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1、生物信息学第1页，共16页，编辑于2022年，星期一1、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的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。一门新兴的、应用型交叉学科。u以计算机为主要工具，以大量生物数据库和分析以计算机为主要工具，以大量生物数据库和分析软件为基础软件为基础u采用数理和信息科学的理论、技术和方法，分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依赖于因特网依赖于因特网第2
2、页，共16页，编辑于2022年，星期一2、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 atlas第3页，共16页，编辑于2022年，星期一2、生物信息学发展简史、生物信息学发展简史生物
3、信息学生物信息学(Bioinformatics)Computational 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 silico第4页，共16页，编辑于2022年，星期一2、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,
4、000-25,000 genes in human DNA,2.determine the 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 ma
5、y arise from the project.Goals第5页，共16页，编辑于2022年，星期一Towards 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 investi
6、gation will be theoretical.An individual scientist will begin with a theoretical conjecture,only then turning to experiments to follow or to test that hypothesis.第6页，共16页，编辑于2022年，星期一3、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Entre
7、z检索体系检索体系BLAST检索体系检索体系第7页，共16页，编辑于2022年，星期一3、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生物大分子序列分析生物大分子序列分析vHomologous sequence analysis（同源序列分析）（同源序列分析）vMultiple 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
8、分析Motif、3-D structure、post-translational modification、interactions第8页，共16页，编辑于2022年，星期一3、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第9页，共16页，编辑于2022年，星期一3、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）（
9、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bioinformatics主机：主机：ncbi.nlm.nih.gov第10页，共16页，编辑于2022年，星期一4、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、发布和分析收集、整理、储存、加工、发布和分析生物学数据生物学数据u发展新的数理和信息科学的技术和方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
10、科学工作者）（生物工作者）（生物工作者）第11页，共16页，编辑于2022年，星期一5、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（Pharmaceutical 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第12页，共16页，编辑于2022年，星期一5、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
11、(Metagenomics)v食品安全检测食品安全检测v海关检测海关检测第13页，共16页，编辑于2022年，星期一6、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第14页，共16页，编辑于2022年，星期一7、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第15页，共16页，编辑于2022年，星期一第16页，共16页，编辑于2022年，星期一