划 人类遗传信息的复杂性人类遗传信息的复杂性人类基因组计划人类基因组计划(HGP，Human Genome Project)为什么提出为什么提出HGP？1984.12 犹他州阿尔塔组织会议，初步研讨测定人类整个基 因组DNA序列的意义1986.3 杜尔贝科(Dulbecco)在Science撰

5、文“肿瘤研 究的转折点:人类基因组的测序”美国能源部(DOE)提出“人类基因组计划”草案1987 美国能源部和国家卫生研究院（NIH）联合为“人类 基因组计划”下拨启动经费约550万美元1989 美国成立“国家人类基因组研究中心”，Watson担任 第一任主任1990.10 经美国国会批准，人类基因组计划正式启动James WatsonWalter GilbertHGP历史回顾历史回顾HGP的最初目标的最初目标通过国际合作，用15年时间(19902005)至少投入30亿美元，构建详细的人类基因组遗传图和物理图，确定人类DNA的全部核苷酸序列，定位约10万基因，并对其它生物进行类似研究。4张图：

6、遗传图 物理图 序列图 基因图HGP的终极目标的终极目标阐明人类基因组全部DNA序列；识别基因；建立储存这些信息的数据库；开发数据分析工具；研究HGP实施所带来的伦理、法律和社会问题。1995 第一个自由生物体流感嗜血菌(H.inf)的全基因组测序完成1996 完成人类基因组计划的遗传作图 启动模型生物基因组计划H.Inf 全基因组全基因组Saccharomyces cerevisiae酿酒酵母酿酒酵母Caenorhabditis elegans秀丽线虫秀丽线虫1997 大肠杆菌(E.coli)全基因组测序完成1998 完成人类基因组计划的物理作图 开始人类基因组的大规模测序 赛立拉（Cele

7、ra）公司加入，与公共领域竞争 启动水稻基因组计划1999.7 第5届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度大肠杆菌及其全基因组大肠杆菌及其全基因组水稻基因组计划水稻基因组计划2000 Celera公司宣布完成果蝇基因组测序 国际公共领域宣布完成第一个植物基因组拟南芥全基 因组的测序工作2000.6.26 公共领域和Celera公司同时宣布完成人类基因组工作草图2001.2.15 Nature刊文发表国际公共领域结果2001.2.16 Science刊文发表Celera公司及其合作者结果Drosophila melanogaster果蝇果蝇Arabidopsis thaliana拟南芥拟

8、南芥2001年年8月月26日日 人类基因组人类基因组“中国卷中国卷”的绘制工作宣告完成。的绘制工作宣告完成。2002年年 水稻、小鼠、疟原虫等基因组测序完成水稻、小鼠、疟原虫等基因组测序完成2003年年4月月14日日 中、美、日、德、法、英等中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。2004年年10月人类基因组完成图公布。月人类基因组完成图公布。（http:/www.ebi.ac.uk/genomes/，2007年年2月）月）已完成测序的已完成测序的3,000多个基因

9、组多个基因组1、大协作研究大协作研究：以学科为中心,以问题为中心，多学科合作2、研究的计划性和有序性研究的计划性和有序性：各方共同参与，制定更科学、更全面的研究计划4、政府与国家的作用政府与国家的作用：美：领导与推动 英：始于1989年2月，贡献为1/3左右 法：始于1990年6月，贡献为3左右 日：始于1990年，贡献为7左右 德：始于1995年，贡献为7左右 中：始于1999年9月，贡献为1左右3、商业竞争促进基础研究商业竞争促进基础研究：1998年Celera公司的加入又一次成功！又一次成功！水稻基因研究水稻基因研究数据处理和关联分析发现药物作用对象确定靶目标分子针对靶目标进行合理的药物设计蛋白质折叠蛋白质折叠