1、生物信息学的发展和研究内容生物信息学的发展和研究内容生物信息学1、什么是生物信息学？、什么是生物信息学？u 生物信息学是信息科学领域和生命科学领域生物信息学是信息科学领域和生命科学领域的一门新兴的、应用型交叉学科。的一门新兴的、应用型交叉学科。u 以计算机为主要工具，以以计算机为主要工具，以大量大量生物数据库和生物数据库和分析软件为基础分析软件为基础u 采用数理和信息科学的理论、技术和方法，采用数理和信息科学的理论、技术和方法，分析生物学数据，研究生命现象的一门科学分析生物学数据，研究生命现象的一门科学u 为人类揭示生命的奥秘提供了一条新的途径为人类揭示生命的奥秘提供了一条新的途径u 依赖于因
2、特网依赖于因特网2、生物信息学发展简史、生物信息学发展简史DDBJ 核苷酸数据库核苷酸数据库1986GenBank 和和 EMBL核苷酸数据库核苷酸数据库1982M. Dayhoff 开始收集蛋白质序列开始收集蛋白质序列1960sProtein Information Resource （PIR）“the mother and father of bioinformatics” by David J. Lipman (Director of NCBI)Protein sequence atlas2、生物信息学发展简史、生物信息学发展简史生物信息学生物信息学 (Bioinformatics)Co
3、mputational biologyBiology with computer1991SWISS-PROT蛋白质数据库蛋白质数据库1986BLAST程序程序1990国家生物技术信息中心（国家生物技术信息中心（NCBI）1988In vivoIn vitroIn silico2、生物信息学发展简史、生物信息学发展简史Human genome project (HGP)u生物信息学学科的迅速发展在生物信息学学科的迅速发展在90年代年代1. identify all the approximately 20,000-25,000 genes in human DNA,2. determine th
4、e sequences of the 3 billion chemical base pairs that make up human DNA, 3. store this information in databases, 4. improve tools for data analysis, 5. transfer related technologies to the private sector,6. address the ethical, legal, and social issues (ELSI) that may arise from the project. GoalsTo
5、wards a Paradigm Shift in BiologyWalter Gilbert, Nature 349 (1991) The new paradigm, now emerging, is that all “genes” will be known (in the sense of being resident in databases available electronically), and that the starting point of a biological investigation will be theoretical. An individual sc
6、ientist will begin with a theoretical conjecture, only then turning to experiments to follow or to test that hypothesis.3、生物信息学的基本方法和技术、生物信息学的基本方法和技术u 建立生物数据库建立生物数据库v 各种公共数据库各种公共数据库v 本地化数据库本地化数据库u 数据库检索数据库检索v 各种数据检索工具的开发和使用各种数据检索工具的开发和使用 Entrez检索体系检索体系 BLAST检索体系检索体系3、生物信息学的基本方法和技术、生物信息学的基本方法和技术u 生物大
7、分子序列分析生物大分子序列分析v Homologous sequence analysis（同源序列分析）（同源序列分析）v Multiple sequence alignment （多序列对位排列）（多序列对位排列） Phylogenetic analysis（进化分析）v 基因结构、功能分析基因结构、功能分析Mapping (ePCR)、Exon/Intron、Promoter、Regulatory regionsv 蛋白质结构、功能分析蛋白质结构、功能分析Motif、3-D structure、post-translational modification、interactions3、生
8、物信息学的基本方法和技术、生物信息学的基本方法和技术u 基因组分析基因组分析 序列拼接序列拼接 序列注释序列注释3、生物信息学的基本方法和技术、生物信息学的基本方法和技术u统计概率模型统计概率模型vHidden Markov model（HMM，隐马尔可夫模型），隐马尔可夫模型） 基因识别和药物设计基因识别和药物设计vMaximum likelihood model（最大似然模型）（最大似然模型） 序列进化分析序列进化分析u因特网的域名（因特网的域名（domain name）规定）规定v 四级域名四级域名.三级域名三级域名.二级域名二级域名.顶级域名顶级域名我校一台名为我校一台名为bioinf
9、ormatics主机：主机：ncbi.nlm.nih.gov4、生物信息学的研究内容、生物信息学的研究内容u 收集、整理、储存、加工、发布和收集、整理、储存、加工、发布和分析生物学数据分析生物学数据u 发展新的数理和信息科学的技术发展新的数理和信息科学的技术和方法用于管理和分析生物数据和方法用于管理和分析生物数据（数理和信息科学工作者）（数理和信息科学工作者）（生物工作者）（生物工作者）5、生物信息学的应用、生物信息学的应用u 基础研究和教学基础研究和教学v 分子生物学研究的重要手段之一分子生物学研究的重要手段之一v 生命科学的教学生命科学的教学u 药物开发（药物开发（Pharmaceutic
10、al Bioinformatics） v 新药筛选新药筛选v 药靶设计药靶设计v 分子药理学研究分子药理学研究5、生物信息学的应用、生物信息学的应用u疾病诊断疾病诊断v利用疑难病症的病原利用疑难病症的病原DNA序列诊断疾病序列诊断疾病v遗传病遗传病u其他其他v环境监测环境监测 (Metagenomics)v食品安全检测食品安全检测v海关检测海关检测6、本课程主要内容、本课程主要内容u 检索数据库检索数据库v 序列数据的检索和分析序列数据的检索和分析v 比较基因组学比较基因组学（comparative genomics）v 进化分析进化分析v 文字数据（文献）的检索文字数据（文献）的检索v 序列（序列（DNA、蛋白质）数据的检索、蛋白质）数据的检索v 其他（三维结构、网络图等）数据的检索其他（三维结构、网络图等）数据的检索u 分析和解释实验数据（核苷酸和蛋白质序列）分析和解释实验数据（核苷酸和蛋白质序列）利用国际上共享的数据库和分析软件利用国际上共享的数据库和分析软件7、上机操作、上机操作初步了解初步了解Internet上的数据库和分析工具上的数据库和分析工具自自学学课程课程 http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/Education http:/www.ebi.ac.uk/2can/home.html
