生物信息学的生物学基础优秀课件
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生物信息学 第一章 生物信息学概述 ppt课件
• 通过比较相似的蛋白质的核苷酸序列，如肌红蛋白和血红蛋白，可以发现 由于基因复制而产生的分子进化证据。
• 通过比较来自于不同种属的同源蛋白质，即直系同源蛋白质，可以分析蛋 白质甚至种属之间的系统发生关系，推测它们共同的祖先蛋白质。
总结：生物分子至少携带着三种信息
– 遗传信息 – 与功能相关的结构信息 – 进化信息
PPT课件
14
第一部 遗传密码
第二部 遗传密码
蛋白质结构 决定功能
DNA 核酸序列
蛋白质 氨基酸序列
蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
生命体系千姿 百态的变化
生物分子数据及其关系
PPT课件
维持生命活 动的机器
15
• 第一部遗传密码已被破译，但对密码的转录过程还不清楚，对大 多数DNA非编码区域的功能还知之甚少
信
息
生物分子功能数据
直观展示 生命体系 千姿百态 的变化
复杂剖析
PPT课件
17
生物分子数据与计算机计算
生物分子数据
+
计算机计算
特征： 生物分子信息数据量大 生物分子信息复杂 生物分子信息之间存在着密切的联系PPT课件
特征：
信息存储量大
计算性能高速、有效
信息交流方便
18
生物信息学的发展历史
生物科学和 技术的 发展
期刊
《生物信息学》、《Bioinformatics》、《BMC Bioinformatics》
PPT课件
4
生物信息学概述
PPT课件
5
什么是生物信息学：
生物信息学(Bioinformatics)： • 是研究生物信息的采集，处理，存储，传播，分析和解释等
• 通过比较来自于不同种属的同源蛋白质，即直系同源蛋白质，可以分析蛋 白质甚至种属之间的系统发生关系，推测它们共同的祖先蛋白质。
总结：生物分子至少携带着三种信息
– 遗传信息 – 与功能相关的结构信息 – 进化信息
PPT课件
14
第一部 遗传密码
第二部 遗传密码
蛋白质结构 决定功能
DNA 核酸序列
蛋白质 氨基酸序列
蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
生命体系千姿 百态的变化
生物分子数据及其关系
PPT课件
维持生命活 动的机器
15
• 第一部遗传密码已被破译，但对密码的转录过程还不清楚，对大 多数DNA非编码区域的功能还知之甚少
信
息
生物分子功能数据
直观展示 生命体系 千姿百态 的变化
复杂剖析
PPT课件
17
生物分子数据与计算机计算
生物分子数据
+
计算机计算
特征： 生物分子信息数据量大 生物分子信息复杂 生物分子信息之间存在着密切的联系PPT课件
特征：
信息存储量大
计算性能高速、有效
信息交流方便
18
生物信息学的发展历史
生物科学和 技术的 发展
期刊
《生物信息学》、《Bioinformatics》、《BMC Bioinformatics》
PPT课件
4
生物信息学概述
PPT课件
5
什么是生物信息学：
生物信息学(Bioinformatics)： • 是研究生物信息的采集，处理，存储，传播，分析和解释等
(完整)第八章-生物信息学技术ppt
体表达状况；
在一定程度上二级结构的预测可以归结为模式识别问题
10-30%的空间结构预测工作 包含描述蛋白质域的家族、超家族、折叠、等级等信息。
《Nucleic Acids Research》杂志每年的第一期中详细介绍最新版本的各种数据库。 3、 基因组序列分析 国际核酸序列委员会协作组：
第三节 生物信息学当前的主要任务
生物信息学的发展历史
生物科学和 技术的 发展
人类基因组 计划的 推动
生物信息学 基本思想的产生
二十世纪 50年代
生物信息学 的迅速发展
二十世纪 80-90年代
二、生物信息学的概念
HGP 生物数据的激增 （每15个月翻一番）
生物学家
数学家
计算机 科学家
生物信息学 （bioinfomatics)
的诞生
通过比较相似的蛋白质序列，如肌红 蛋白和血红蛋白，可以发现由于基因复 制而产生的分子进化证据。
通过比较来自于不同种属的同源蛋白质， 即直系同源蛋白质，可以分析蛋白质甚 至种属之间的系统发生关系，推测它们 共同的祖先蛋白质。
生物分子数据类型
DNA序列数据
最基本
生
蛋白质序列数据
物
分
子
生物分子结构数据
1.2 非蛋白编码区生物学意义的分析
非蛋白编码区约占人类基因组的95%，其生物 学意义目前尚不是很清楚，但从演化观点来看， 其中必然蕴含着重要的生物学功能，由于它们并 不编码蛋白，一般认为，它们的生物学功能可能 体现在对基因表达的时空调控上。
对非蛋白编码区进行生物学意义分析的策略有
两种，一种是基于已有的已经为实验证实的所有 功能已知的DNA元件的序列特征，预测非蛋白编 码区中可能含有的功能已知的DNA元件，从而预 测其可能的生物学功能，并通过实验进行验证； 另一种则是通过数理理论直接探索非蛋白编码区 的新的未知的序列特征，并从理论上预测其可能 的信息含义，最后同样通过实验验证。
在一定程度上二级结构的预测可以归结为模式识别问题
10-30%的空间结构预测工作 包含描述蛋白质域的家族、超家族、折叠、等级等信息。
《Nucleic Acids Research》杂志每年的第一期中详细介绍最新版本的各种数据库。 3、 基因组序列分析 国际核酸序列委员会协作组：
第三节 生物信息学当前的主要任务
生物信息学的发展历史
生物科学和 技术的 发展
人类基因组 计划的 推动
生物信息学 基本思想的产生
二十世纪 50年代
生物信息学 的迅速发展
二十世纪 80-90年代
二、生物信息学的概念
HGP 生物数据的激增 （每15个月翻一番）
生物学家
数学家
计算机 科学家
生物信息学 （bioinfomatics)
的诞生
通过比较相似的蛋白质序列，如肌红 蛋白和血红蛋白，可以发现由于基因复 制而产生的分子进化证据。
通过比较来自于不同种属的同源蛋白质， 即直系同源蛋白质，可以分析蛋白质甚 至种属之间的系统发生关系，推测它们 共同的祖先蛋白质。
生物分子数据类型
DNA序列数据
最基本
生
蛋白质序列数据
物
分
子
生物分子结构数据
1.2 非蛋白编码区生物学意义的分析
非蛋白编码区约占人类基因组的95%，其生物 学意义目前尚不是很清楚，但从演化观点来看， 其中必然蕴含着重要的生物学功能，由于它们并 不编码蛋白，一般认为，它们的生物学功能可能 体现在对基因表达的时空调控上。
对非蛋白编码区进行生物学意义分析的策略有
两种，一种是基于已有的已经为实验证实的所有 功能已知的DNA元件的序列特征，预测非蛋白编 码区中可能含有的功能已知的DNA元件，从而预 测其可能的生物学功能，并通过实验进行验证； 另一种则是通过数理理论直接探索非蛋白编码区 的新的未知的序列特征，并从理论上预测其可能 的信息含义，最后同样通过实验验证。
生物信息学课堂ppt课件
它是一门理论概念与实践应用并重的学科 ❖ bioinformatics这一名词在1991年左右才在文献中出现，还
只是出现在电子出版物的文本中。
5
产生 生物信息学的
❖ ２０世纪后期，生物科学技术迅猛发展，无论从数量上还是从质量上都 极大地丰富了生物科学的数据资源。数据资源的急剧膨胀迫使人们寻求 一种强有力的工具去组织这些数据，以利于储存、加工和进一步利用。 而海量的生物学数据中必然蕴含着重要的生物学规律，这些规律将是解 释生命之谜的关键，人们同样需要一种强有力的工具来协助人脑完成对 这些数据的分析工作。
❖ 基因组时代--基因寻找和识别、网络数据库系统的 建立、交互界面的开发；
❖ 后基因组时代--大规模基因组分析、蛋白质组分析。
8
重要性 生物信息学的
❖ 生物信息学不仅是一门学科，更是一种重要的研究开发工具。 ❖ 从科学的角度来讲，生物信息学是一门研究生物和生物相关
系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物 信息学的计算处理，人们才能从众多分散的生物学观测数据 中获得对生命运行机制的系统理解。 ❖ 从工具的角度来讲，生物信息学几乎是今后所有生物（医药） 研究开发所必需的工具。只有根据生物信息学对大量数据资 料进行分析后，人们才能选择该领域正确的研发方向。 ❖ 生物信息学不仅具有重大的科学意义，而且具有巨大的经济 效益。它的许多研究成果可以较快地产业化，成为价值很高 的产品。
分析(主要研究内容) 应用(多个领域)
主要由数据库、计算机网络和应用软件三大部分构成
2
定义
❖ 收集、维护、传播、分析以及利用在分子生物学研究中获得的大量数据。
生物信息学（bioinformatics）是生物学与计算机科学以及应用数学等学
只是出现在电子出版物的文本中。
5
产生 生物信息学的
❖ ２０世纪后期，生物科学技术迅猛发展，无论从数量上还是从质量上都 极大地丰富了生物科学的数据资源。数据资源的急剧膨胀迫使人们寻求 一种强有力的工具去组织这些数据，以利于储存、加工和进一步利用。 而海量的生物学数据中必然蕴含着重要的生物学规律，这些规律将是解 释生命之谜的关键，人们同样需要一种强有力的工具来协助人脑完成对 这些数据的分析工作。
❖ 基因组时代--基因寻找和识别、网络数据库系统的 建立、交互界面的开发；
❖ 后基因组时代--大规模基因组分析、蛋白质组分析。
8
重要性 生物信息学的
❖ 生物信息学不仅是一门学科，更是一种重要的研究开发工具。 ❖ 从科学的角度来讲，生物信息学是一门研究生物和生物相关
系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物 信息学的计算处理，人们才能从众多分散的生物学观测数据 中获得对生命运行机制的系统理解。 ❖ 从工具的角度来讲，生物信息学几乎是今后所有生物（医药） 研究开发所必需的工具。只有根据生物信息学对大量数据资 料进行分析后，人们才能选择该领域正确的研发方向。 ❖ 生物信息学不仅具有重大的科学意义，而且具有巨大的经济 效益。它的许多研究成果可以较快地产业化，成为价值很高 的产品。
分析(主要研究内容) 应用(多个领域)
主要由数据库、计算机网络和应用软件三大部分构成
2
定义
❖ 收集、维护、传播、分析以及利用在分子生物学研究中获得的大量数据。
生物信息学（bioinformatics）是生物学与计算机科学以及应用数学等学
生物信息学介绍(PPT20页)
– 蛋白质的结构和功能预测
• 蛋白质怎样实现细胞和有机体的动力学：
– 生命为什么是蛋白质的运动方式
• 个体发育和系统发育的法则和机理：
– 肌体如何长成、运作、衰老和进化
• 征服疾病：
– 主要循环系统疾病、癌症、病毒源性疾病、遗传病和衰老
• 保护和利用生物资源，开发和发展生物产业：
– 生物学怎样造福人类
•
1、
功的路 。2020/10/262020/10/26Monda y, October 26, 2020
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
•
2、
。2 020/10/ 262020 /10/26 2020/10 /2610/ 26/202 0 12:03:09 AM
每天只看目标，别老想障碍
–蛋白质的三维结构
– 蛋白质的物理性质预测
– 其他特殊局部信息：其它特殊局部结构包括 膜蛋白的跨膜螺旋、信号肽、卷曲螺旋 (Coiled Coils)等，具有明显的序列特征和结 构特征，也可以用计算方法加以预测
• cDNA 芯片相关的数据管理和分析
实验室信息管理系统 基因表达公共数据库
• 分子进化
基因芯片流程（二）
6. 图象处理（采用专门软件，对图象进行分析， 提取每个点上的数字信号），得到原始数据表。
7. 数据校正和筛选（对cy5或cy3信号进行校正， 消除实验或扫描等各环节因素对数据的影响， 同时利用筛选规则对数据中的“坏点”，“小 点”，“低信号点”进行筛选，并作标记。）
8. 差异表达基因的确定（采用ratio值对差异基因 进行判断，或采用统计方法如线性回归、主成 分分析、调整P值算法等对差异基因进行统计 推断）
远期任务
• 读懂人类基因组，发现人类遗传语言的 根本规律，从而阐明若干生 物学中的重 大自然哲学问题，像生命的起源与进化 等。这一研究的关键和核心是了解非编 码区
• 蛋白质怎样实现细胞和有机体的动力学：
– 生命为什么是蛋白质的运动方式
• 个体发育和系统发育的法则和机理：
– 肌体如何长成、运作、衰老和进化
• 征服疾病：
– 主要循环系统疾病、癌症、病毒源性疾病、遗传病和衰老
• 保护和利用生物资源，开发和发展生物产业：
– 生物学怎样造福人类
•
1、
功的路 。2020/10/262020/10/26Monda y, October 26, 2020
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
•
2、
。2 020/10/ 262020 /10/26 2020/10 /2610/ 26/202 0 12:03:09 AM
每天只看目标，别老想障碍
–蛋白质的三维结构
– 蛋白质的物理性质预测
– 其他特殊局部信息：其它特殊局部结构包括 膜蛋白的跨膜螺旋、信号肽、卷曲螺旋 (Coiled Coils)等，具有明显的序列特征和结 构特征，也可以用计算方法加以预测
• cDNA 芯片相关的数据管理和分析
实验室信息管理系统 基因表达公共数据库
• 分子进化
基因芯片流程（二）
6. 图象处理（采用专门软件，对图象进行分析， 提取每个点上的数字信号），得到原始数据表。
7. 数据校正和筛选（对cy5或cy3信号进行校正， 消除实验或扫描等各环节因素对数据的影响， 同时利用筛选规则对数据中的“坏点”，“小 点”，“低信号点”进行筛选，并作标记。）
8. 差异表达基因的确定（采用ratio值对差异基因 进行判断，或采用统计方法如线性回归、主成 分分析、调整P值算法等对差异基因进行统计 推断）
远期任务
• 读懂人类基因组，发现人类遗传语言的 根本规律，从而阐明若干生 物学中的重 大自然哲学问题，像生命的起源与进化 等。这一研究的关键和核心是了解非编 码区
第1讲 生物信息学绪论PPT幻灯片
Sanger测序法 双脱氧链终止法
Sanger测序法
新的测序技术 –焦磷酸测序法（454，Solexa， Solid）, 单分子测序 –新的整合技术
1995 第一个自由生物体流感嗜血菌(H. inf)的全基因组测序完成
1996 完成人类基因组计划的遗传作图 启动模式生物基因组计划
H.inf全基因组
大肠杆菌及其全基因组
水稻基因组计划
1999.7 2000
第5届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度 Celera公司宣布完成果蝇基因组测序 国际公共领域宣布完成第一个植物基因组——拟南芥全基 因组的测序工作
Drosophila melanogaster 果蝇
Arabidopsis thaliana 拟南芥
51335613554632416254244212326366645622466146342646 11111111111111111111111111112222222222222222222222
隐状态：那个骰子
基因的鉴定
跟线虫的基因数差不多 暗示着。。。。。。
人类基因组序列的显示
Visualization什 Nhomakorabea是生物信息学？ 1
一、生物信息学定义
2
生物信息学（Bioinformatics）名词的由来
八十年代末期，林华安博士认识到将计算机科学与生物学 结合起来的重要意义，开始留意要为这一领域构思一个合适的 名称。起初，考虑到与将要支持他主办一系列生物信息学会议 的佛罗里达州立大学超型计算机计算研究所的关系，他使用的 是“CompBio”；之后，又将其更改为兼具法国风情的 “bioinformatique”，看起来似乎有些古怪。因此不久，他便 进一步把它更改为“bio-informatics（bio/informatics）”。 但由于当时的电子邮件系统与今日不同，该名称中的-或/符号 经常会引起许多系统问题，于是林博士将其去除，今天我们所 看到的“bioinformatics”就正式诞生了，林博士也因此赢得了 “生物信息学之父”的美誉。
Sanger测序法
新的测序技术 –焦磷酸测序法（454，Solexa， Solid）, 单分子测序 –新的整合技术
1995 第一个自由生物体流感嗜血菌(H. inf)的全基因组测序完成
1996 完成人类基因组计划的遗传作图 启动模式生物基因组计划
H.inf全基因组
大肠杆菌及其全基因组
水稻基因组计划
1999.7 2000
第5届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度 Celera公司宣布完成果蝇基因组测序 国际公共领域宣布完成第一个植物基因组——拟南芥全基 因组的测序工作
Drosophila melanogaster 果蝇
Arabidopsis thaliana 拟南芥
51335613554632416254244212326366645622466146342646 11111111111111111111111111112222222222222222222222
隐状态：那个骰子
基因的鉴定
跟线虫的基因数差不多 暗示着。。。。。。
人类基因组序列的显示
Visualization什 Nhomakorabea是生物信息学？ 1
一、生物信息学定义
2
生物信息学（Bioinformatics）名词的由来
八十年代末期，林华安博士认识到将计算机科学与生物学 结合起来的重要意义，开始留意要为这一领域构思一个合适的 名称。起初，考虑到与将要支持他主办一系列生物信息学会议 的佛罗里达州立大学超型计算机计算研究所的关系，他使用的 是“CompBio”；之后，又将其更改为兼具法国风情的 “bioinformatique”，看起来似乎有些古怪。因此不久，他便 进一步把它更改为“bio-informatics（bio/informatics）”。 但由于当时的电子邮件系统与今日不同，该名称中的-或/符号 经常会引起许多系统问题，于是林博士将其去除，今天我们所 看到的“bioinformatics”就正式诞生了，林博士也因此赢得了 “生物信息学之父”的美誉。
生物信息学的生物学基础ppt课件
植物界(Plantae) 种子植物门(Spermatophyta) 被子植物亚门(Angiospermae) 单子叶植物纲(Monocotyledoneae) 颖花亚纲(Glumiflorae) 禾本目(inals) 禾本科(Gramineae) 稻属(Oryza) 稻(Oryza sativa)
哺乳动物纲(Mammalia) 真兽亚纲(Eutheria)
灵长目(Primates)
类人猿亚目(Anthropoidea)
人科(Hominidae)
人属(Homo)
人种(sapiens)
13
一、生命
生物分类系统（水稻）
水稻所属的分类体系
界（kingdom） 门（phylum）
纲（class）
目（order） 科（family） 属（genus） 种（species）
四大“模式生物”：酵母、线虫、果蝇、小鼠
17
一、生命
噬菌体
（Bacteriophage）
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒 如：大肠杆菌噬菌体(coliphages) 遗传物质：单链/双链、环状/线状、DNA/RNA
为人类基因组研究做方法学和组织工作的准备
（1）、将从模式生物中得到的数据和资料与人类基因组比较，通过不同生 物基因序列的同源性来阐明人类相应基因的功能； （2）、通过研究小而简单的模式生物的基因组，积累经验，发展技术； （3）、对模式生物的研究亦具有重要的经济价值。
模式生物的基因组结构相对于人类基因组来说，比较简单， 在基因组测序时可以为人类基因组计划提供借鉴，更重要的是 对这些模式生物体的功能基因的认识可以为认识人类基因组的 功能提供更多的帮助。
4
生理生化的生命定义
《生物信息学》PPT课件
FT
/organism="Pisum sativum"
FT
/strain="G2"
FT
/dev_stage="pre-floral seedlings"
FT
/tissue_type="apical bud"
FT
/clone_lib="lambda ZAPII"
FT CDS
48..1376
FT
/db_xref="SPTREMBL:O04699"
互联网生物信息资源 Bioinformatics Resources on the
Internet
xxx 北京大学生物信息中心
lxxxx@ /
1
Half day on the web, saves you half month in the lab.
120
ctaatcgcac caggcttttc accaaagttc aattcagttt ccaccaactt cctccgattc
180
......
. ggaccacata catttgtttg tagtttatag taagttttgt atatgtcaaa cagtttgtat
catttttggg ttgacaattt tattgaacat gttatttaat catgcaaaat atcttttgtt
FT
/gene="ppf-1"
FT
/product="PPF-1 protein"
FT
/protein_id="CAA73179.1"
FT
生物信息学
TBlastx 核酸
核酸
核酸序列翻译成蛋白质序列，再
和核酸数据库中的核酸序列翻
译成的蛋白质序列逐一进行比
对。
37
序列分析的目的是什么? --
为了功能的分析
--拿到一个基因/蛋白质序列, 我能做什么?
38
序列功能分析的内容
序列组成/分子量/等电点---初级分析 酶切位点分析(载体构建) 基因结构分析/启动子序列分析
20
PDB（protein data bank）
1. 目前最主要的蛋白质分子结构数据库； 2. 1970年代建立，美国Brookhaven国家实验室维护管 理; 3. 1988年，由美国RCSB(research collaboratory for structural biology)管理； 4. 以文本格式存放数据，包括原子坐标、物种来源、测 定方法、提交者信息、一级结构、二级结构等；
EMBL核酸序列数据库 由欧洲生物信息学研究所(EBI)维护的核酸序列数据构成，查 询检索可以通过通过因特网上的序列提取系统(SRS)服务完成。 数据库网址是：/embl/。
DDBJ数据库 日本DNA数据仓库(DDBJ)也是一个全面的核酸序列数据库， 与Genbank和EMBL核酸库合作交换数据。使用其主页上提供 的SRS工具进行数据检索和序列分析。 DDBJ的网址是：http://www.ddbj.nig.ac.jp/。
两条序列的相似程度的定量计算
相似度，它是两个序列的函数，其值越大，表示 两个序列越相似
两个序列之间的距离。距离越大，则两个序列的 相似度就越小
进行序列比较的方法1
通过点矩阵进行序列比较
“矩阵作图法” 或 “对角线作图”
进行序列比较的方法2
第二章生物学基础
卵是一个新生命的开始，从受精卵出发，通过细胞
反复不断的有丝分裂和分化，逐步成长发育成新的
个体。例如，人类的体细胞是二倍体，有46条（23
对）染色体，其中44条（22对）为常染色体，另外
数
2条为性染色体。经过减数分裂所产生的性细胞 理
（精子和卵子）是单倍体，仅有23条染色体。当精
与 生
子和卵子结合以后，形成二倍体的受精卵，孕育出
但是它们具有相同的遗传物质、相同的基因，不
理 与
同的仅仅是基因的表达模式。
生 物
工
程
学
院
8/28/2019
BIOINFORMATICS
7
一个细胞发展到一定时间就要分裂，变成两
个细胞。在有丝分裂中，每个子细胞都得到一套
完整的与亲细胞相同的遗传物质。在细胞真正分
裂之前，细胞核中的每一条染色体都复制为两份。
与 生
成单个细胞所不能完成的工作。
物 工
程
学
院
8/28/2019
BIOINFORMATICS
6
特定功能的细胞聚集在一起，形成组织。人
类有上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织
等多种主要的组织类型。典型的脊椎动物有200
多种分化的细胞。当一个细胞分化后，不能再转
变成其他类型的细胞。虽然各种细胞的功能不同，数
的酶。叶绿体为透镜状，大小为2－5μm，大量
存在于在绿色植物叶肉细胞和藻类细胞中。叶
绿体也有两层膜，内部是一些扁平囊组成的膜
数 理
系统，这些扁平的囊称为类囊体。扁平的类囊
与 生
体有规则地探叠在一起形成基粒，基粒外围的
物 工
部分称为基质。
程
学
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细胞
真核细胞的分裂
细胞
真核细胞
思考题：遗传物质基本一样的细胞，为 什么形成细胞群的功能千变万化？
细胞分化， 基因表达模式，
蛋白的修饰
Question 2
生命活动的执行者是什 么？？？
蛋白质
蛋白质
20种标准氨基酸
氨基酸名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 亮氨酸
苯丙氨酸 脯氨酸
甲硫氨酸 色氨酸
代表生物: 支原体,细菌,兰藻,螺旋藻(人类未来的蛋白质
食物新来源)
细胞
真核细胞
主要特点：
1.遗传物质主要聚集在染色体上 2.有细胞核，有核膜 3.有细胞器,有细胞骨架 4.有丝分裂和减丝分裂代表生物: 母，动物和植物等。细胞
真核细胞
三大结构体系 1. 细胞核系统: 遗传信息表达系统 2. 骨架系统: 细胞质, 细胞核等的骨架系统 3. 膜系统: 质膜,内膜系统,细胞器
简写 S T N Q Y H D E K R
蛋白质
20种标准氨基酸 按照侧链化学性质的不同分为：
极性氨基酸（容易与水分子形成氢键 ）
Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr、Gly
带电氨基酸
His、Arg、Lys（+）碱性氨基酸 Asp、Glu（-）酸性氨基酸
疏水性氨基酸
Ala、Val、Leu、Ile、Phe、 Trp 、Pro和Met
蛋白质
蛋白质的结构
蛋白质
蛋白质的结构
蛋白质的一级结构 （primary structure）
蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的序列 （包括二硫桥的位置）
蛋白质
蛋白质的结构
1953年，桑格所测定的牛胰岛素序列
蛋白质
蛋白质的结构 蛋白质的二级结构
（secondary structure ）
生物信息学的生物学基础优秀 课件
第二章 生物信息学的生物学基础
调查：
咱们已经具备了怎样的生 物学基础？
普通生物学
细胞
遗传 进化
分子生物学
—— 研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功 能和相互关系
—— 研究生物大分子在生命活动中的重要性、规 律性，从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘
生物信息学 生物信息是： 核酸 和蛋白质
核酸
核酸的化学结构
碱基+戊糖
碱基
核苷 + 磷酸
聚合
核苷酸
核酸
戊糖
磷酸
符号 含义
G
G
说明
鸟嘌呤
A
A
T
T
C
C
R
G or A
Y
T or C
M
A or C
K
G or T
S
G or C
腺嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶 嘌呤 嘧啶 氨基 酮基 强氢键（3个氢键）
W
A or T
弱氢键（2个氢键）
H
A or C or T
非G
B
G or T or C
非A
V
G or C or A
非T(非U)
D
G or A or T
非C
N
G or A or T or C 任意碱基
扩展的遗传学字母表或IUPAC编码
核酸
DNA的一级结构
（1）DNA的碱基组成
（i） A=T , G=C （ii） A+G=C+T
（2）DNA的一级结构
由A、T、C、G四种脱氧核苷酸通过3‘、5’磷酸二酯键连接而成的长链高分子多聚体为DNA 分子的一级结构
提纲
细胞 蛋白质 核酸 研究手段
Question 1
生命活动的基本单位是 什么？？？
细胞
生命的精致
生命不息， 细胞活动不止
细胞
细胞活动不止
细胞
两类细胞：
原核细胞：细菌、蓝细菌、原绿藻 真核细胞：如真菌、动物、植物
思考：原核和真核细胞的区别？？？
细胞
原核细胞
主要特点：
1.遗传物质仅一个环状DNA或RNA 2.无细胞核，无核膜 3.无细胞器,无细胞骨架 4.以无丝分裂或出芽繁殖
蛋白质 蛋白质的结构
蛋白质的四级结构
组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式， 多以弱键互相连接。疏水力、氢键、盐键
蛋白质 蛋白质结构与功能的关系
一级结构 即氨基酸顺序
高级结构
生物学功能
（1）蛋白质一级结构与功能的关系 序列分析
（2）蛋白质空间构象与功能的关系 结构分析
细胞 蛋白质 核酸 研究手段
半胱氨酸
英文缩写 Gly Ala Val Ile Leu Phe Pro Met Trp Cys
简写 G A V I L F P M W C
氨基酸名称 丝氨酸 苏氨酸
天冬酰胺 谷酰胺 酪氨酸 组氨酸
天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸
英文缩写 Ser Thr Asn Gln Tyr His Asp Glu Lys Arg
细胞
真核细胞
细胞
真核细胞
细胞的主要构成部分：
细胞核 细胞膜 细胞器 细胞质
细胞
细胞核
真核细胞中的细胞控制中心 包含遗传信息（染色质） 与细胞质中的其它细胞器通讯
细胞
细胞膜
细胞膜的最重要的 特征是？？
半透性
细胞
细胞器
线粒体：能量加工厂 内质网：蛋白质和脂肪合成场所 高尔基体：加工和包装的场所 溶酶体：水解酶催化降解的场所
蛋白质
折叠
蛋白质的结构
在多肽链之间或一条肽链的肽段之间靠氢键联结 而成的锯齿状片层结构
蛋白质
转角
蛋白质的结构
在球状的蛋白质分子中，肽链经常出现的回折， 由4个连续的氨基酸组成。（大多Phe, Gly组成）
蛋白质
蛋白质的结构 蛋白质的三级结构
α螺旋 疏水核心
Zn β折叠
在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象
核酸
RNA和核糖体
RNA是单链分子,RNA主要有三种 :
信使RNA（mRNA）- 转录遗传信息 核糖体RNA（rRNA）- 蛋白质合成 转运RNA（tRNA）- 转运氨基酸
核糖体是蛋白质合成的场所，核糖体主要由 蛋白质分子和rRNA组成
核酸
反密码子
RNA和核糖体
16S rRNA可识别mRNA起始位点
核糖体 mRNA
tRNA
氨基酸
新生肽链
mRNA， tRNA，rRNA
核酸
遗传密码的基本特征
密码无标点符号 密码的简并性（degeneracy） 特殊密码子
核酸
中心法则
复制
转录
DNA 逆转录
RNA 复制
翻译
调控 蛋白质
核酸 基因
基因具有几个重要的特征：
基因是一种相对独立的遗传信息单位； 基因是一段DNA分子，遗传信息贮存在DNA中； 基因通过指导合成蛋白质或RNA，进而产生生理功 能，或影响其他基因的表达。
二级结构主要有以下几种形式：
（i）螺旋 （ii）折叠 – 平行折叠 反平行折叠 （iii）转角 – 连接作用”U”型结构（大多Phe, Gly组成） （iv）无规卷曲-没有确定规律性的肽链构象，但仍是紧密有序的稳定结构 （v）无序结构
多肽链中有６０％的区段为螺旋和折叠
蛋白质
螺旋
蛋白质的结构
肽链主链骨架围绕中心轴盘旋成螺旋状的结构。