生物信息学
生物信息学的发展和研究内容
1、什么是生物信息学？
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。
采用数理和信息科学的理论、技术和方法， 分析生物学数据，研究生命现象的一门科学 以计算机为主要工具，以大量生物数据库和
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
3、生物信息学的基本方法和技术
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
3、生物信息学的基本方法和技 sequence analysis（同源序列分析） Multiple sequence alignment （多序列对位排列） Phylogenetic analysis（进化分析） 基因结构、功能分析
四级域名.三级域名.二级域名.顶级域名 我校一台名为bioinformatics主机：

4、生物信息学的研究内容
收集、整理、储存、加工、发布和 分析生物学数据
（生物工作者）
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
Mapping (ePCR)、Exon/Intron、Promoter、Regulatory regions……
蛋白质结构、功能分析
Motif、3-D structure、post-translational modification、interactions……
3、生物信息学的基本方法和技术
Towards a Paradigm Shift in Biology
Walter Gilbert, Nature 349 (1991) The new paradigm, now emerging, is that all “genes” will be known (in the sense of being resident in databases available electronically), and that the starting point of a biological investigation will be theoretical. An individual scientist will begin with a theoretical conjecture, only then turning to experiments to follow or to test that hypothesis.
Biology with computer
In vivo In vitro In silico
2、生物信息学发展简史
生物信息学学科的迅速发展在90年代
Human genome project (HGP)
Goals
1. identify all the approximately 20,000-25,000 genes in human DNA, 2. determine the sequences of the 3 billion chemical base pairs that make up human DNA, 3. store this information in databases, 4. improve tools for data analysis, 5. transfer related technologies to the private sector, 6. address the ethical, legal, and social issues (ELSI) that may arise from the project.
2、生物信息学发展简史
M. Dayhoff 开始收集蛋白质序列
Protein sequence atlas 1960s
Protein Information Resource （PIR）
“…the mother and father of bioinformatics…”
by David J. Lipman (Director of NCBI)
7、上机操作
初步了解Internet上的数据库和分析工具
自学课程 /Education
GenBank 和 EMBL核苷酸数据库 DDBJ 核苷酸数据库
1982 1986
2、生物信息学发展简史
SWISS-PROT蛋白质数据库 国家生物技术信息中心（NCBI） BLAST程序 生物信息学 (Bioinformatics) Computational biology 1986
1988 1990 1991
基因组分析 序列拼接 序列注释
3、生物信息学的基本方法和技术
统计概率模型
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
因特网的域名（domain name）规定
（数理和信息科学工作者）
5、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（Pharmaceutical Bioinformatics）
新药筛选
药靶设计 分子药理学研究
5、生物信息学的应用
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 (Metagenomics)
食品安全检测
海关检测
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
文字数据（文献）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
分析和解释实验数据（核苷酸和蛋白质序列）
序列数据的检索和分析
比较基因组学（comparative genomics） 进化分析