生物信息学介绍
生物信息学介绍
生物信息学: 存储、修复、分析、整合生物数据的学科 分子生物学与信息技术的结合体 研究材料与结果:各种生物学数据 研究工具:网络、计算机 包括生物学和计算两部分 现代生物研究的核心 研究方法 传统生物学:实验 理论 现代生物学:理论 实验验证
生物信息学： • 存储、修复、分析、整合生物数据的学科 • 分子生物学与信息技术的结合体 • 研究材料与结果：各种生物学数据 • 研究工具：网络、计算机 • 包括生物学和计算两部分 • 现代生物研究的核心 • 研究方法： – 传统生物学：实验 理论 – 现代生物学：理论 实验验证
基因和生命的关系:中心法则 基因传递遗传信息(转录),并由蛋白质表达,构成 有机体,完成生命的功能 DNA mRNA 蛋白质 蛋白质组(蛋白质 protein与基因组 genome的杂合) 种基因组所表达的全套蛋白质,即一种细胞至一种生 物所表达的全部蛋白质 蛋白质组学:从蛋白质组的水平研究认识生命活动 的机理和疾病发生的分子机制 人类基因组计划( Human Genome Project,HGP) 1986年 Americian resto dulbecco《 Science》 阐明人类基因组的全部核苷酸序列,从整体上破译人类 遗传信息,在分子水平全面认识自我
• 基因和生命的关系: 中心法则 基因传递遗传信息（转录），并由蛋白质表达，构成 有机体，完成生命的功能 DNA mRNA 蛋白质 • 蛋白质组（蛋白质protein与基因组genome的杂合） 一种基因组所表达的全套蛋白质，即一种细胞至一种生 物所表达的全部蛋白质 • 蛋白质组学：从蛋白质组的水平研究认识生命活动 的机理和疾病发生的分子机制 • 人类基因组计划（Human Genome PROJECT, HGP) 1986年Americian Rensto Dulbecco 《Science》 阐明人类基因组的全部核苷酸序列，从整体上破译人类 遗传信息，在分子水平全面认识自我
近期任务 大规模基因组测序中的信息分析 新基因和新SNPS(单核苷酸多态性)的发 现与鉴定 完整基因组的比较研究 大规模基因功能表达谱的分析 生物大分子的结构模拟与药物设计
近期任务 • 大规模基因组测序中的信息分析 • 新基因和新SNPS(单核苷酸多态性)的发 现与鉴定 • 完整基因组的比较研究 • 大规模基因功能表达谱的分析 • 生物大分子的结构模拟与药物设计
远期任务 读懂人类基因组,发现人类遗传语言的 根本规律,从而阐明若干生物学中的重 大自然哲学问题,像生命的起源与进化 等。这一研究的关键和核心是了解非编 码区 非编码区信息结构分析 遗传密码起源和生物进化的研究
远期任务 • 读懂人类基因组，发现人类遗传语言的 根本规律，从而阐明若干生 物学中的重 大自然哲学问题，像生命的起源与进化 等。这一研究的关键和核心是了解非编 码 区 – 非编码区信息结构分析 – 遗传密码起源和生物进化的研究
生物学世纪的重大生物学课题 生命是什么:生物系统运作机理的更深入探索 基因组中的信息:读懂ACGT序列 ·氨基酸序列如何编码蛋白质的特性与活性 蛋白质的结构和功能预测 蛋白质怎样实现细胞和有机体的动力学: 生命为什么是蛋白质的运动方式 个体发育和系统发育的法则和机理: 肌体如何长成、运作、衰老和进化 征服疾病: 主要循环系统疾病、癌症、病毒源性疾病、遗传病和衰老 保护和利用生物资源,开发和发展生物产业: 生物学怎样造福人类
生物学世纪的重大生物学课题 • 生命是什么：生物系统运作机理的更深入探索 • 基因组中的信息：读懂ACGT序列 • 氨基酸序列如何编码蛋白质的特性与活性 – 蛋白质的结构和功能预测 • 蛋白质怎样实现细胞和有机体的动力学： – 生命为什么是蛋白质的运动方式 • 个体发育和系统发育的法则和机理： – 肌体如何长成、运作、衰老和进化 • 征服疾病： – 主要循环系统疾病、癌症、病毒源性疾病、遗传病和衰老 • 保护和利用生物资源，开发和发展生物产业： – 生物学怎样造福人类
现在进行的研究 序列比对 系列两两比对 多系列比对 基因组数据分析 序列拼接:通过计算分析从EST库拼接出完整的新基因 即“电子克隆” 新基因发现:根据编码区具有的序列特征等通过计算分 析从DNA序列中确定基因编码区 序列同源比较: Smith- Waterman算法 FASTA BLAST算法
现在进行的研究 • 序列比对 – 系列两两比对 – 多系列比对 • 基因组数据分析 序列拼接：通过计算分析从EST库拼接出完整的新基因， 即“电子克隆” 新基因发现：根据编码区具有的序列特征等通过计算分 析从DNA序列中确定基因编码区 序列同源比较： Smith－Waterman算法 FASTA BLAST算法
大规模基因表达谱数据分析 重复序列分析 编码区统计特征分析 启动子分析内含子/外显子剪接位点 翻译起始位点和翻译终止信号 tRNA基因识别 DNA序列自身编码特征分析 基因组组织结构和信息结构 不同物种、不同进化水平的生物的相关 基因之间进行比较
• 大规模基因表达谱数据分析 重复序列分析 编码区统计特征分析 启动子分析内含子/外显子剪接位点 翻译起始位点和翻译终止信号 tRNA基因识别 DNA序列自身编码特征分析 基因组组织结构和信息结构 不同物种、不同进化水平的生物的相关 基因之间进行比较
蛋白质结构和功能的预测分析 蛋白质家族保守序列寻找 从氨基酸组成辨识蛋白质 蛋白质二级结构预测 蛋白质的三维结构 蛋白质的物理性质预测 其他特殊局部信息、:其它特殊局部结构包括 膜蛋白的跨膜螺旋、信号肽、卷曲螺旋 Coiled Coils)等,具有明显的序列特征和结 构特征,也可以用计算方法加以预测
• 蛋白质结构和功能的预测分析 – 蛋白质家族保守序列寻找 – 从氨基酸组成辨识蛋白质 –蛋白质二级结构预测 –蛋白质的三维结构 – 蛋白质的物理性质预测 – 其他特殊局部信息：其它特殊局部结构包括 膜蛋白的跨膜螺旋、信号肽、卷曲螺旋 (Coiled Coils)等，具有明显的序列特征和结 构特征，也可以用计算方法加以预测
cDNA芯片相关的数据管理和分析 实验室信息管理系统 基因表达公共数据库 分子进化
• cDNA 芯片相关的数据管理和分析 实验室信息管理系统 基因表达公共数据库 • 分子进化