生物信息学研究生ppt课件
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《生物信息学》课件
生物信息学的重要性
解释生物信息学在生物科学 研究、药物开发和医学诊断 中的重要作用。
生物信息学的发展历程
1
计算机技术的进步
描述计算机技术的不断发展为生物信息学提供了强大的工具和平台。
2
基因测序技术的突破
介绍基因测序技术的革命性进步，推动了生物信息学的发展。
3
开放数据共享
解释开放数据共享促进了生物信息学研究的合作和创新。
生物信息学的基本原理
1 序列比对
2 基因功能注释
3 数据挖掘和机器学习
阐述序列比对在生物信息 学中的核心作用，用于识 别相似的DNA、RNA和蛋 白质序列。
描述基因功能注释的流程， 用于理解基因的功能和作 用。
介绍数据挖掘和机器学习 在生物信息学中的应用， 用于发现生物学模式和预 测结构。
生物信息学的未来发展趋势
技术革新
预测未来生物信息学将受益于技 术的不断革新，如人工智能、大 数据和基因编辑。
研究领域拓展
探索生物信息学在新兴领域，如 单细胞测序和微生物组学中的应 用潜力。
多学科融合
强调生物信息学将与其他学科， 如人类基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组学和系统生物学， 进行深入交叉。
《生物信息学》PPT课件
欢迎来到《生物信息学》PPT课件。本课程将带您了解生物信息学的定义、应 用、发展历程、基本原理和未来发展趋势。
导入生物信息学
什么是生物信息学
介绍生物信息学是一门跨学 科领域，结合了生物学和计 算机科学的知识，用于解析 和研究生物信息。
生物信息学的应用领域
探索生物信息学在基因组学、 蛋白质组学、转录组学等领 域的广泛应用。
生物信息学概述(共59张PPT)精选全文完整版
蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
2024/11/11
生命体系千姿百 态的变化
维持生命活 动的机器
9
第一部遗传密码已被破译，但对密码的转录过程还不清楚，对大多
数DNA非编码区域的功能还知之甚少
对于第二部密码，目前则只能用统计学的方法进行分析。破译“第
二遗传密码”：即折叠密码（folding code），从蛋白质的一级结构
Rickettsia prowazekii
Helicobacter pylori
Buchnerasp. APS
Escherichia coli大南芥
Thermotoga maritima
Thermoplasma acidophilum
mouse
Caenorhabitis elegans
以基因组计划的实施为标志的基因组时代（1990年至2001年）是生
物信息学成为一个较完整的新兴学科并得到高速发展的时期。这一 时期生物信息学确立了自身的研究领域和学科特征，成为生命科学 的热点学科和重要前沿领域之一。
这一阶段的主要成就包括大分子序列以及表达序列标签 （ expressed sequence tag，EST）数据库的高速发展、BLAST（ basic local alignment search tool）和FASTA（fast alignment）等工具软件的研制和相应新算法的提出、基因的寻 找与识别、电子克隆（in silico cloning）技术等，大大提高
细胞质（线粒体、叶绿体） 基因组DNA
人类基因组：3.2×109 bp 18
人类自然科学史上的 3 大计划
曼哈顿原子 弹计划
阿波罗登月 计划
人类基因组计划
生物信息学课堂ppt课件
它是一门理论概念与实践应用并重的学科 ❖ bioinformatics这一名词在1991年左右才在文献中出现，还
只是出现在电子出版物的文本中。
5
产生 生物信息学的
❖ ２０世纪后期，生物科学技术迅猛发展，无论从数量上还是从质量上都 极大地丰富了生物科学的数据资源。数据资源的急剧膨胀迫使人们寻求 一种强有力的工具去组织这些数据，以利于储存、加工和进一步利用。 而海量的生物学数据中必然蕴含着重要的生物学规律，这些规律将是解 释生命之谜的关键，人们同样需要一种强有力的工具来协助人脑完成对 这些数据的分析工作。
❖ 基因组时代--基因寻找和识别、网络数据库系统的 建立、交互界面的开发；
❖ 后基因组时代--大规模基因组分析、蛋白质组分析。
8
重要性 生物信息学的
❖ 生物信息学不仅是一门学科，更是一种重要的研究开发工具。 ❖ 从科学的角度来讲，生物信息学是一门研究生物和生物相关
系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物 信息学的计算处理，人们才能从众多分散的生物学观测数据 中获得对生命运行机制的系统理解。 ❖ 从工具的角度来讲，生物信息学几乎是今后所有生物（医药） 研究开发所必需的工具。只有根据生物信息学对大量数据资 料进行分析后，人们才能选择该领域正确的研发方向。 ❖ 生物信息学不仅具有重大的科学意义，而且具有巨大的经济 效益。它的许多研究成果可以较快地产业化，成为价值很高 的产品。
分析(主要研究内容) 应用(多个领域)
主要由数据库、计算机网络和应用软件三大部分构成
2
定义
❖ 收集、维护、传播、分析以及利用在分子生物学研究中获得的大量数据。
生物信息学（bioinformatics）是生物学与计算机科学以及应用数学等学
只是出现在电子出版物的文本中。
5
产生 生物信息学的
❖ ２０世纪后期，生物科学技术迅猛发展，无论从数量上还是从质量上都 极大地丰富了生物科学的数据资源。数据资源的急剧膨胀迫使人们寻求 一种强有力的工具去组织这些数据，以利于储存、加工和进一步利用。 而海量的生物学数据中必然蕴含着重要的生物学规律，这些规律将是解 释生命之谜的关键，人们同样需要一种强有力的工具来协助人脑完成对 这些数据的分析工作。
❖ 基因组时代--基因寻找和识别、网络数据库系统的 建立、交互界面的开发；
❖ 后基因组时代--大规模基因组分析、蛋白质组分析。
8
重要性 生物信息学的
❖ 生物信息学不仅是一门学科，更是一种重要的研究开发工具。 ❖ 从科学的角度来讲，生物信息学是一门研究生物和生物相关
系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物 信息学的计算处理，人们才能从众多分散的生物学观测数据 中获得对生命运行机制的系统理解。 ❖ 从工具的角度来讲，生物信息学几乎是今后所有生物（医药） 研究开发所必需的工具。只有根据生物信息学对大量数据资 料进行分析后，人们才能选择该领域正确的研发方向。 ❖ 生物信息学不仅具有重大的科学意义，而且具有巨大的经济 效益。它的许多研究成果可以较快地产业化，成为价值很高 的产品。
分析(主要研究内容) 应用(多个领域)
主要由数据库、计算机网络和应用软件三大部分构成
2
定义
❖ 收集、维护、传播、分析以及利用在分子生物学研究中获得的大量数据。
生物信息学（bioinformatics）是生物学与计算机科学以及应用数学等学
生物信息学PPT课件
生物信息学在农业研究中的应用
1 2 3
作物育种
生物信息学可以通过基因组学手段分析作物的遗 传变异，为作物育种提供重要的遗传资源。
转基因作物研究
通过生物信息学分析，可以了解转基因作物的基 因表达和性状变化，为转基因作物的研发和应用 提供支持。
农业环境监测
生物信息学可以帮助研究人员监测农业环境中的 微生物群落、土壤质量等指标，为农业生产提供 科学依据。
特点
生物信息学具有数据密集、技术依赖、多学科交叉、应用广泛等特点。
生物信息学的重要性
促进生命科学研究
提高疾病诊断和治疗水平
生物信息学为生命科学研究提供了强 大的数据分析和挖掘工具，有助于深 入揭示生命现象的本质和规律。
生物信息学在疾病诊断和治疗方面具 有重要作用，通过对基因组、蛋白质 组等数据的分析，有助于实现个体化 精准医疗。
03 生物信息学技术与方法
基因组测序技术
基因组测序技术概述
基因组测序是生物信息学中的一项关键技术，它能够测定生物体的 全部基因序列，为后续的基因组学研究提供基础数据。
测序原理
基因组测序主要基于下一代测序技术，如高通量测序和单分子测序， 通过这些技术可以快速、准确地测定生物体的基因序列。
测序应用
基因组测序在医学、农业、生物多样性等多个领域都有广泛应用，如 疾病诊断、药物研发、作物育种等。
生物信息学ppt课件
目录
• 生物信息学概述 • 生物信息学的主要研究领域 • 生物信息学技术与方法 • 生物信息学的应用前景 • 生物信息学的挑战与展望 • 案例分析
01 生物信息学概述
定义与特点
定义
生物信息学是一门跨学科的学科，它利用计算机科学、数学和工程学的原理、 技术和方法，对生物学数据进行分析、解释和利用，以解决生物学问题。
《生物信息学概论A》课件
PART 06
生物信息学的未来发展与 挑战
新兴技术与应用领域
人工智能与机器学习
在生物信息学中应用人工智能和机器学习技术，实现对基因组、 蛋白质组等复杂数据的自动化分析和解读。
纳米技术与合成生物学
结合纳米技术，实现更精准的基因编辑、药物输送和疾病诊断。
临床信息学
利用生物信息学技术，实现精准医疗和个性化治疗，提高疾病诊断 和治疗的效果。
包括电泳、色谱等分离技术，可以将复杂的蛋白质混合物分离成单一组分。
蛋白质鉴定技术
主要依赖于质谱技术，通过将蛋白质消化成肽段，然后对这些肽段进行质谱分析，从而确定蛋白质的序列。
蛋白质组学在药物研发中的应用
疾病标记物寻找
通过比较正常和疾病状态下的蛋白质表达谱，可以发现与疾病相关 的标记物，用于疾病的早期诊断和治疗监测。
药物靶点发现
通过对蛋白质相互作用的研究，可以发现新的药物靶点，为新药研 发提供新的思路和方向。
药物作用机制研究
通过研究药物对蛋白质表达和功能的影响，可以深入了解药物的作用 机制，为药物优化提供依据。
PART 04
生物信息学数据库
数据库的种类与用途
基因组数据库
存储基因组序列数据，用于基因识别、基因定位和基因功能研究。
它涉及到多个领域，如分子生物学、 遗传学、系统生物学、进化生物学等 ，旨在揭示生物现象背后的数据规律 和机制。
生物信息学的发展历程
20世纪70年代
随着人类基因组计划的启动，生物信息学开始萌芽。
20世纪90年代
随着计算机技术和互联网的发展，生物信息学迅速发 展壮大。
21世纪初
随着大数据和人工智能技术的兴起，生物信息学进入 了一个新的发展阶段。
生物信息学课件PPT
12
递归(Recursion)
• 在计算机程序设计中如何理解F(x)=ax+b • 编程计算N！ f(n) = n*f(n-1) n>1 • 编程计算斐波那契数列
1, 1, 2, 3, 5, 8 ...... n
f(n) = f(n-1)+f(n-2) n>2
2021/3/10
13
动态规划
• 问：斐波那契数列当n=5时，结果是多少？ x=50呢？x=100呢？
• 数据是信息的载体，信息是数据的目的
“我有一个好想法，不过只可意会不可言传”
• 数据本身没有价值
• 用户不同，数据和信息的划分也不同
• 数据和信息可以相互转化
2021/3/10
4
What is Data?
10535185574 雨认会不天我为明下
0100100101001100 0110111101110110 0110010101011001 0110111101110101
简介
• 生物信息学（Bioinformatics）是20世纪80 年代末随着人类基因组计划的启动而兴起 的一门新型交叉学科，它体现了生物学、 计算机科学、数学、物理学等学科间的渗 透与融合。
• 生物信息学通过对生物学实验数据的获取、 加工、存储、检索与分析，达到揭示数据 所蕴含的生物学意义从而解读生命活动规 律的目的。
残基序列所占比例的大小
• 序列比对定义
序列比对(Sequence Alignment)就是运用某种特定的算法，找出两个或多个 序列之间的最大匹配碱基数
2021/3/10
11
动态规划与序列比对
• 基因组数据库保存了海量的原始数据(Raw Data), 人类基因有接近30亿个碱基对。为了查遍所有数 据并找到其中有意义的关系，我们便需要依赖于 高效的计算机科学字符串算法。
BIO-MASS研究生生物信息学课件01
10
Electrospray Source Diagram
11
What is Electrospray?
Electrospray, as the name implies, uses electricity instead of gas to form the droplets.
12
Animation of the electrospray process
6
Components of any Mass Spectrometer
Atmosphere Vacuum System Sample Inlet Ionisation Method Mass Analyser Detector Data System
7
Common Ionisation Methods
M 1 ( m nm ' ) / n M 2 [ m ( n 1) m' ] /( n 1)
16
电荷简化算法和软 件将多电荷层转换 为代表实际蛋白质 质量的谱图
17
Principle of MALDI-TOF
peptide mixture embedded in light absorbing chemicals (matrix) pulsed UV or IR laser (3-4 ns) detector
20
MALDI-TOF device
21
Photo of MALDI-TOF
ultraflex II & ultraflex II TOF/TOF
http://www.bdal.de
22
2D-PAGE/MALDI-TOF
23
生物信息学课件
基因组组装与注释
基因组组装
01
基因组组装是将测序得到的碎片组装成一个完整的基因组序列
。
基因组注释
02
基因组注释是对基因组序列进行分析，识别出基因和其他功能
元件。
基因组组装与注释的重要性
03
基因组组装与注释是理解基因组结构和功能的基础，对于研究
生物进化、疾病发生和治疗具有重要意义。
03
生物信息学应用
• 详细描述：单基因遗传病通常是由单个基因的突变引起的，这些突变可能是显性或隐性。在研究中，生物信息 学家可以通过对患者的基因组进行测序和分析，识别与疾病相关的基因变异。他们还可以通过比较健康个体的 基因组与患病个体的基因组，发现差异并确定导致疾病的特定突变。此外，生物信息学家还可以使用计算机模 型和算法来模拟基因组变异的影响，并预测其对蛋白质功能和细胞过程的影响。这些信息有助于医生和研究人 员更好地理解疾病的病因、病理生理机制以及潜在的治疗方法。
THANK YOU
数据库建设
研究如何建立和维护生物信息学数据库， 包括数据库设计、数据存储和管理、数据 查询和可视化等技术。
02
生物信息学基础
遗传密码子
遗传密码子的定义
遗传密码子是DNA和RNA中携带遗传信息的序列 。
遗传密码子的特点
遗传密码子具有方向性、连续性、通用性和简并 性。
遗传密码子的破译
科学家们通过研究基因组序列，逐渐破译了遗传 密码子的秘密。
以单分子DNA测序为主要技术，具有读取长度长、准确率高、速度快等优点，但设备昂贵且维护成本 高。
生物信息学数据库
1 2 3
NCBI
美国国立生物技术信息中心，提供生物医学相关 信息和数据，包括基因组测序数据、基因表达谱 数据等。
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生物信息学
整理课件
1
翻译题：
◦ NCBI Map view ◦ UCSC ◦ Ensembl ◦ SCOP ◦ KEGG
（http://www.genome.ad.jp/kegg/） ◦ Reactome（/） ◦ DIP（/）
整理课件
16
主要表现在：
◦ PAM打分矩阵模型 ◦ Needleman—Wunsch全局序列比对的动态规划算法 ◦ Smith—Waterman局部比对算法 ◦ 建立在序列比对基础之上的BLAST和FASTA进行数据库
搜索方法
◦ 发展了生物序列信息分析方法：生物统计方法
基因组中CC含量的统计分析 基因替换与突变的替换模式研究中的Jukes—Cantor模型 Kimura的双参数模型
◦ 进行基因数据分析方面的研究
◦ 基于距离或特征系统发生分析方法以进行基因组的分子 进化等
整理课件
17
所起的作用
◦ 为高度自动化大规模测序、基因数据的 提取、序列片断的拼接、新基因的发现 提供了技术支撑，并为HGP顺利实施 奠定了基础。
整理课件
18
(2)基因组时代
时期：介于20世纪80年代末(标志是HGP启动)至 2003年的HGP顺利完成。
DNA分子数据提取技术得到了较快的发展，涌现出 海量的生物分子数据。
充分利用这些数据，通过分析，挖掘这些数据的内 涵，获得对人类有用的遗传信息、进化信息及功能 相关的结构信息，造福于人类社会，这是后基因组 时代的核心内容之一，同时也是生物信息学的全部 内涵。
◦ 前基因组时代 ◦ 基因组时代 ◦ 后基因组时代。
整理课件
14
(1)前基因组时代
时期：介于20世纪50年代末至80年代末(标志是 HGP启动)
这一时期也是早期生物信息学研究方法逐步形成 阶段。
生物信息学的早期研究仅限于利用数学模型、统 计学方法和计算机处理宏观生物分子数据，
作用的领域主要是生物遗传和进化信息处理，如 基因签名、DNA克隆、DNA分子序列比对以解 决基因同源性问题、分子生物数据存储和数据库 建立等。
DNA 核酸序列
蛋白质 氨基酸序列
蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
生命体系千姿 百态的变化
维持生命活 动的机器
生物分子数据及其关系
整理课件
12
三、产生的背景
生物信息学的产生最早可以追溯至20世纪50年代末 期计算机在生物学中的应用。
随着计算机技术的快速发展，使得科学和工程技术 的研究手段在过去的实验方法和理论方法的基础上。 有了第三种研究手段，即科学计算方法。
通过比较来自于不同种 属的同源蛋白质，即直 系同源蛋白质，可以分 析蛋白质甚至种属之间 的系统发生关系，推测 它们共同的祖先蛋白质。
整理课件
10
生物分子数据类型
DNA序列数据
最基本
生
蛋白质序列数据
物
分
子
生物分子结构数据
信
息
生物分子功能数据
整理课件
直 观
复杂
11
பைடு நூலகம் 第一部 遗传密码
第二部 遗传密码？
8
2.蛋白质的结构信息
• 蛋白质功能取决于蛋白质的空间结构
• 蛋白质结构决定于蛋白质的序列（这是 目前基本共认的假设），蛋白质结构的 信息隐含在蛋白质序列之中。
整理课件
9
3. DNA分子和蛋白质分子 都含有进化信息
通过比较相似的蛋白质 序列，如肌红蛋白和血 红蛋白，可以发现由于 基因复制而产生的分子 进化证据。
整理课件
6
DNA通过自我复制，在生物体的繁衍过 程中传递遗传信息
基因通过转录和翻译，使遗传信息在生物 个体中得以表达，并使后代表现出与亲代 相似的生物性状。
基因控制着蛋白质的合成
转录
DNA
翻译
RNA
蛋白 质
整理课件
7
基因的DNA序列
对
遗
应
传
关
密
系
码
蛋白质序列
DNA
前体RNA mRNA
多肽链 整理课件
整理课件
15
随着DNA分子提取和DNA分子测序技术的快速 发展以及分子生物数据量的不断扩大。
◦ 1985年Mullis K提出聚合酶链式反应(PCR)的DNA提 取技术。
◦ 20 世纪80年代初Sanger F提出链终止法(chain termination Method)的DNA测序技术。
生物信息学逐步形成了自身的一些基本理论、方 法、模型和软件体系
这是生物信息学真正兴起并形成了一门多学科的 交叉、边缘学科。
生物信息学在HGP实施过程中起到了非常重要的 作用，从高度自动化的大规模测序、DNA分子数 据的获取与分析处理、序列片断的拼接、新基因 的发现、基因组结构与功能预测到基因组进化等 研究的各个环节都与生物信息学密不可分，为 HGP的顺利完成奠定了技术支撑。
整理课件
3
二、生物信息学主要研究两种信息载体 DNA分子 蛋白质分子
整理课件
4
生物分子至少携带着三种信息
◦ 遗传信息 ◦ 与功能相关的结构信息 ◦ 进化信息
整理课件
5
1.遗传信息
遗传信息的载体主要是DNA
控制生物体性状的基因是一系列DNA片段
生物体生长发育的本质就是遗传信息的传递和 表达
整理课件
2
生物信息学概述
一、定义
生物信息学是在生命科学的研究中,以计算机为 工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
美国人类基因组计划实施五年后的总结报告中， 对生物信息学作了以下定义：
生物信息学是一门交叉科学,它包含了生物信息 的获取、处理、存储、分发、分析和解释等在 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,来阐明和理解大量数据所包 含的生物学意义。
整理课件
19
发展：
前基因组时代的一些研究方法得到了继续发展 和完善
还发展了诸如网络模型(Network Model)方 法和基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model ，HMM)的机器学习方法。
基因组间关联程度分析及结构分析预测方面的 研究。
整理课件
20
(3)后基因组时代
时期：自2003年HGP完成开始 随着HGP的胜利完成及各种DNA分子数据库的建立，
科学计算方法是借助于已有实验数据，通过分析、 挖掘其内在的规律性，以达到对研究对象的认识。
通过科学计算来研究和发现其内在的规律的成本远 低于实验成本。
生物信息学的产生是现代科学技术在生物分子学中 应用的必然结果。
整理课件
13
四、生物信息学的发展
生物信息学的发展过程与基因组学研究密切相关， 大致可分为三个阶段，
整理课件
1
翻译题：
◦ NCBI Map view ◦ UCSC ◦ Ensembl ◦ SCOP ◦ KEGG
（http://www.genome.ad.jp/kegg/） ◦ Reactome（/） ◦ DIP（/）
整理课件
16
主要表现在：
◦ PAM打分矩阵模型 ◦ Needleman—Wunsch全局序列比对的动态规划算法 ◦ Smith—Waterman局部比对算法 ◦ 建立在序列比对基础之上的BLAST和FASTA进行数据库
搜索方法
◦ 发展了生物序列信息分析方法：生物统计方法
基因组中CC含量的统计分析 基因替换与突变的替换模式研究中的Jukes—Cantor模型 Kimura的双参数模型
◦ 进行基因数据分析方面的研究
◦ 基于距离或特征系统发生分析方法以进行基因组的分子 进化等
整理课件
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所起的作用
◦ 为高度自动化大规模测序、基因数据的 提取、序列片断的拼接、新基因的发现 提供了技术支撑，并为HGP顺利实施 奠定了基础。
整理课件
18
(2)基因组时代
时期：介于20世纪80年代末(标志是HGP启动)至 2003年的HGP顺利完成。
DNA分子数据提取技术得到了较快的发展，涌现出 海量的生物分子数据。
充分利用这些数据，通过分析，挖掘这些数据的内 涵，获得对人类有用的遗传信息、进化信息及功能 相关的结构信息，造福于人类社会，这是后基因组 时代的核心内容之一，同时也是生物信息学的全部 内涵。
◦ 前基因组时代 ◦ 基因组时代 ◦ 后基因组时代。
整理课件
14
(1)前基因组时代
时期：介于20世纪50年代末至80年代末(标志是 HGP启动)
这一时期也是早期生物信息学研究方法逐步形成 阶段。
生物信息学的早期研究仅限于利用数学模型、统 计学方法和计算机处理宏观生物分子数据，
作用的领域主要是生物遗传和进化信息处理，如 基因签名、DNA克隆、DNA分子序列比对以解 决基因同源性问题、分子生物数据存储和数据库 建立等。
DNA 核酸序列
蛋白质 氨基酸序列
蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
生命体系千姿 百态的变化
维持生命活 动的机器
生物分子数据及其关系
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12
三、产生的背景
生物信息学的产生最早可以追溯至20世纪50年代末 期计算机在生物学中的应用。
随着计算机技术的快速发展，使得科学和工程技术 的研究手段在过去的实验方法和理论方法的基础上。 有了第三种研究手段，即科学计算方法。
通过比较来自于不同种 属的同源蛋白质，即直 系同源蛋白质，可以分 析蛋白质甚至种属之间 的系统发生关系，推测 它们共同的祖先蛋白质。
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10
生物分子数据类型
DNA序列数据
最基本
生
蛋白质序列数据
物
分
子
生物分子结构数据
信
息
生物分子功能数据
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直 观
复杂
11
பைடு நூலகம் 第一部 遗传密码
第二部 遗传密码？
8
2.蛋白质的结构信息
• 蛋白质功能取决于蛋白质的空间结构
• 蛋白质结构决定于蛋白质的序列（这是 目前基本共认的假设），蛋白质结构的 信息隐含在蛋白质序列之中。
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9
3. DNA分子和蛋白质分子 都含有进化信息
通过比较相似的蛋白质 序列，如肌红蛋白和血 红蛋白，可以发现由于 基因复制而产生的分子 进化证据。
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6
DNA通过自我复制，在生物体的繁衍过 程中传递遗传信息
基因通过转录和翻译，使遗传信息在生物 个体中得以表达，并使后代表现出与亲代 相似的生物性状。
基因控制着蛋白质的合成
转录
DNA
翻译
RNA
蛋白 质
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7
基因的DNA序列
对
遗
应
传
关
密
系
码
蛋白质序列
DNA
前体RNA mRNA
多肽链 整理课件
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15
随着DNA分子提取和DNA分子测序技术的快速 发展以及分子生物数据量的不断扩大。
◦ 1985年Mullis K提出聚合酶链式反应(PCR)的DNA提 取技术。
◦ 20 世纪80年代初Sanger F提出链终止法(chain termination Method)的DNA测序技术。
生物信息学逐步形成了自身的一些基本理论、方 法、模型和软件体系
这是生物信息学真正兴起并形成了一门多学科的 交叉、边缘学科。
生物信息学在HGP实施过程中起到了非常重要的 作用，从高度自动化的大规模测序、DNA分子数 据的获取与分析处理、序列片断的拼接、新基因 的发现、基因组结构与功能预测到基因组进化等 研究的各个环节都与生物信息学密不可分，为 HGP的顺利完成奠定了技术支撑。
整理课件
3
二、生物信息学主要研究两种信息载体 DNA分子 蛋白质分子
整理课件
4
生物分子至少携带着三种信息
◦ 遗传信息 ◦ 与功能相关的结构信息 ◦ 进化信息
整理课件
5
1.遗传信息
遗传信息的载体主要是DNA
控制生物体性状的基因是一系列DNA片段
生物体生长发育的本质就是遗传信息的传递和 表达
整理课件
2
生物信息学概述
一、定义
生物信息学是在生命科学的研究中,以计算机为 工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
美国人类基因组计划实施五年后的总结报告中， 对生物信息学作了以下定义：
生物信息学是一门交叉科学,它包含了生物信息 的获取、处理、存储、分发、分析和解释等在 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,来阐明和理解大量数据所包 含的生物学意义。
整理课件
19
发展：
前基因组时代的一些研究方法得到了继续发展 和完善
还发展了诸如网络模型(Network Model)方 法和基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model ，HMM)的机器学习方法。
基因组间关联程度分析及结构分析预测方面的 研究。
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(3)后基因组时代
时期：自2003年HGP完成开始 随着HGP的胜利完成及各种DNA分子数据库的建立，
科学计算方法是借助于已有实验数据，通过分析、 挖掘其内在的规律性，以达到对研究对象的认识。
通过科学计算来研究和发现其内在的规律的成本远 低于实验成本。
生物信息学的产生是现代科学技术在生物分子学中 应用的必然结果。
整理课件
13
四、生物信息学的发展
生物信息学的发展过程与基因组学研究密切相关， 大致可分为三个阶段，