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1、生物信息学,Bioinformatics,本章主要内容： 生物信息学学科发展简况 生物信息学研究内容 本课程主要内容,第一章 绪论,什么是生物信息学？ 信息科学领域和生命科学领域的一门新兴的、应用型交叉学科，它综合运用生物学、计算机科学和数学等多方面知识与方法，来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义，并应用于解决生命科学研究和生物技术相关产业中的各种问题。,生物信息学是信息科学领域和生命科学领域的一门新兴的、应用型交叉学科。,以计算机为主要工具，以大量生物数据库（500）和分析软件为基础 依赖于因特网 为人类揭示生命的奥秘提供了一条新的途径,生物信息学 (Bioinformatics) C
2、omputational biology Biology with computer,1991,DDBJ 核苷酸数据库,1986,GenBank 和 EMBL核苷酸数据库,1982,1、发展简况,SWISS-PROT蛋白质数据库,1986,国际人类基因组测序计划启动,1990,BLAST分析方法,1990,National Center for Biotechnology Information (NCBI) of National Institute of Health (NIH),1988,最先收集的是蛋白质序列 Margret Dayhoff 和她的同事 Protein sequence
3、 atlas,1960s,Protein Information Resource （PIR）,生物信息学学科的迅速发展在90年代,Human genome project (HGP) 10年时间完成了人类基因组草图（draft sequence),30亿个碱基对 对3万多个基因进行了注释,2、生物信息学基本方法和技术,建立生物数据库,各种公共数据库 本地化数据库,数据库检索,各种数据检索工具的开发和使用,Entrez 检索体系 BLAST 检索体系,生物大分子序列分析,Homologous sequence analysis（同源序列分析） Multiple sequence alignme
4、nt 多序列对位（对齐）排列 Evolution analysis（进化分析）,Phylogenetic prediction（系谱分析） 进化方式分析 进化位点分析 分析结果：Xa26家族进化模式,分析结果与XA26蛋白的功能相符合,PK,基因组分析,序列拼接 序列注释,基因功能、结构分析,蛋白质功能、结构分析 蛋白质三维结构预测 蛋白质修饰,统计模型,Hidden Markov model（HMM，隐马尔可夫模型） 基因识别和药物设计 Maximum likelihood model（最大似然模型） 序列进化分析,数学算法,自动序列拼接 外显子预测 同源序列比较,收集、整理、储存、加工、发
5、布和分析生物学数据,3、生物信息学的研究内容,发展新的数理和信息科学的技术和方法用于管理和分析生物数据,（生物工作者）,（数理和信息科学工作者）,4、生物信息学的应用,基础研究和教学,分子生物学研究的重要手段之一 生命科学的教学,药物开发,新药筛选 药靶设计 分子药理学研究,疾病诊断,利用疑难病症的病原DNA序列诊断疾病 遗传病,其他,环境监测 食品安全检测 海关检测,5、因特网的域名（domain name)规定,三级或四级域名 四级域名.三级域名.二级域名.顶级域名 华农一台名为bioinformatics 主机的域名 ,6、本课程主要内容,利用国际上共享的数据库和分析软件 检索数据库,序
6、列的结构和功能和分析 比较基因组学（comparative genomics）分析 物种进化分析,分析和解释实验数据（核苷酸和蛋白质序列）,文字数据的检索 序列（DNA、蛋白质）数据的检索 其他（三维结构、网络图等）数据的检索,7、上机操作,初步了解Internet上 的数据库和分析工具,Internet 上的自教课程 http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/Education http:/www.ebi.ac.uk/2can,21.,MRNLTN L EHL,L,LSD NKLTS TIPPS,22.,LFHLD,k,I V,r,LDLSR NFLSG ALPVD,23.,VGYLKQ I T,i,MDLSd N,H,FSG RIPYS,24.,IGQLQM L THLNLSA N,g,F,y,D SVPDS,25.,FGNLTG L QTLDISH NSISG TIPNY,26.,LANFTT L VSLNLSF NKLHG QIPEG,LxxLxx,L,xx,L,x,L,xx,NxLxG,xIPxx,XA26,-,LRR,u,7%,的氨基酸位点受到正向选择,u,大约,74,的正向选择位点位于,xxLxLxx,motif,Xa26,家族进化,点突变和正向选择点突变造成,Xa26,家族成员间差异主要原因,