生物信息学 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics 。年年 第一章：生物信息学的概念 及其发展历更
第一章：生物信息学的概念 及其发展历史 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics
生物信息学 Biology Informatics Bioinformatics But 1+1=/=2 生物信息学是生物科学与信息科学的交叉学科，是利用计算机科学 (信息学)的技术手段来研究生物学的数据，如对生物数据进 行获取retrival),存储(storage),传输(transfer),讦 算(manuipulation),分析(analysis),模拟 (simulation),预测(prediction)等等的一门新兴学科， 是21世纪科学发展的热点之一
生物信息学 Biology + Informatics = Bioinformatics But 1 + 1 =/= 2 生物信息学是生物科学与信息科学的交叉学科，是利用计算机科学 （信息学）的技术手段来研究生物学的数据，如对生物数据进 行获取(retrival)，存储(storage)，传输(transfer)，计 算(manuipulation)，分析(analysis)，模拟 (simulation)，预测(prediction)等等的一门新兴学科， 是21世纪科学发展的热点之一
Biology,Bioinformatics,Systems Biology Bnssseenns 应用 功能 结构 序列 计算机科学 分子生物学 (应用)数学 信息学 (人类)基因组计划 生物学细胞生物学 物理等等 :遗传学等等 生物信息学技术 系统生物学
Biology, Bioinformatics, Systems Biology
Genetics Genomics Landmarks in genetics and genomics 零 厚零 Human Genome 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 4 Firishad voraionpl The 6666 GTCCT a :4 PdngCne
Genetics & Genomics
Genomic achievements since HGP Genomic achievements since the Human Genome Project nature 网=1 群 blobank QT宫 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 @英 Nature2011,470:204-213
Genomic achievements since HGP Nature 2011, 470: 204–213
生物信息学大事记（一） 计算机科学 年份 生命科学 Blaise Pascal:mechanical calculators 1642 Telegraph 1858 1859 Darwin's Origin of Species 1865 Mendel's peas 1869 DNA first isolated Telephone 1876 1879 Mitosis observed 1900 Rediscovery of Mendel's work 1902 Orderly inheritance of disease observed Chromosome theory of heredity 1909 The word gene coined 1911 Fruit flies illuminate the chromosome theory 1941 One gene,one enzyme 第一台电子管计算机ENIAC诞生 1943 x-ray diffraction of DNA 1944 DNA is"transforming principle" Jumping genes The first Computer Bug 1945 Grace Murray Hopper:first compiler 1952 Genes are made of DNA 1953 Francis Crick,James Watson Maurice Wilkins?发现DNA的双 螺旋结构 1955 第一个蛋白质序列（牛胰岛素）被测定 1956 “生物学中的信息理论讨论会”于美国田纳西州的Gatlinburg召开
生物信息学大事记(一) 计算机科学 年份 生命科学 Blaise Pascal: mechanical calculators 1642 Telegraph 1858 1859 Darwin’s Origin of Species 1865 Mendel’s peas 1869 DNA first isolated Telephone 1876 1879 Mitosis observed 1900 Rediscovery of Mendel’s work 1902 Orderly inheritance of disease observed Chromosome theory of heredity 1909 The word gene coined 1911 Fruit flies illuminate the chromosome theory 1941 One gene, one enzyme 第一台电子管计算机ENIAC诞生 1943 x-ray diffraction of DNA 1944 DNA is “transforming principle” Jumping genes The first Computer Bug 1945 Grace Murray Hopper: first compiler 1952 Genes are made of DNA 1953 Francis Crick，James Watson和 Maurice Wilkins发现DNA的双 螺旋结构 1955 第一个蛋白质序列(牛胰岛素)被测定 1956 “生物学中的信息理论讨论会”于美国田纳西州的Gatlinburg召开
生物信息学大事记（三） 计算机科学 年份 生命科学 中国第一台电子管算机诞幽 1958 由ubert P.Yockey编辑的《生物学中的信息理论讨论会》出版 Telephone calls switched by computer,COBOL 1960 Robert Berner:ASCII,computer mouse 1963 Thomas Kurtz:BASIC 1964 1965 中国人工合成牛胰岛素结晶 1968 First restriction enzymes described Kenneth Thompson开发UNIX操作系统：Arpanet, 1969 Internet predecessor;the first computer hacker Needleman-Wunsch序列比准算法 1970 Ray Tomlinson wrote The first email program on Arpanet the first 1971 personal computer Dennis Ritchie发明C语言；NCSA developed Telnet 1972 First recombinant DNA FTP 1973 First animal gene cloned Bill Gates和Paul Allen成立微软Bill Joy developed C 1975 75-77:DNA sequencing shell (csh)and Vi text editor David Boggs invent Ethernet;Stephen Wozniak et al found Apple 1976 First genentic engineering company Computer. Ward Christensen started The first computerized bulletin board 1978 system(CBBS).TCP split into TCP and IP Usenet born;Brian Kernighan published C 1979 program language.Apple Computer introduced Apple II+ First computer virus,DNS is conceived by David Mills:Smith- 1981 中国实现酵母内氨酸转移核糖核酸的人工合成 Waterman)序列比准算法，Ms-Dos
生物信息学大事记(二) 计算机科学 年份 生命科学 中国第一台电子管计算机诞生 1958 由Hubert P.Yockey编辑的《生物学中的信息理论讨论会》出版 Telephone calls switched by computer, COBOL 1960 Robert Berner: ASCII, computer mouse 1963 Thomas Kurtz: BASIC 1964 1965 中国人工合成牛胰岛素结晶 1968 First restriction enzymes described Kenneth Thompson开发UNIX操作系统; Arpanet, Internet predecessor; the first computer hacker 1969 Needleman-Wunsch序列比准算法 1970 Ray Tomlinson wrote The first email program on Arpanet; the first personal computer 1971 Dennis Ritchie发明C语言; NCSA developed Telnet 1972 First recombinant DNA FTP 1973 First animal gene cloned Bill Gates和Paul Allen成立微软; Bill Joy developed C shell (csh) and Vi text editor 1975 75-77:DNA sequencing David Boggs invent Ethernet; Stephen Wozniak et al found Apple Computer. 1976 First genentic engineering company Ward Christensen started The first computerized bulletin board system (CBBS). TCP split into TCP and IP 1978 Usenet born; Brian Kernighan published C program language. Apple Computer introduced Apple II+ 1979 First computer virus, DNS is conceived by David Mills; SmithWaterman序列比准算法, MS-DOS 1981 中国实现酵母内氨酸转移核糖核酸的人工合成
生物信息学大事记（三） 计算机科学 年份 生命科学 Andreas von Bechtolsheim etal found Sun Microsystems;GNU by 1982 Richard Stallman.SMTP is published. Korn shell(ksh)relased by David Korn 1983 The X window system is released by Robert W.Scheifler;Apple 1984 introduce macintosh System 1.0 Bjarne Stroustrupt创建C++语言；Apple introduce 1985 Kary.Mullist创立PCR技术；生物信息学专业期FI(CABIOS) macintosh System2.0视窗微软问世windows1.0 创刊；德国生物信息学会议(GCB)举行； Apple introduce macintosh System 3.0 1986 日本核酸序列数据库DDBJ诞生；蛋白质数据库 SWISS-PROT建立中国开始实施高技术研究发展的 “863计划” Larry Wall推出Perl语言 1987 Apple introduce macintosh System 4.0;Windows 2.0 Compact Disk Recordable(CD-R),Pearson:实现FASTA程序 1988 美国国家生物技术信息中心(NCBI)成立： Apple introduce macintosh System 6.0 MPEG audio Layer III(MP3)patent the JPEG standard is adopted; 1989 Tim Berners-Lee,WWW protocol Altschul3实现BLAST程序；HTTP1.0标准发布； 1990 国际人类基因组计划(HGP)启动；第-届国际电泳超 Arpanet ceases to exist(INTERNET).Archie by Alan Emtage 级计算和人类基因组会议在美国佛罗里达州会议中心举行： created. Gopher by Paul Lindner.Python by Guido van Rossum;Tim Berners- 1991 Lee announce the WWW project;Linus Torvalds releases Linux versions 0.01. Sun Microsystems release Solaris1.0 Apple introduce macintosh System 70 Mosaic web browser 1.0 released.CERN announced WWW would 1993 欧洲生物信息学研究所(EBI)获准成立：第一届 be free to anyone. Microsoft windows NT3.1;FreeBSD version 1.0 relaeased ISMB国际会议美国国家医学图书馆NLM)举行；HGP新5年 计划中国开始参与人类基因组计划
生物信息学大事记(三) 计算机科学 年份 生命科学 Andreas von Bechtolsheim etal found Sun Microsystems; GNU by Richard Stallman. SMTP is published. 1982 Korn shell (ksh) relased by David Korn 1983 The X window system is released by Robert W. Scheifler; Apple introduce macintosh System 1.0 1984 Bjarne Stroustrup创建C++语言；Apple introduce macintosh System 2.0 视窗微软问世 windows 1.0 1985 Kary.Mullis创立PCR技术；生物信息学专业期刊(CABIOS) 创刊；德国生物信息学会议(GCB)举行； Apple introduce macintosh System 3.0 1986 日本核酸序列数据库DDBJ诞生；蛋白质数据库 SWISS-PROT建立;中国开始实施高技术研究发展的 “８６３计划” Larry Wall推出Perl语言 Apple introduce macintosh System 4.0; Windows 2.0 1987 Compact Disk Recordable (CD-R); Pearson实现FASTA程序 Apple introduce macintosh System 6.0 1988 美国国家生物技术信息中心（NCBI）成立； MPEG audio Layer III (MP3) patent; the JPEG standard is adopted; Tim Berners-Lee, WWW protocol 1989 Altschul实现BLAST程序；HTTP 1.0 标准发布; Arpanet ceases to exist (INTERNET). Archie by Alan Emtage created. 1990 国际人类基因组计划(HGP)启动；第一届国际电泳、超 级计算和人类基因组会议在美国佛罗里达州会议中心举行； Gopher by Paul Lindner. Python by Guido van Rossum; Tim BernersLee announce the WWW project; Linus Torvalds releases Linux versions 0.01. Sun Microsystems release Solaris1.0 Apple introduce macintosh System 7.0 1991 Mosaic web browser 1.0 released. CERN announced WWW would be free to anyone. Microsoft windows NT3.1;FreeBSD version 1.0 relaeased 1993 欧洲生物信息学研究所（EBI）获准成立；第一届 ISMB国际会议美国国家医学图书馆(NLM)举行；HGP新5年 计划;中国开始参与人类基因组计划
生物信息学大事记（四） 计算机科学 年份 生命科学 James Goslina#中AMA五言 1994 Marc Wilkins提出蛋白质组(Proteome)的概念： Opera web browser released.David Filo and Jerry Yang 细菌基因组计划 start their guide,later yahoo.com First spam messages is posted.Netscape web browser released. Linux kernel 1.0 The first alpha version of Ruby relased by Yukihiro Matsumoto Sun launches Java. 1995 人类基因组物理图谱完成 Apache web server 0.6.2 released 日本信息生物学中心(CB)成立 Tatu Ylonen announces the SSH Internet explorer 1.0 released Microsoft rease Windows 95 Larry Page and Sergey Brin,search engine 1996 Af仟ymetrix:生产商用DNA芯H BackRub,later Google.POP3 is published. 北京大学蛋白质工程和植物遗传学工程国家实验室加入欧洲州份子生物学 W3C推出XML工作草案. 网络(EMBnet)】 Microsoft release windows NT4.0 Linux kernel 2.0;OpenBSD2.0 DVD format released 1997 大肠杆菌基因组完成 Mac OS 8 released 北京大学生物信息学中心(CB)成立：中国科学院詔开 “DNA芯片的现状与未来”和“生物信息学”香山会议 CIH virus by Chen Ing-Hou,first known virus to target the flash 1998 亚太生物信息学网络(APBioNet)成立；瑞士生物信息学研究所(SIB BIOS 成立；美国Celera遗传公司成立；线虫基因组完成；CABIOS Windows 98 期刊更名为Bioinformatics 中国人类基因组研究北方中心（北京）和南方中心（上海）成立 线虫基因组完成 Apple introduce Mac OS 9 and Mac OS X Server 1999 人类22号染色体序列完成 Linux kernel 2.2 中国获准加入人类基因组计划，成为第六个国际人类基因组计划参与国
生物信息学大事记(四) 计算机科学 年份 生命科学 James Gosling推出JAVA语言 Opera web browser released. David Filo and Jerry Yang start their guide, later yahoo.com First spam messages is posted. Netscape web browser released. Linux kernel 1.0 The first alpha version of Ruby relased by Yukihiro Matsumoto 1994 Marc Wilkins提出蛋白质组(Proteome)的概念； 细菌基因组计划 Sun launches Java. Apache web server 0.6.2 released Tatu Ylonen announces the SSH Internet explorer 1.0 released Microsoft rease Windows 95 1995 人类基因组物理图谱完成 日本信息生物学中心（CIB）成立 Larry Page and Sergey Brin, search engine BackRub, later Google. POP3 is published. W3C推出XML工作草案. Microsoft release windows NT4.0 Linux kernel 2.0; OpenBSD2.0 1996 Affymetrix生产商用DNA芯片 北京大学蛋白质工程和植物遗传学工程国家实验室加入欧洲分子生物学 网络（EMBnet） DVD format released Mac OS 8 released 1997 大肠杆菌基因组完成 北京大学生物信息学中心(CBI)成立；中国科学院召开 “DNA芯片的现状与未来”和“生物信息学” 香山会议 CIH virus by Chen Ing-Hou, first known virus to target the flash BIOS Windows 98 1998 亚太生物信息学网络（APBioNet）成立；瑞士生物信息学研究所（SIB） 成立；美国Celera遗传公司成立；线虫基因组完成；CABIOS 期刊更名为Bioinformatics 中国人类基因组研究北方中心（北京）和南方中心（上海）成立 线虫基因组完成 Apple introduce Mac OS 9 and Mac OS X Server Linux kernel 2.2 1999 人类22号染色体序列完成 中国获准加入人类基因组计划，成为第六个国际人类基因组计划参与国
生物信息学大事记（五） 计算机科学 年份 生命科学 Windows 2000 2000 德、日等国科学家宣布基本完成人体第21对染色体的测 序工作 果蝇基因组完成 中国科学院上海生命科学研究院生物信息中心(SIBD成立 Windows XP 2001 美、日、德、法、英、中6国科学家和美国Celera公司 Linux kernel 2.4 联合公布人类基因组图谱及初步分析结果 首届全国胜物信息学会议(CCB)举行；中国完成籼稻基因 组工作框架图 2002 老鼠基因组完成 Windows Server 2003,Sony Blu-Ray DVD,DragonFly 2003 HGP完成 BSD project announced.Linux kernel 2.6 IBM's Blue gene/L super computer.Internet speed 2004 Proteomics:Decoding the Genome record broken 7.57gb/s.Pioneer announce NGS optical drives to store 500GB of data.Optical network speed record broken.101gb/s 2005 黑猩猩、狗基因组测序完成 中德计算生物所成立 2006 Paleogenomics:digging out fossil DNA PiRNA 谷歌和IBM合作推动云计算 2007 Human Genetic Variation 英特尔发布酷睿7处理器 2008 干人基因阻测序计划启动；拟南芥1001株系测序 启动 我国“天河一号”超级计算以每秒2570万亿次 2010 外显子测序
生物信息学大事记(五) 计算机科学 年份 生命科学 Windows 2000 2000 德、日等国科学家宣布基本完成人体第21对染色体的测 序工作 果蝇基因组完成 中国科学院上海生命科学研究院生物信息中心(SIBI)成立 Windows XP Linux kernel 2.4 2001 美、日、德、法、英、中６国科学家和美国Celera公司 联合公布人类基因组图谱及初步分析结果 首届全国生物信息学会议(CCB)举行；中国完成籼稻基因 组工作框架图 2002 老鼠基因组完成 Windows Server 2003, Sony Blu-Ray DVD, DragonFly BSD project announced. Linux kernel 2.6 2003 HGP完成 IBM’s Blue gene/L super computer. Internet speed record broken 7.57gb/s. Pioneer announce optical drives to store 500GB of data. Optical network speed record broken.101gb/s 2004 Proteomics: Decoding the Genome NGS 2005 黑猩猩、狗基因组测序完成 中德计算生物所成立 2006 Paleogenomics: digging out fossil DNA PiRNA 谷歌和IBM 合作推动云计算 2007 Human Genetic Variation 英特尔发布酷睿i７ 处理器 2008 千人基因组测序计划启动；拟南芥１００１ 株系测序 启动 我国“天河一号”超级计算机以每秒２５７０ 万亿次 2010 外显子测序