生物信息学绪论

第一章绪论1.1 什么是生物信息学?生物信息学是一门交叉学科。

它包含了生物信息的获取、管理、分析、解释和应用在内的所有方面。

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。

生物信息学主要有三个组成部分：建立可以存放和管理大量生物信息学数据的数据库；研究开发可用于有效分析与挖掘生物学数据的方法、算法和软件工具；使用这些工具去分析和解释不同类型的生物学数据，包括DNA、RNA和蛋白质序列、蛋白质结构、基因表达以及生化途径等。

生物信息学这个术语从20世纪90年代开始使用，最初主要指的是DNA、RNA 及蛋白质序列的数据管理和分析。

自从20世纪60年代就有了序列分析的计算机工具，但是那时并未引起人们很大的关注，直到测序技术的发展使GenBank之类的数据库中存放的序列数量出现了迅猛的增长。

现在该术语已扩展到几乎覆盖各种类型的生物学数据，如蛋白质结构、基因表达和蛋白质互作等。

1.2 生物信息学的发展历史生物信息学早期的研究对象主要限于DNA序列的存储和分析，而其最近的迅速发展主要缘于基因组计划及相关转录组、蛋白质组、代谢组、相互作用组等计划的实施和高通量生物实验技术的发展，使生物学实验数据出现了爆炸性增长。

生物信息学作为一门独立的学科只有近20年的历史，但事实上，与生物信息学相关的研究可以追溯到远至上世纪中期对蛋白质和DNA结构预测的模型研究。

1.3 生物信息学的主要研究领域、基本问题和方法目前的生物信息学研究，已从早期以数据库的建立和DNA序列分析为主的阶段，转移到后基因组学时代以比较基因组学（comparative genomics）、功能基因组学（functional genomics）和整合基因组学（integrative genomics）为中心的新阶段。

生物信息学的研究领域也迅速扩大。

生物信息学涉及生物学、计算机学、数学、统计学等多门学科，从事生物信息学研究的工作者或生物信息学家可以来自以上任何一个领域而侧重于生物信息学的不同方面。

生物信息学的概要摘要生物信息学是生物科学中一门新兴的前沿学科，本文主要阐述了生物信息学的概念、特点，研究内容和应用与发展前景。

关键词生物信息学发展前景前言2l 世纪是高科技发展的世纪，随着人类基因组计划的完成、遗传语言的破译、生物大分子的功能与结构研究，一门崭新的拥有巨大发展潜力的新的学科生物信息学悄然兴起并得以蓬勃发展。

生物信息学已成为分子生物学家和从事生物学研究和学习的科研人员、教师和学生的必备工具。

1生物信息学概述生物信息学( B i o i n f o r m a t i c s )是生物学、数学和计算机科学交叉所形成的一门新兴学科，它主要运用信息科学和计算机，手段通过数据分析和处理．揭示海量数据间的内在联系和生物学含义，进而提炼有用的生物学知识。

2生物信息学的最大特点一是数据库庞杂，仅人类基因组一项，就大约有3 ．0 ×l 0 个A、G、C、T构成：二是操作主要在网络环境中运行，通过网络强大的搜索功能实现数据储存、检索和分析；三是由于是一门由计算机技术、数学、生物学等多学科综合交叉产物．它的理论及内容尚在不断地完善与更新中。

3生物信息学的研究内容3.1基因组信息学分析生物信息学的重大目标在于理解生物数据和生命本质。

迄今为止真正掌握信息存储与表达规律的只有DNA上编码蛋白质的区域，即基因。

当前生物序列信息提取与分析主要集中在下几个方面：( 1 )新基因与基因新的功能的发现与鉴定。

( 2 )非编码区信息结构分析。

( 3 ) 编码区和非编码区的信息调控规律的研究。

3.2比较基因组学研究自 1 9 9 0年正式实施人类基因计划以来，现已有1 8个生物体的完整基因组测序完毕，约有 4 0个完整基因组正在被译当中，从而为分离一些人类遗传病的候选基因和预测一些新克隆的人类基因的功能提供有益的指导，生物体基因组研究为人类基因组提供大量的参考信息。

3.3蛋白质组信息学研究蛋白质是生物信息的重要组成部分，它具有自身特有的活动规律.。

生物信息学概论
生物信息学是一门生物学、计算机科学和统计学交叉的新兴学科，利
用计算机科学、统计学和生物学等领域的技术手段，研究生物学中的信息
问题。

生物信息学的发展得益于计算机技术的迅速发展和基因组学的大规
模进展，是推动生命科学发展和实现个性化医学的关键技术之一。

生物信息学的研究内容主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、
代谢组学、系统生物学和生物信息学软件等方面。

其中，基因组学是生物
信息学的核心内容，研究的是基因组的结构、功能和进化等问题。

转录组
学是研究基因的转录和表达的分子生物学学科，蛋白质组学是研究所有蛋
白质的表达和功能，代谢组学研究的是生物体内代谢产物的组成和代谢活动。

系统生物学则是研究生物体系统级的调控规律和功能。

生物信息学也是个充满挑战和机遇的领域。

生物物种之间的差异和基
因组的复杂性，给生物信息学的研究和应用带来了很大的挑战。

目前生物
信息学面临着数据管理、数据标准化、数据挖掘和信息整合等方面的挑战。

同时，在生物信息学应用中，还有重要的伦理和法律问题等等。

总之，生物信息学不仅是一个新兴专业，也是生命科学与计算机科学、统计学等交叉领域的典型代表，它将成为解决许多生命科学研究的重要工具，对医学、农业等领域的发展也将产生深远影响。

红河学院《生物信息学》课程教学大纲一、课程基本情况与说明（一）课程代码：（二）课程英文名称：bioinformatics（三）课程中文名称：生物信息学（四）授课对象：生物科学和生物技术专业本科生（五）开课单位：生命科学与技术学院（六）教材：1、生物技术专业：《生物信息学应用技术》，王禄山、高培基编，化学工业出版社，2008年2、生物科学专业：《生物信息学基础》，孙啸、陆祖宏、谢建明编，清华大学出版社，2005年（七）参考书目[1]《生物信息学》，DavidW.Mount著，钟扬等译，高等教育出版社，2003年[2]《基因组数据分析手册》，胡松年、薛庆中编，浙江大学出版社，2003年[3]《生物信息学中的计算机技术(Developing Bioinformatics Computer Skills)》，CynthiaGibas,Per Jambeck著，孙超等译，中国电力出版社，2002年[4]《生物信息学：基因和蛋白质分析的实用指南》，Andreas D. Baxevanis，Francis OuelletteB F著，李衍达、孙之荣等译，清华大学出版社，2000年[5]《生物信息学算法导论（An Introduction to Bioinformatics Algorithms ）》，琼斯，帕夫纳著，王翼飞等译，化学工业出版社，2007年（八）课程性质（五号宋体加粗）生物信息学是生命科学领域一门新兴的边缘学科，综合了生物学、计算机学、信息学、统计学等方面的知识。

该学科在学生掌握生物化学、遗传学、分子生物学以及计算机应用、高等数学等相关知识的基础上开设，属于生物类专业的专业课程（必修或选修）。

通过学习，学生能够加深对分子生物学和基因工程等课程的理解，并为进一步学习基因组学(genomics)和蛋白质组学(protemics) 奠定基础。

（九）教学目的1、给学生介绍生物信息学的主要内容以及未来可能的发展方向，为学生构建相关知识体系，开阔学生的视野，为将来进一步学习、科研打下基础。

生物信息学概论引言生物信息学是一个跨学科领域，综合了生物学、计算机科学和统计学的原理和方法。

它通过处理和分析大量的生物数据来解决生物学问题。

生物信息学在基因组学、蛋白质组学、代谢组学等领域都起着重要作用。

本文将介绍生物信息学的基本概念、技术和应用。

生物信息学的基本概念生物信息学的核心概念是将生物学数据与计算机科学和统计学方法相结合。

生物学数据可以包括基因序列、蛋白质结构、代谢通路等。

计算机科学和统计学方法则用于处理和分析这些数据。

生物信息学的目标是从生物学数据中提取有用的信息，从而加深对生物系统的理解。

生物信息学的基本任务包括生物数据的收集、存储、管理和分析。

生物数据的收集可以通过实验室技术如DNA测序、质谱分析等获得。

收集到的数据需要进行格式转换和标准化，以便于存储和分析。

存储和管理生物数据需要高效的数据库和文档管理系统。

生物数据的分析可以使用各种统计学和机器学习算法来识别生物学特征和解释生物学现象。

生物信息学的技术和工具生物信息学使用了许多技术和工具来处理和分析生物学数据。

以下是一些常见的生物信息学技术和工具：1. 基因组学分析基因组学分析是生物信息学的重要领域之一。

它主要研究基因组的结构和功能。

常用的基因组学分析技术包括基因组序列比对、基因预测、基因表达分析等。

常用的基因组学工具包括BLAST、GeneMark、TopHat等。

2. 蛋白质组学分析蛋白质组学分析研究蛋白质的结构和功能。

它可以通过质谱分析等技术来识别和鉴定蛋白质。

常用的蛋白质组学工具包括MASCOT、Proteome Discoverer等。

3. 代谢组学分析代谢组学研究生物体内代谢产物的数量和种类。

它可以通过质谱分析和核磁共振等技术来分析代谢产物。

常用的代谢组学工具包括MetaboAnalyst、XCMS等。

4. 网络分析网络分析研究生物系统中的相互作用关系。

这些关系可以通过基因调控网络、蛋白质相互作用网络等来表示。

常用的网络分析工具包括Cytoscape、STRING等。

⽣物信息学课程复习题（南医⼤）⽣物信息学课程习题第⼀章绪论⼀、填空1、在年，美国国会批准启动⼈类基因组计划，拟⽤年时间测定⼈类全部条染⾊体上共个碱基序列的测定。

2、是遗传信息的携带者。

3、蛋⽩质三维结构测定主要⽅法有和。

4、理想的抗⽣素靶标应为微⽣物细胞所必须，在病原体中⾼度，且在⼈体中或与⼈类基因有。

5、下图例举了⼀个计算机辅助药物设计的实例，从a图中我们得到了配体上R基团附近的受体上有和残基，具有性，因此可以将R基团设计为性基团，如图b中所⽰的基团，使得抑制活性⽐改造前提⾼了近5000倍。

⼆、名词HGP（human genome project），EST（expressed sequence tag）, SNP（single nucleotide polymorphism）,⽣物信息学（Bioinformatics），药物基因组学（Pharmacogenomics），intron，“Junk DNA”，⽐较基因组学，蛋⽩质组学，分⼦进化树（evolutionary tree），基因组，基因组药物三、简答1、简述⽣物信息学在药物研究开发领域的应⽤可体现在哪些⽅⾯？2、如何利⽤基因组信息寻找新的药物作⽤靶标？3、如何利⽤⼈类基因组信息实现个性化治疗，其基于的原理是什么？4、试叙述基因芯⽚⽤于疾病诊断的原理，并说明其优缺点。

5、最近甲型流感流⾏，请设计甲型流感的分⼦诊断⽅法，说明其原理。

第⼆、三章数据库⼀、单选题1、以下数据库不能⽤于检索核酸序列的是（ B ）A. GenBankB. PDBC. EMBLD.DDBJ2、蛋⽩质结构数据常保存为下⾯哪⼀种格式为后缀的⽂件（）A. PDBB. txtC. SeqD. mdb3、下列格式属于FASTA格式的是（）A. >seq1B.C. ATGCCATAD. > ATGCCATAATGCCATA ATGCCATA⼆、填空题1、阅读以下数据格式，写出以下标注的含义：LOCUS是，DEFINITION是，ACCESSION是，VERSION是，SOURCE是在论⽂中使⽤了NCBI数据库中的该序列，应标注该序列的编号，应填。