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生物信息学研究概述 生物医学工程 展示人：XXXX 学 号：XXXXXXXX 目录 contens 生物信息学概述 生物信息学发展简史 生物信息学研究内容 生物信息学应用前景 生物信息学研究任务 概述 概念 工具 内容 目的、意义 概述---概念 生物信息学（Bioinformatics）是一门结合信息学、数学和计算机技术，主要研究生命科学领域中生物学信息的采集、存储、处理、传播和分析的学科。 概述---工具 计算机 软件 互联网 概述---内容 核酸与蛋白质分析 从分子生物数据库中提取和解读具有生物学意义的信息 生物信息学数据库的构建与检索 1 2 3 概述---目的、意义 生物信息学旨在对大量的原始生物学数据进行存储、编辑、处理、传播和分析，归纳数据中的变化规律，揭示数据中所蕴含的生物学奥秘，同时为试验设计提供理论支持和指导，缩短科研周期。 生物信息学发展简史 前基因组阶段 基因组阶段 后基因组阶段 简史---前基因组阶段 前基因组阶段 （1990前） 01 孟德尔遗传定律的发现 02 DNA双螺旋结构的发现 03 遗传密码子的发现 该阶段主要集中于构建生物信息学数据库，开发检索工具、建立序列比对算法、基因序列和蛋白质序列的分析 基因组阶段 （1990- 2001- 2005） 简史---基因组阶段 01 人类基因组计划开启 02 克隆羊多莉的诞生 03 人类基因组计划完成 该阶段主要研究结构基因组学、建立生物信息学网络数据库、开发大规模基因测序和交互界面工具 后基因组阶段 （2001-- 简史---后基因组阶段 01 功能基因组学 02 蛋白质组学 03 生物信息学快速发展 该阶段主要以海量分子生物数据进行基因组、蛋白组等组学分析，在系统上研究基因或者蛋白的生物学功能 研究内容 生物信息学数据库构建 同源性序列查找 蛋白质结构分析 非编码区分析 系统发育分析 研究内容---数据库构建 01 02 03 04 基因序列数据库 常用： GenBank、DDBJ、Bio Sino 和 EMBL 氨基酸序列数据库 常用： PIR、MIPS、Tr EMBL 和 SWISS-PROT 蛋白质结构数据库 常用： PDB、NRL-3D、HSSP 和 SCOI 基因组学数据库 常用： Gen?Cards 和 GDB 研究内容---同源序列查找 少量、短序列 大量、长序列 点阵图法、Needleman-Wunsch 算 法 和 Smith -Waterman 算 法 BALST 算法、FASTA算法、patternhunter 算法及相应的改进方法 常用软件： Clustal?V、Bio Edit 和 DNAMAN等 研究内容---蛋白质分析 结构等级---测定方法 一级结构--- 质谱分析； EDMA； N 降解法 二级结构--- 傅里叶红外光谱法 圆二性色谱法； 三级结构--- 三维电镜技术； 核磁共振技术； X 射线衍射法 分析内容 蛋白质序列的理化性 质分析、 亲疏水性分析、 跨膜区结构预测、 卷曲螺旋和翻译后修 饰位点预测， 以及蛋白质二级结构 预测和信号位点分析、 蛋白质结构域分析、 蛋白质三维结构模拟、 蛋白质超家族分析 常用软件 在线软件有--- Swiss-model、 PROCHECK、 Molprobity 本地软件有--- Modeller、 TMHMM 、 VMD 研究内容---非编码区分析 非编码区通常具有降低编码区碱基突变率的作用，还具有调控编码区基因转录的作用。非编码区往往具有启动子、终止子、调控基因和 DNA 聚合酶结合位点。 非编码区分析是利用生物信息学的方法对非编码区的 DNA 片段进行定性、定量，以及对结构进行剖析，找出调控编码区基因转录机理的过程 研究内容---系统发育分析 系统发育分析是通过已知序列分析推断或评估物种间进化关系的过程，具体是通过系统发育树的构建来实现。 常见的系统发育树构建方法有相邻连接法（NJ）、非加权配对组算数法（UPGMA）、最小进化法（MJ）、最大简约法（MP）和最大似然法（ML） 系统发育树构建软件有MEGA、DNAstar、PAUP、PHYLIP、MOLPHY、PAML。 应用前景 鉴定单基因疾病的关键致病基因 研究人类复杂疾病的发生机理 疾病预防、诊断、治疗等 农业、工业生产（药物设计）等 研究任务 相关理论研究 软件的使用与学习 集成数据库的管理与使用 生物数据质量鉴控 加强多学科专家之间的沟通、合作 展示人：XXXXXXX * * * * * * * *