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生物信息学和计算机技术在生物学研究中的应用
生物信息学和计算机技术在生物学研究中的应用随着科技发展，生物学研究不再依赖实验室中的手工操作和纸质记录，而是利用计算机技术进行高效、精确的数据处理和分析。
这就是生物信息学和计算机技术在生物学研究中的应用。
生物信息学是对生物学数据进行处理、存储和分析的学科。
生物信息学家使用计算机软件和数据库来分析生物学中的实验数据，从而获得新的科学发现。
生物信息学可以应用于基因序列、蛋白质结构、代谢通路、表观遗传学等方面的研究。
计算机技术是生物信息学的核心。
计算机技术能够大幅提高生物学实验的效率，例如，通过生物信息学分析可以得出某些特定的生物序列，这样就可以避免多次实验重复。
而且通过计算机处理的数据更加精确，数据的误差减少。
这进一步提高了实验结果的准确度。
生物信息学在基因的研究中起着重要的作用，因为基因是生物体遗传信息的载体。
通过生物信息学的方法，可以对基因进行序列分析，比如通过比对基因序列找出相关基因。
此外，基因比对可以丰富对基因背景的认识，同时也有利于研究不同世代的基因变化。
另外，生物信息学在蛋白质结构研究中也发挥了作用。
研究蛋白质结构的目的是了解这些分子如何进行生理作用，发现这些作用的机理后，我们就能够设计新的药物。
生物信息学可以通过多种方法分析蛋白质的结构，例如3D模拟和分子动力学模拟，进而寻找新的药物。
此外，生物信息学对代谢通路的研究也起着关键作用。
代谢通路是指细胞内各种化学反应的有序连续。
代谢通路有助于了解细胞并为药物研究提供基础。
利用生物信息学的方法可以确定代谢途径中关键酶，同时，可以快速预测代谢产物，这些预测结果能更好地回答“代谢产物的生成顺序如何”的问题。
最后，生物信息学的出现还可以更好地开展表观遗传学等方面的研究。
表观遗传学是指细胞基因的不同活性状态。
过去人们对表观遗传学的理解有限，但现在，生物信息学的方法被应用于表观遗传学中。
通过基因测序和生物信息学技术，我们现在可以更好地了解基因调节和染色质结构等方面的知识。
生物专业中的计算机技术应用研究
生物专业中的计算机技术应用研究在当今世界，计算机技术的影响已经渗透到了每个行业中。
生物专业也不例外，随着科学技术的发展，计算机技术的应用在生物学研究中变得越来越重要。
本文将深入探讨生物专业中计算机技术的应用研究。
一、计算机技术在生物信息学中的应用生物信息学在生命科学领域扮演着不可或缺的角色，它是一种数据分析技术，用于解析生物学数据量，包括基因组、转录组和蛋白质组。
计算机技术在生物信息学中的应用可以帮助生物学家在数据集中查找相关信息，还可以辅助设计实验和验证结果。
例如，生物学家使用生物信息学工具，如BLAST，来找到基因和蛋白质的匹配器，这可以帮助他们确定一个变异是否与疾病相关联。
此外，计算机技术可以帮助研究人员破解基因组序列并分析一些基因与疾病的关联以及在其之间可能产生的靶点药物等。
二、计算机技术在生物图像处理中的应用生物信息学不仅仅涉及到生物数据的分析，也涉及到从生物图像中提取信息的问题。
在这种情况下，计算机技术被用来分析图像并提取有用的数据。
例如，利用计算机技术，生物学家可以将舌下腺中的微小分子成分进行可视化，从而探究一种新的药物效应与抗体结合的现象，这在生物医学研究中非常重要。
通过数据的可视化和三维建模，研究人员能够更好地理解这种药物与抗体结合的过程，并确定最理想的治疗方案。
三、计算机技术在生物科学交互中的应用在当今科学界，相互之间的交互性越来越重要。
计算机技术使得生物学家可以更容易地共享和访问科学数据。
生物科学家利用计算机技术可以建立一个虚拟的实验室，这样他们就可以在全球各地与他人合作进行研究。
同时，生物学家也可以将实验室记录用计算机进行存档。
这样，其他研究者就可以更方便地使用它。
交互性这一概念也运用在了生物学模拟方面。
通过开发软件，模拟系统和算法与生物学家的实验室联系，可以更好地了解生命所涉及的分子之间的互动方式和同道中人的建议等等。
四、总结总的来说，计算机技术在生物专业中的应用已经成为了生物学研究中不可缺少的一部分，生物学家必须掌握现代计算机技术以便在他们的研究工作中更加灵活且高效利用数据。
计算机技术在生物技术中的应用
计算机技术在生物技术中的应用题目:计算机技术在生物技术中的应用摘要：随着计算机性能的不断提高、体积的不断缩小、使用的不断简化，网络的使用越来越方便，现在计算机技术已渗透到几乎所有的领域中。
有人说二十一世纪是生物技术的时代，自从进入二十一世纪以来世界各地的生物技术取得了巨大的发展，而由于计算机变得越来越强大先进，这让计算机可以为生物技术做更多人无法完成的工作。
然而，生物技术的发展也为计算机技术的发展提供强大的动力。
所以生物技术和计算机技术现如今已达到了一个相辅相成的地步。
本文主要介绍了计算机技术在分子生物学、生物医药技术等生物技术方面的应用，以及生物技术对计算机技术发展的推动。
关键词：计算机技术、分子生物学、基因工程、生物医学正文：计算机以其高速的计算功能、数值与逻辑计算功能以及存储记忆功能，广泛应用于科学计算、过程检测与控制、信息管理、计算机辅助系统等领域。
1、计算机技术在分子生物学中的应用计算机技术在基因作图与测序中的应用已随着分子生物学的发展显得越来越重要。
现在，世界上的分子生物学家们正在致力于有史以来最大的数据收集工作。
在国家、学校、研究所和企业所属的实验室中技术研究人员正在进行着从最低等的细菌到最高等的人的全部基因组的测定和序列测定作图工作，为的是发现对遗传信息具有经济价值的新的利用和开发途径。
到本世纪末时，分子生物学家们希望获得上万种生物的基因组序列。
这将是一个含有分布在地球上不同地方的众多植物、动物和微生物的进化“蓝图”的巨大数据库。
然而，它所产生的生物信息量是我们无法想象的，当然，也会是我们人类无法用笔、纸所能去管理与查阅的。
对于所产生的如此之大的生物信息量，我们只能通过计算机技术进行管理，以电子方式储存在分布于世界上不同国家和地区的数据库中。
收集、下载、管理和使用基因组信息将要求计算机技术和生物科学之间更加紧密地合作，同时也要求研究人员们在相关的物理学、数学、工程学、计算机科学、化学和分子生物学等领域进行全面培训。
计算机技术在生物学科的应用
计算机技术在生物学科的应用1.序列比对序列比对其意义是从核酸、氨基酸的层次来比较两个或两个以上符号序列的相似性或不相似性，进而推测其结构功能及进化上的联系。
研究序列相似性的目的是通过相似的序列得到相似的结构或功能，也可以通过序列的相似性判别序列之间的同源性，推测序列之间的进化关系。
序列比对是生物信息学的基础，非常重要。
序列比对中最基础的是双序列比对，双序列比较又分为全局序列比较和局部序列比较，这两种比较均可用动态程序设计方法有效解决。
在实际应用中，某些在生物学上有重要意义的相似性不是仅仅分析单条序列，只能通过将多个序列对比排列起来才能识别。
比如当面对许多不同生物但蛋白质功能相似时，我们可能想知道序列的哪些部分是相似的，哪些部分是不同的，进而分析蛋白质的结构和功能。
为获得这些信息，我们需要对这些序列进行多序列比对。
多重序列比对算法有动态规划算法、星形比对算法、树形比对算法、遗传算法、模拟退火算法、隐马尔可夫模型等，这些算法都可以通过计算机得以解决。
2.数据库搜索随着人类基因组计划的实施，实验数据急剧增加，数据的标准化和检验成为信息处理的第一步工作，并在此基础上建立数据库，存储和管理基因组信息。
这就需要借助计算机存储大量的生物学实验数据，通过对这些数据按一定功能分类整理，形成了数以百计的生物信息数据库，并要求有高效的程序对这些数据库进行查询，以此来满足生物学工作者的需要。
数据库包括一级数据库和二级数据库，一级数据库直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单的归类整理和注释；二级数据库是对基本数据进行分析、提炼加工后提取的有用信息。
分子生物学的三大核心数据库是GenBank核酸序列数据库，SWISS-PROT蛋白质序列数据库和PDB生物大分子结构数据库，这三大数据库为全世界分子生物学和医学研究人员了解生物分子信息的组织和结构，破译基因组信息提供了必要的支撑。
但是用传统的手工分析方法来处理数据显然已经无法跟上新时代的步伐，对于大量的实验结果必须利用计算机进行自动分析，以此来寻找数据之间存在的密切关系，并且用来解决实际中的问题。
计算机在生命科学中的应用总体上可分为下面五种类型
计算机在生命科学中的应用总体上可分为下面五种类型第一篇：计算机在生命科学中的应用总体上可分为下面五种类型计算机在生命科学中的应用总体上可分为下面五种类型(1)计算机在生命科学领域的数据采集。
实验数据的在线检测，如常规的温度、压力1pH值、溶氧浓度；生物医学中的葡萄糖浓度、脑电流等生物电信号；实验数据的离线检测，如蛋白质浓度、酶活；DNA、RNA等核酸浓度的测定，代谢中间产物等生物特性物质的检测，生物种群数目的统计等。
内于生物数据的量大面广，依靠传统的人工采集数据的方法已不能适应需要。
以往，在线检测生命科学的参数是相当困难的。
生物数据采集的需求促进了新型生物传感器的设计利研究的快速发展，利用生物物质和酶等生物分子之间作用产生的光、电、热、质量等可以定量的物质，进行数学定量，研究其相互之间的关系，通过计算机自动信号处理，来测定氨基酸、胆固醇、糖、AMP、维生素等的浓度。
利用这一原理，制成了各种酶电极、细胞电极、生物分子电极及其检测系统等。
对生物传感器要求其测量误差小、炎敏度高、响应快、信号转换快，因此生物传感器及生化测量仪器必然而要应用计算机技术，特别是进行大量数据的采集处理仪器，如色谱仪、质谱仪、核磁共振仪等中尤为重要。
(2)计算机对生命科学实验数据的处理。
这包括生命科学中各种实验数据的处理，生命科学数学模型的建立和求解，利用数学模型对实验的控制和实验监测，实验跟踪生物量、生物参数，以及生命科学和生物工程的实验设计包括最优化实验设计。
如将所测定的DNA序列对应的光谱数据进行整理和处理后确定核昔酸的位置；放射性示踪物在生物分子中的研究应用：利用汁算机校分子量大小或其他特性自动分离生物物质；利用计算机对少物工厂进行工艺优化设计，对实验测量值的误差自动分析处理等。
基因芯片技术是基因研究领域中一项非常重要和关键的实验技术，对该技术所产生的大量实验数据也必须采用计食机进行高效分析，从中获得基因研究的众多信息。
计算机技术在生物学中的应用
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计算机在生命科学中的应用
2.指数函数和数理函数
%数组的最大值/最小值 %数组的均值 %数组的中间值 %数组的方差/标准差
3.舍入和余数函数 fix %向 0 舍入 floor / ceil round mod sign 4.复数函数 abs conj imag / real complex(a,b) cross / dot %1.绝对值函数 2.复数取模 %共轭复数 %复数的虚部/实部 %生成一个以 a 为实部，b 为虚部的复数 %向量叉乘/点乘 %向负无穷/正无穷舍入 %向最接近的整数舍入，即四舍五入 %模数取余 %判断数组元素的正负，即 sign(x)=x ./ abs(x)
一、Matlab 常用运算符与操作符
1.运算符 1.1 数学运算符 = +/*/^ .* / .^ \// .\ / ./ ‘ / .’ : 1.2 关系运算符 ==① < / <= > / >= <> / ~= 1.3 逻辑运算符 && / &② || / | ~ 1.4 其他运算符 空格 / , . % () ‘‘ %分隔符 %1.小数点 2.struct 类型中寻址次级域名 %1.用于一行开始表示注释 2.用于字符串操作函数中表 示搜索 %1.强制优先级运算 2.数组寻址 %1.定义字符串 2.表示某些函数的输入参数 %逻辑与 %逻辑或 %否，逻辑非 %1.等于 2.判断是否相等 %小于/小于等于 %大于/大于等于 %1.不等于 2.判断是否不等 %1.赋值 2.定义 %加/减 %乘/幂 %数组乘法/数组乘方 %左除/右除 %数组左除/数组右除 %矩阵共轭转置/非共轭转置 %1.用于连续定义 2.做单下标时寻址全部数列
%虚数单位，即i = j = √−1 3.数据显示格式 【format 格式，变量表】 short %小数点后保留 4 位有效数字，最多不超过 7 位 long compact 4.操作命令 clc clear disp hold load / save whos 5.注释 1.“==”仅用于判定数组或矩阵相等，字符串类型比较请使用 strcmp 函数。 2.（1） “A&&B”将首先计算 A 的逻辑值，若 A 的逻辑值为假，则整个表达式的 值为假； （2）当 A 和 B 为同阶矩阵时，必须使用“&”逻辑运算符。 3.因为 i 和 j 为预定义变量， 推荐同学们在写循环程序时使用 n 或 k 作为变量控 制流程。 %清空命令窗口 %清空工作区中的变量 %显示变量或文字的内容 %图形保持命令 %加载指定文件的变量/保存内存变量 %详细列出工作空间的变量 %用 15 位数字表示 %显示变量之间没有空格
生命科学中的计算机辅助研究
生命科学中的计算机辅助研究生命科学是一门相对于其他科学领域而言比较新兴的学科，随着科技不断的发展，人们对于生命规律和生物系统的理解逐渐加深。
计算机科学则提供了一种新的方式来研究生命科学，即计算机辅助研究。
在这篇文章中，我们将深入探讨生命科学中的计算机辅助研究所涉及的技术及其应用。
一、计算机辅助生物信息学计算机辅助生物信息学，又称计算生物学，是应用计算机技术解决生物信息学问题的一门跨学科领域。
在计算生物学的发展过程中，生物序列分析和基因组学成为最热门的研究领域。
生物序列分析往往是指对于DNA和蛋白质等的序列进行分析，得到其中的信息；而基因组学则主要是研究生物体的基因组信息。
计算机算法、数据挖掘、人工智能等技术成为了计算生物学中最基本的工具。
对于生物信息学领域的研究，计算机能够从数据的角度提供更可靠的研究结果，并且这些结果可以迅速的被应用于实际的临床医学中。
比如基因测序技术，它已经被广泛地应用于实际的医学诊断当中。
二、三维生物结构的模拟和可视化显示生物分子如蛋白质、核酸分子等都是由原子组成的，它们之间的相互作用和结构都对于生命系统的正常运行和功能发挥至关重要。
而这种结构对于研究者而言，又是极其难以直观地理解的。
在这种情况下，计算机科学又一次提供了可能性，即三维生物结构的模拟和可视化显示技术。
随着计算机软件技术的不断发展，生物分子的三维结构模拟和可视化显示技术得到了广泛的应用。
比如，分子对接技术，它主要应用于药物开发过程中。
通过利用计算机模拟分子间的匹配情况，可以更加快速地开发出具有特定效果的药物。
三、蛋白质结构预测如今，人们对于蛋白质结构的预测也变得越来越关注。
蛋白质结构预测技术能够大大缩短制造新型蛋白质所需时间，并且为蛋白质功能设计在原子层面上提供了新的可能。
现有的蛋白质结构预测技术主要分为两类：基于序列的预测和基于结构的预测。
在基于序列的蛋白质结构预测中，计算机主要应用序列比对算法、模式识别算法来对蛋白质序列进行分析，并且根据分析结果来推断蛋白质的结构。
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第一章 绪 论
第一节 计算机在生命科学中的应用
一、应用现状
1、计算机在生命科学领域中的应用普遍，计算机 已广泛应用于微生物学、遗传学、生态学、医学、 人口学、药物动力学、生理学、分子生物学等领 域。
2、生物信息学、数值方法、数据模型化、最优化 实验设计等在生命科学中越来越显示出强有力的 作用。
生命科学问题的数量化 用生物物质制造计算机，解决计算机发
展存在的问题（存储和计算速度）。 DNA计算机 蛋白质计算机
2019年交大科技消息1
2019/1/30-“Science”发表了署名“中国 SARS分子流行病学协作课题组”的论文 “中国SARS流行期间SARS冠状病毒的分 子进化”
Bialek and Botstein propose incorporating mathematical and quantitative approaches into biological sciences curricula, not merely as prerequisite courses to be suffered as a rite of passage but as full-fledged components of the training of a contemporary scientist.
生物数学的分支学科较多，从生物学的应用 去划分，有数量分类学、数量遗传学、数量 生态学、数量生理学和生物力学等；
从研究使用的数学方法划分，又可分为生物 统计学、生物信息论、生物系统论、生物控 制论和生物方程等分支。
生物学
遗传学 生态学 生理学 生物动力学 生物分类学 等
生ห้องสมุดไป่ตู้数学
计算机
数学
统计学 线性代数 信息论 微分方程 概率论 积分变换等
蛋白质计算机利用分子内电子或质子的传 递、状态的变化等原理制备蛋白质晶片代 替现有芯片。
生物计算机的优点首先是体积小，存储的 信息量大。其次，这种电脑运算速度极快。 第三是最大限量的减少能耗，DNA电脑的 能耗，仅为普通电脑的十亿分之一。
生物数学
生物数学是生物学与数学之间的边缘学科。 它以数学方法研究和解决生物学问题，并对 与生物学有关的数学方法进行理论研究。
论文将2019/2019期间的SARS流行划分为 早、中、晚三期进行分析，揭开沙斯分子 流行病学之谜，破解了沙斯冠状病毒变异 和进化的规律。
主要内容
课题组完成了来自广东和香港的SARS发展各阶段的 24个病人的18株SARS冠状病毒及11份含病毒生物样 品的病毒基因组全序列测定，结合已经公开的其他 32条人类SARS冠状病毒及2条果子狸的SARS样冠状 病毒的基因组全序列进行生物信息学分析，研究 SARS冠状病毒在流行过程中的分子变异规律。
通过进化模型的计算获得了一系列关键的基础数据， 发现SARS冠状病毒基因组的中性突变率是稳定的， 认识到了SARS冠状病毒基因组各主要片段对于环境 选择压力的不同的响应及其与SARS流行过程的相关 性。
交大科技消息2
上海交大和中科院上海营养科学研究所协 作攻关，在试管中完成了DNA计算机的雏 形研制工作，在实验上把自动运行与表面 DNA计算结合到了一起。这在中国属首次， 相关论文已发表在中国《科学通报》49卷 第1期的英文版上。
主要内容
采用双色荧光标记对输入与输出分子进行 同时检测，用测序仪对自动运行过程进行 实时监测，用磁珠表面反应法固化反应提 高可控性操作技术等，以至最终在一定程 度上完成模拟电子计算机处理0、1信号的 功能
生物计算机
DNA计算机把二进制数翻译成遗传密码的 片段，每个片段就是一个链。对问题以新 的DNA编码形式加以解答。
生物数学的发展过程
1901——Pearson, “ 生物统计学杂志” 1920s——Rashevsky, Lotka, 生物方程、生物数
学模型 1940s——计算机产生，数量分类学、生物控制
论、信息论随之产生 1970s——数学的各项内容应用于生物学，包括
经典数学、应用数学 1990s——生物信息处理 2000s——计算生物学、生物数学复杂模型等
Galileo wrote that “the book of nature is written in the language of mathematics ”;
Nearly 400 years later,the fragmented teaching of science in our universities still leaves biology outside the quantitative and mathematical culture that has come to define the physical sciences and engineering.
SCIENCE VOL 303：6
FEBRUARY 2019
Introductory Science and Mathematics Education for 21st-Century Biologists
William Bialek and David Botstein
计算机在生命科学中的应用
讲述计算机在生命科学中应用的共性问题 具体内容：生命科学中的数值方法、生物
统计学、生命科学实验数据处理、生命科 学中的数学模型及其求解、生命科学实验 设计、生物信息学、生命科学中的常用软 件等几个部分。 主要应用MATLAB为计算工具。
课程教学安排
总学时：54学时 其中：课堂教学/32学时，上机练习/16学
时(生物楼三楼机房), 大作业/6学时 成绩评定：平时成绩50%，考试成绩50% 教材：《计算机在生命科学中的应用》 参考书籍：计算机数值方法、MATLAB、
生物统计学、回归分析、数学建模、生 物信息学等相关书籍
计算机与生命科学的结合
用计算机技术（数学方法）研究和解决 生命科学问题。