2014年6月26日 生物信息学相关知识进期学习汇报

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生物信息学课程报告

生物信息学课程报告

生物信息学课程报告生物信息学是一门跨学科的科学,致力于从大量的生物学数据中发现信息。

它涉及系统生物学、计算机科学和生物技术,目的是深入研究和理解生物基因组、蛋白质和微生物等分子水平的进化过程和相关的生物功能。

生物信息学的发展主要基于当前的高通量测序技术,这种技术在分子生物学社区中得到了广泛的应用,它允许科学家以迅速、低成本的方式获得大量的基因组学数据,使得生物信息学技术变得更加重要。

生物信息学课程是一种综合性的学科。

它涉及到系统生物学、计算机科学、数学、统计学、软件工程和生物技术等多方面,致力于帮助学生从繁杂的大量生物学数据中发现更有价值的信息。

生物信息学课程一般包括以下内容:1.物信息学的概述,引入有关的概念、术语和理论。

2.物信息资源的探索和利用,如基因数据库和其它生物信息数据库等。

3.据挖掘技术,如机器学习和模式识别。

4.物序列比对和生物信息分析,如序列比对、序列特征提取、序列聚类等。

5.物信息可视化,如基因组和蛋白质结构可视化等。

6.用生物信息学解决实际问题,如药物研究和基因疾病的关联分析等。

生物信息学的应用范围非常广泛,其影响力也不断增强。

现今,它已被广泛用于生物医学研究、药物开发、基因组等领域。

未来,它还可能在农业、环境研究和其它领域发挥重要作用。

因此,当今所有需要分析和预测生物数据的专业人士都应学习生物信息学的基础知识和最新技术,以解决实际问题。

在当今的世界,大数据分析和人工智能技术的发展正日益引起关注。

生物信息学也受到了这些技术的推动和影响,并在一定程度上受益于这些技术之间的相互作用。

未来,随着各种可计算、可学习、可模拟的技术及工具的不断发展,生物信息学将进行更加深入、更加广泛的应用,并可能成为生物学和医学研究的重要推动力。

综上所述,生物信息学是一门重要的学科,可为医学研究带来巨大的潜力,其发展有助于深入解释和分析大量的生物学数据,从而使我们能够更好地理解生物过程,为各种生物技术的进步奠定基础。

对生物信息学所学

对生物信息学所学

对生物信息学所学内容的简单总结邹国兴 caas06f2_01WebLab是北京大学生物信息中心开发出来的一个有关生物信息工具包集成的网站,利用这些工具可有效地开展生物信息相关的研究。

本学期主要是学习文献检索、相关工具(主要是WebLab和emboss中工具)、有关软件的使用、生物信息学的基础知识、常用数据库和网站介绍。

结合自身的工作实际,选择性地使用或练习了这些工具和软件,现对所学的内容做一个简单的总结。

一、序列比对1、全局比对,用于两个序列全长对比分析、检查数据的质量、确定长的插入或缺失片段以及逐个分析序列中的突变点等。

主要学习了needle,是我们学习的重点。

2、局部比对,用于分析两个序列同源性、进行逐个氨基酸残基的精细比对,这样可以获得高精度的序列对比结果。

主要学习了water,自己再练习了matcher和wordmatch,以water 为例。

3、序列点阵图分析,序列间的重复以图形的形式来表示。

重点学习了dotmatcher、dotpath、dottup、polydot四个工具,以dotmatcher 为例。

4、多序列比对,来分析不同序列之间的差异,是学习的重点。

主要学习了emma工具、软件WebLogo、MEGA和clustalx,以例来说明。

以10个植物的SBP蛋白质的结合域用emma来分析,用不同的颜色来显示序列的差异。

用上框粉红色中的序列以WebLogo来分析序列的保守性,字母越大,保守性越高。

MEGA和clustalx软件的多序列比对与emma类似,就不再说明。

二、序列同源性搜索与系统发育树的构建1、主要学习的是在NCBI中开展BLAST工作,分五种检索程序,blastP( 蛋白质—蛋白质 ),blastN(核酸—核酸 ),blastX( 核酸—蛋白质 ),tblastN( 蛋白质—核酸 )和tblastX(核酸—核酸 )。

以水稻的OsHT在swissprot数据库中进行blast,结果发现与它同源高的序列很少,比较近的源分值也才在60-80之间,没有找到高度同源的序列。

生物信息学的基本原理及在生命科学中的应用

生物信息学的基本原理及在生命科学中的应用

生物信息学的基本原理及在生命科学中的应用近年来,生物信息学已经成为生命科学的重要领域,它不仅影响了生命科学的理论界,还直接支撑了很多生命科学的实验研究。

那么,究竟是什么样的学科,它的基本原理是什么呢?本文将围绕这些问题进行讨论,并重点介绍生物信息学在生命科学中的应用。

一、什么是生物信息学生物信息学,顾名思义,是将计算机科学、工程学和生物学知识应用于生命科学的一个交叉学科。

它的发展起源于基因组学和生物分子学的研究,它的主要目的是解释和理解生物体内的生物信息及其相互作用。

因此,生物信息学可理解为:对生物信息运行的计算机处理的一门科学。

生物信息学主要研究内容包括:DNA信息存储和分析、蛋白质结构与功能的预测、分子间相互作用、基因调控、生物网络、系统生物学等。

二、生物信息学的基本原理1.生物数据的获取和处理获取和处理生物数据是生物信息学的基本步骤。

生物数据主要由两种类型构成:序列数据和结构数据。

序列数据包括基因组、转录组和蛋白质组等,其特点是数据量大,但数据可处理性较强。

结构数据包括分子结构、分子运动、化学反应和细胞组织等,其特点是数据量小,但数据可处理性较弱。

2.基于生物数据的算法和模型对于生物数据的处理,生物信息学以及相关领域的专家们研发了许多基于生物数据的算法和模型。

比如:序列比对算法、序列聚类算法、序列预测算法、蛋白质结构预测算法、生物网络算法、基因调控模型等等。

3.数据库建设生物信息学的数据处理和算法模型离不开数据库的建设和维护。

生物数据库包括基因组、转录组、蛋白质结构、生物网络、基因调控等丰富的数据。

这些数据库不仅来自公共的数据库资源,而且还有诸如Ensembl、UCSC、DDBJ、GENBANK等众多大型基因数据库。

三、生物信息学在生命科学中的应用生物信息学在生命科学中的应用非常广泛,例如:基因组学、转化医学、蛋白质组学、药物设计等等。

下面以药物设计为例来进行说明。

药物设计是一个复杂的过程,通常需要测试很多分子。

生物信息学复习的总结

生物信息学复习的总结

生物信息期末总结1.生物信息学〔Bioinformatics〕定义:〔第一章〕★生物信息学是一门交叉科学,它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具来说明和理解大量数据所包含的生物学意义。

〔或:〕生物信息学是运用计算机技术和信息技术开发新的算法和统计方法,对生物实验数据进展分析,确定数据所含的生物学意义,并开发新的数据分析工具以实现对各种信息的获取和管理的学科。

〔NSFC〕2. 科研机构与网络资源中心:NCBI:美国国立卫生研究院NIH下属国立生物技术信息中心;EMBnet:欧洲分子生物学网络;EMBL-EBI:欧洲分子生物学实验室下属欧洲生物信息学研究所;ExPASy:瑞士生物信息研究所SIB下属的蛋白质分析专家系统;(Expert Protein Analysis System)Bioinformatics Links Directory;PDB (Protein Data Bank);UniProt 数据库3. 生物信息学的主要应用:1.生物信息学数据库;2.序列分析;3.比拟基因组学;4.表达分析;5.蛋白质结构预测;6.系统生物学;7.计算进化生物学与生物多样性。

4.什么是数据库:★1、定义:数据库是存储与管理数据的计算机文档、结构化记录形式的数据集合。

〔记录record、字段field、值value〕2、生物信息数据库应满足5个方面的主要需求:〔1〕时间性;〔2〕注释;〔3〕支撑数据;〔4〕数据质量;〔5〕集成性。

3、生物学数据库的类型:一级数据库和二级数据库。

〔国际著名的一级核酸数据库有Genbank数据库、EMBL核酸库和DDBJ库等;蛋白质序列数据库有SWISS-PROT等;蛋白质结构库有PDB等。

〕4、一级数据库与二级数据库的区别:★1〕一级数据库:包括:a.基因组数据库----来自基因组作图;b.核酸和蛋白质一级结构序列数据库;c.生物大分子(主要是蛋白质)的三维空间结构数据库,(来自X-衍射和核磁共振结构测定);2〕二级数据库:是对原始生物分子数据进展整理、分类的结果,是在一级数据库、实验数据和理论分析的根底上针对特定的应用目标而建立的。

生物信息学学习心得

生物信息学学习心得

生物信息学学习心得第一篇:生物信息学生物信息学是上世纪90年代初人类基因组计划(hgp)依赖,随着基因组学、蛋白组学等新兴学科的建立,逐渐发展起来的生物学、数学和计算机信息科学的一门交叉应用学科。

目前生物信息学的研究领域主要包括基于生物序列数据的整理和注释、生物信息挖掘工具开发及利用这些工具揭示生物学基础理论知识等领域。

生物信息学作为新型交叉应用学科,可以依托本校已有的计算机科学、信息学、生物学和数学等学科优势,充分展现投入少、见效快、起点高的特色,推动学校学科建设和本科教学水平。

本实验指导书中的8个实验均设计为综合性开发实验,面向生物信息学院全体本科学生和研究生,以及全校对生物信息学感兴趣的其他专业学生开放。

生物信息学实验室将提供系统的保障,包括采用mail服务器和linux帐号管理等进行实验过程管理和支持。

限选《生物信息学及实验》的生物技术专业本科生至少选择其中5个实验,并不少于8个学时,即为课程要求的0.5个学分。

其他选修者按照课时和学校相关规定计算创新学分。

实验一熟悉生物信息学网站及其数据的生物学意义实验目的:培养学生利用互联网资源获取生物信息学研究前沿和相关数据的能力,熟悉生物信息学相关的一些重要国内外网站,及其核酸序列、蛋白质序列及代谢途径等功能相关数据库,学会下载生物相关的信息数据,了解不同的数据文件格式和其中重要的生物学意义。

实验原理:利用互联网资源检索相关的国内外生物信息学相关网站,如:ncbi、sanger、tigr、kegg、swissport、ensemble、中科院北京基因组研究所、北大生物信息学中心等,下载其中相关的数据,如fasta、genbank格式的核算和蛋白质序列、pathway等数据,理解其重要的生物学意义。

实验内容:1.浏览和搜索至少10个国外和至少5个国内生物信息学相关网站,并描述网站特征;2.下载各网站的代表性数据各10条(组)以上,并说明其生物学意义;3.讨论各网站适合做何种生物信息学研究的平台,并设计一个研究设想。

生物信息实践的实习报告

生物信息实践的实习报告

生物信息实践的实习报告一、实验目的本次实习的主要目的是让我们学习和掌握生物信息学的基本理论知识,并通过实际操作培养我们分析生物数据、解决生物问题的能力。

二、实验步骤1. 学习基本的生物信息学理论知识。

我们首先学习了生物信息学的基本概念和数据处理方法,包括序列比对、序列注释、基因表达分析等内容。

2. 获取实验所需的生物数据。

我们在实验中使用了一组转录组测序数据,通过学习使用生物信息学工具,对这组数据进行分析。

3. 数据预处理。

由于原始数据存在噪音和杂质,我们进行了数据清洗和质量控制,以确保后续分析的准确性和可靠性。

4. 序列比对。

我们使用Bowtie2工具将清洗后的转录组测序数据与参考基因组序列进行比对,以找到相应的基因位点。

5. 差异表达分析。

根据比对结果,我们使用DESeq2等工具对不同样本之间的基因表达差异进行分析,并统计差异表达基因的数量和分布情况。

6. 功能注释和富集分析。

根据差异表达基因的基因符号和基因功能,我们使用生物信息学数据库对这些基因进行功能注释和富集分析,以了解其生物学功能和相关的生物过程和通路。

7. 结果可视化。

最后,我们使用生物信息学工具对分析结果进行可视化展示,并生成直观清晰的图表和图像。

三、实验结果经过上述实验步骤,我们成功地完成了对转录组测序数据的分析。

通过比对和差异表达分析,我们发现了一些在不同样本中表达差异显著的基因,并通过功能注释和富集分析揭示了这些基因的生物学功能和相关通路。

实验结果还包括分析报告和可视化图表。

我们撰写了一份详细的实验报告,介绍了整个实验的目的、步骤和结果,并对分析结果进行了进一步的讨论和解释。

同时,我们还根据分析结果生成了各种图表和图像,如差异表达基因的散点图、聚类热图等,以便更直观地展示实验结果。

四、实习收获通过本次生物信息实践的实习,我对生物信息学的基本理论和实际操作有了更深入的了解和掌握。

我学会了使用生物信息学工具进行数据分析和处理,如Bowtie2、DESeq2等,同时也熟悉了常用的生物信息学数据库和分析软件。

生物信息学讲义

生物信息学讲义

生物信息学讲义第一章:生物信息学概述什么是生物信息学:又称计算生物学(computational biology),是生物学与信息学、计算机科学相互交叉形成的新兴学科,它应用数学、计算机科学的方法研究生物学问题,它所研究的主要对象是生物学的数据。

生物信息学是为了适应人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)的需要产生的,最主要的应用是对人类基因组计划所得到的大量生物学数据进行存储、检索和分析。

目前生物信息学已被广泛的应用于医学、人类学、结构生物学和蛋白质组学(Proteomics)等研究领域。

生物信息学的研究内容:广义地说,生物信息学从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释。

这一定义包括了两层含义,一是对海量数据的收集、整理与服务,也就是管好这些数据;另一个是从中发现新的规律,也就是用好这些数据。

具体地说,生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头,找到基因组序列中代表蛋白质和RNA基因的编码区;同时,阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质,破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律;在此基础上,归纳、整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据,从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。

生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测,并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合,阐明其分子机理,最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。

基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计,这三者紧密地围绕着遗传信息传递的中心法则,因而必然有机地连接在一起。

1、基因组序列数据的拼接和组装基因组研究的首要目标是获得人的整套遗传密码。

人的遗传密码有32亿个碱基,而目前DNA测序多采用鸟枪法(shotgun),每个反应只能读取几百到上千个碱基。

在进行测序前,首先应用物理方法将人的基因组打碎,得到基因组片段进行测序,然后再把这些片段重新拼接起来。

生物信息学研究概述汇报PPT

生物信息学研究概述汇报PPT

同时为试验设计提供理论支
持和指导,缩短科研周期。
生物信息学发展简史
前基因组阶段
基因组阶段
后基因组阶段
简史---前基因组阶段
该阶段主要 集中于构建 生物信息学 数据库,开 发检索工具、 建立序列比 对算法、基 因序列和蛋 白质序列的 分析
01
孟德尔遗传定律的发现
前基因 02 DNA双螺旋结构的发现 组阶段
研究内容---系统发育分析
系统发育分析是通过已知序列分析推 断或评估物种间进化关系的过程,具 体是通过系统发育树的构建来实现。 常见的系统发育树构建方法有相邻连 接法(NJ)、非加权配对组算数法 (UPGMA)、最小进化法(MJ)、 最大简约法(MP)和最大似然法 (ML) 系统发育树构建软件有MEGA、 DNAstar、PAUP、PHYLIP、MOLPHY、 PAML。
研究内容---蛋白质分析
结构等级---测定方法 一级结构--质谱分析; EDMA; N 降解法 二级结构--傅里叶红外光谱法 圆二性色谱法; 三级结构--三维电镜技术; 核磁共振技术; X 射线衍射法
分析内容 蛋白质序列的理化性 质分析、 亲疏水性分析、 跨膜区结构预测、 卷曲螺旋和翻译后修 饰位点预测, 以及蛋白质二级结构 预测和信号位点分析、 蛋白质结构域分析、 蛋白质三维结构模拟、 蛋白质超家族分析
常用软件 在线软件有--Swiss-model、 PROCHECK、 Molprobity 本地软件有--Modeller、 TMHMM 、 VMD
研究内容---非编码区分析
非编码区通常具有降低编码区碱基突 变率的作用,还具有调控编码区基因 转录的作用。非编码区往往具有启动 子、终止子、调控基因和 DNA 聚合酶 结合位点。 非编码区分析是利用生物信息学的方 法对非编码区的 DNA 片段进行定性、 定量,以及对结构进行剖析,找出调 控编码区基因转录机理的过程
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差异表达基因
蛋白质组学 及相关生物学 意义的富集分析
络氨酸代谢 补体和凝血级联反应
通过细胞色素P450代谢的外源性化学物质
精氨酸和脯氨酸代谢 焦点粘连RC5, POLD1, AURKA, CDT1, BUB1B were selected as hub nodes as their connectivity degrees > 30.
GEO:高通量基因表达数据库
RMA (Robust Multiarray Average) method:全局归一化校正
KEGG pathway database:
KEGG(京都基因与基因组百科全书)是基因组破译方面的数据库。日本京都大学 生物信息学中心的Kanehisa实验室于1995年建立了生物信息学数据库KEGG。目 前国际公认权威数据库之一。 KEGG PATHWAY数据库是一个手工画的代谢通路的集合,包含以下几方面的分 子间相互作用和反应网络 : 1.新陈代谢 2.遗传信息加工 3.环境信息加工 4.细胞过程 5.生物体系统 6.人类疾病 7.药物开发
The functional enrichment analysis of the DEGs
KEGG pathway database is a recognized and comprehensive database including all kinds of biochemistry pathways [17]. In this work, the KEGG database was applied to investigate the enrichment analysis of the DEGs to find the biochemistry pathways which might be involved in the occurrence and development of ovarian cancer. DAVID [18] was used to perform the KEGG pathway enrichment analysis with the p-value < 0.05 and gene count > 2.
Materials and methods
Data source
The gene expression profiles of GSE14407 which was contributed by Bowen, N.J., et al. [13] were obtained from National Center of Biotechnology Information (NCBI) Gene Expression Omnibus (GEO) database (http://www. /geo/). The platform of the GPL570 ([HGU133_Plus_2] Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array) was applied in the expression array. The datasets available in this analysis contained 24 samples, including 12 ovarian cancer samples and 12 controls. These data (CEL form) and annotation files were downloaded for further analysis.
Protein-protein interaction network construction(PPI)
Since proteins seldom perform their functions in isolation, it is important to understand the interaction of these proteins by studying larger functional groups of proteins [19]. In this study, the STRING online tools [20] were used to analyze the PPIs of the DEGs with the cut-off criterion of combined score > 0.4. The relationships of the nodes degree≤5 were abandoned, then the Cytoscape software was used to construct the network [21]. Form the previous study, most obtained PPI networks obeyed the scale-freeattribution [22]. So the node degree of the network was analyzed and used to obtain the hub protein in the PPI network. The node degree≥30 were selected as the threshold.
Vehicle(塑形剂) 饲养方法一: APAP(对乙酰氨基酚) 400mg/Kg
Vehicle(塑形剂)
48h
APAP(对乙酰氨基酚) 600mg/Kg
饲养方法二:
Vehicle(塑形剂)
APAP(对乙酰氨基酚) 400mg/Kg
收集血浆、肝脏组织 2h 4h 8h 12h 24h 48h
Vehicle(塑形剂) 饲养方法三: APAP(对乙酰氨基酚) 400mg/Kg
Identification of DEGs
After obtaining the raw data, the RMA (Robust Multiarray Average) method [14] of the R software [15] was used to perform quartile data normalization, then the t test methods of the Limma package [16] was used to identify DEGs. Values of |log Fold Change (FC)| > 2.0 and p-value < 0.05 were selected as the cut-off criteria.
生物信息学相关知识 进期学习汇报
在小鼠对乙酰氨基酚肝毒性耐受模型中基因表达的变化分析
2014年发表在《Toxicology and Applied Pharmacology》
《应用毒理学和药理学》杂志 2013年影响因子:3.975
Dosing regimen 1: Following overnight fast, mice were treated with APAP (400 mg/kg) in 50% propylene glycol or vehicle; then, 48 h later, APAP and vehicle pretreated animals were treated with either APAP (600 mg/kg) in 50% propylene glycol or vehicle (5 mL/kg i.p.). Liver and plasma were collected 4 or 24 h later. Dosing regimen 2: Following overnight fast, mice were treated with APAP (400mg/kg) in 50% propylene glycol or vehicle (5mL/kgi.p.). Liver and plasma were collected 2, 4, 8, 12, 24 and 48 h later. Dosing regimen 3: Following overnight fast, mice were treated with APAP (400 mg/kg) in 50% propylene glycol or vehicle (5 mL/kg i.p.). To block compensatory hepatocyte proliferation, 2 mg/kg colchicine or vehicle (saline; 5 mL/kg i.p.) was given 24 and 49 h later. A second dose of APAP (600 mg/kg) or vehicle (50% propylene glycol, 5 mL/kg i.p.) was administered 48 h after the initial APAP dose. Plasma and livers were collected 24 h after the second dose of APAP.
(A) VV24 (B) AV24 (C) VA24 (D) AA24
肝小叶中央区着重染色
Vehicle(塑形剂) 饲养方法三: APAP(对乙酰氨基酚) 400mg/Kg
48 h
Vehicle(塑形剂) APAP(对乙酰氨基酚) 600mg/Kg
阻止肝细胞代偿性增生 24h及49h分别进行干预
Network module analysis of the ovary cancer
The nodes and edges of the PPI network were so complicate that we need to conduct the enrichment analysis using the ClusterONE Cytoscape plug-in [23]. Minimum size >5 and minimum density < 0.05 were the parameters before running the ClusterONE to disclose the enriched functional modules of the PPI network. We also performed the GO (gene ontology) functional enrichment analysis of the module genes to analyze the gene function in the molecule level. Furthermore, the best enriched module was performed KEGG pathway enrichment analysis using DAVID [18].
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