第三章 结构数据库
【前介】
本章将集中介绍生物信息学中生物分子结构的有关内容，并将研究重点放在三维结构实际存在的氨基酸序列上，力图使读者了解结构数据库记录的内容及如何合理应用各类通用软件程序处理这类记录。本章不涉及结构生物学家们建立三维分子结构的计算程序，也不讨论相似蛋白质构象的精细结构。在本章参考书目后列出了一些优秀的讨论蛋白质构象的有关专著和蛋白质结构决定方法。
用图象直观表示蛋白质和核酸结构在生物化学教科书和研究论文中屡屡出现。这些图象是美丽迷人的反而使我们忽视了图象背后所反映的实验细节���实验中应用的生物物理方法，X射线晶体衍射学家和核磁共振波谱分析学家们努力工作的成效.在结构数据库中记录的数据是实用化的实验数据。 它既不同于直接由仪器获得的原始数据，也并非原始数据的简单数学转换。每一个结构数据库记录都内含着随结构预测技术的进步而不断变化的假设和偏好。尽管如此，每个生物分子结构蕴涵着有关序列所缺失数据的至关重要的信息。
三维分子结构数据的一些概念
首先做一个关于如何记录生物高聚物的三维数据的思想实验。考虑一下如何在纸上记录如肌球素这类蛋白质的三维球棒模型的所有细节和尺度关系。一条开始的途径是从由三维模型主干描绘出的氨基酸序列入手。从N’端开始，我们通过将每个残基的化学结构与20种普通氨基酸化学结构（其结构的图解可以从教科书中找到）比较，以识别每个氨基酸侧链。
一旦序列被写出来，我们将绘制生物高聚物的二维草图，草图中包括所有的原子、基本符号、化学键，可能会占用几页纸。亚化血红素配合基的绘制即为一例。将它的化学结构画在纸上后，我们可以通过量测模型中每个原子在设定的直角坐标系中的距离记录三维数据。同时也提供了球�棒结构中每个原子“球”的x，y，z坐标距离数据。
下一步是提出一个系统的分门别类的记录方案以保存与识别有关的每个原子的（x，y，z）坐标信息。最简单的方法是在生物高聚物的二维草图上，每个原子的右侧，标出（x，y，z）三元坐标值。
第一章 生物信息学及主要内容？
生物信息学是生物和信息技术的结合，这一学科包括了用来管理、分析和操作大量生物数据集的任何计算工具 和方法。
生物信息学主要由哪三个组成部分？
生物信息学主要由三个组成部分： 1•建立可以存放和管理大量生物信息学数据集的数据库； 2•开发确定大数据
集中各成员关系的算法和统计方法； 3•使用这些工具来分析和解释不同类型的生物数据，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。
数据采集的方法及原理？
一、 DNA测序一一全自动的链终止反应
原理：DNA测序是采用全自动的链终止反应完成得， 这一技术通过加入限量的双脱氧核苷酸来产生有特定终止碱基
的嵌套DNA片段，共有四种反应，每个碱基分别带有不同的荧光标记， DNA片段通过聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，
当每个片段移动到凝胶的末端时可以通过扫描仪读取序列。
二、 基因组测序一一霰弹测序法、克隆重叠群的方法
原理：霰弹测序法：随机打碎大 DNA分子，通过很多测序反应来覆盖整个分子，完整的序列通过使用计算机搜索
重叠区来重新拼接 克隆重叠群的方法中， DNA片段用推理的方法亚克隆，并且进行系统的测序直到整个序列完成。
三、 RNA测序一一生化实验、磁核共振谱（NMR）、质谱技术（MS） 原理：对已改变的核酸进行化学识别
四、 蛋白质测序 一一质谱技术
原理：质谱技术可准确测定真空中离子分子质量/电荷比来计算精确的分子质量。
存储在GenBank中DNA序列的类型？
DNA序列存储在 GenBank等数据库中，一般可以分为 3类：基因组 DNA、cDNA、重组DNA 基因组测序的策略？
完整基因组的测序，首先必须把基因组分成更小的片段，再对每个片段进行单独测序。将短的读段拼接成基因 组序列有两种策略。
1、 霰弹测序法：随机打碎大 DNA分子，通过很多测序反应来覆盖整个分子，完整的序列通过使用计算机搜索
生物信息学在生物科学的应用
生物技术112班 魏云靖
1303110419
摘要：生物信息学是80年代兴起的一门新的交叉学科，随即在基因组学研究、蛋白质组学研究及相关领域广泛应用。生物信息学对生物数据进行收集、整理与服务，并从中发现规律指导研究，是当今生物学研究不可或缺的重要工具。
关键词：生物信息学；基因组学；蛋白质组学；生物学研究
生物信息学是什么样的一门科学？好多人都有这样的疑问！那其究竟是什么样的科学呢？生物信息学是以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。是当今生物学界的热门话题，很多科学家和研究者都投入到这一领域当中进行研究，而人体基因组计划就是这其中的佼佼者。
比较基因组学是生物信息学的主要的研究方向。随着当今社会科技不断的发展，生物科学技术也是其中表现较为明显的一个科目。由于生物科学技术的迅猛发展，生物信息数据资源的增长呈爆炸之势，同时计算机的计算能力的提高和国际互联网络的发展使得对大规模数据的储存、处理和传输成为了可能，所以更加快捷、方便的促进了生物信息学的形成和飞速发展。与此同时也就出现了当代的人类基因组计划的提出以及实施研究，它对于全人类的生存和发展有着深远重要的意义
生物信息学研究的重点是基因组学和蛋白质组学两个大方面，具体来说是从核算和蛋白质序列出发，分析序列中所表达出的结构功能的生物信息。构建出想要表达的基因序列和蛋白质序列，生产出预想的表达产物！而基因组学-蛋白质组学-系统生物学-比较基因组学是生物信息学的主要的方向。 基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传信息的携带者，其表达产物——蛋白质是生命活动的执行者。基因组的资本任务是对基因组相关数据的收集和整理，而其主要是集中在结构基因组上。在结构基因表达出相应的蛋白质，产生相应的结构。但是在这个过程中，由基因直接翻译成的初生蛋白质并没有功能，需要进行一系列的修饰、加工、和折叠形成具有一定空降偶像的蛋白质才能实现其生理功能，所以基因组时代的另一重要任务是对基因组数据内涵的分析与解释，即遗传密码的破译，在这些研究工作中生物信息学将得到了广泛的应用。
生物信息学综述
[摘要]:生物信息学(Bioinformatics)是建立在数学,计算机科学和生命科学基础之上的一门交叉学科.早在1956年美国田纳西州的Gatlinburg召开的首次"生物学中的信息理论讨论会"上就已产生了这一概念.随着相关生物技术的革命性发展和生物学相关信息量呈现的"革命性爆炸",生物信息学已成为当今最具发展前途的学科之一.
生物信息学极大的推动了分子生物学，基因组学，蛋白质组学和代谢组学等的发展，已成为医学,农学，生物学等学科发展的强大推动力，也是药物设计，环境监测等的重要技术支撑。生物信息学在基因的功能发现，疾病基因诊断，蛋白质结构预测，基于结构的药物设计，药物合成和制药工业中起着重要的作用，生物信息学的应用大大加快了药物的研究开发进程。
[关键词]:生物信息学、产生背景、主要研究内容、发展现状、发展前景
一、生物信息学的产生
21世纪是生命科学的世纪，伴随着人类基因组计划的胜利完成，与此同时，诸如大肠杆菌、结核杆菌、啤酒酵母、线虫、果蝇、小鼠、拟南芥、水稻、玉米等等其它一些模式生物的基因组计划也都相继完成或正在顺利进行。人类基因组以及其它模式生物基因组计划的全面实施，使分子生物数据以爆炸性速度增长。在计算机科学领域，按照摩尔定律飞速前进的计算机硬件，以及逐步受到各国政府重视的信息高速公路计划的实施，为生物信息资源的研究和应用带来了福音。及时、充分、有效地利用网络上不断增长的生物信息数据库资源，已经成为生命科学和生物技术研究开发的必要手段，从而诞生了生物信息学。
二、生物信息学研究内容
（一）序列比对
比较两个或两个以上符号序列的相似性或不相似性。序列比对是生物信息学的基础。两个序列的比对现在已有较成熟的动态规划算法，以及在此基础上编写的比对软件包BALST和FASTA，可以免费下载使用。这些软件在数据库查询和搜索中有重要的应用。有时两个序列总体并不很相似，但某些局部片断相似性很高。Smith-Waterman算法是解决局部比对的好算法，缺点是速度较慢。两个以上序列的多重序列比对目前还缺乏快速而又十分有效的算法。
