生物系统模拟PPT课件

贝叶斯分类器
• 贝叶斯分类器的分类原理是通过某
对象的先验概率，利用贝叶斯公式 计算出其后验概率，即该对象属于 某一类的概率，选择具有最大后验 概率的类作为该对象所属的类。
K-近邻法思想简介
• K-近邻法的基本思想是在测试样本x
的k 个近邻中，按出现的样本类别来作 为x 的类别，即先对x 的k 个近邻一一 找出它们的类别，然后对x 类别进行判 别，即在N 个训练样本中，找出x的k 个近邻。
计算诊断学技术
• 核心:基因芯片. • 作用:检测疾病相关基因组,分析疾病产生
根源,对疾病进行科学诊断和分类.
• 数据分析三过程(主要针对肿瘤细胞):
• 选择肿瘤分型特异基因. • 构建分类器. 1. 检测分类预测结果的有效性.
主要的分类器模型和方法
• 贝叶斯分类法 • K-近邻法 • 人工神经网络
计算机辅助药物设计(1)
• 概念:计算机辅助药物设计根据已知药物靶
分子(蛋白质或受体)的结构,针对性设计与靶 分子结合的药物分子.
• 原理:首先通过X射线晶体衍射技术等技术支
持获得药物分子的结构,采用分子模拟软件 分析结合部位的结构性质;然后在化合物数 据库中搜索分子形状的结构特征设计全新 的药物分子.
整个模拟（以及预测结果）都可能是错的。
电子细胞
• 电子细胞亦称虚拟细胞或人工细胞.它
是在计算机上模拟真实细胞的结构和 细胞的活动,阐明生命现象.
• 电子细胞的关键是建模,涉及到细胞内
环境和细胞相关物质对细胞的生命活 动的作用.
系统生物学分析方法
• 关键字:
• 计算机仿真. • 整合. • 数据结构—图. 1. 干涉
生物系统模拟
•分子模型化技术 •生物分子模拟
•电子细胞 •系统生物学分析方法
生物系统
• 宏观方面.
• 微观方面:
• 分子生物学. • 细胞生物学 . 1. 分子遗传学 .
分子模型化技术
• 分子模型化技术就是利用计算机模拟分子
结构,研究分子之间相互作用的一种技术.以 三维图形方式显示分子的三维结构,显示分 子的理化或电子学特性.主要有线状模型,球 棒模型,空间填充模型等.
助人们从数学上表述物理、化学、工程、经济学以及环境
动力学中一些非常复杂的相互作用。数学家们称这种表述
为“模式”，而当一种模式足够精确时，它能产生与实际
操作中对同一条件相同的反应。但蒙特卡罗模拟有一个危
险的缺陷：如果必须输入一个模式中的随机数并不像设想
的那样是随机数，而却构成一些微妙的非随机模式，那么
学实验分析和表征生物分子,如利用分子遗 传学方法确定基因的多态性,通过X-射线晶 体衍射确定蛋白质分子的结构,通过生化实 验研究生物大分子之间的相互作用,药物分 子与靶分子的结合.我们可以利用计算机进 行模拟实验,通过对生物大分子的结构和动 力学行为的模拟,为阐明其结构,生物功能提 供了丰富的信息.
计算机辅助药物设计(2)
• 方法:数据库搜索法和基于药物靶结构的全新分
子药物的设计方法.通过数据库搜索发现与药靶 有较好亲和力的小分子,从而发现先导化合物.
• 药物设计:基于药靶结构的全新药物设计根据靶
分子活性部位的空间形状和理化特性,采用钥匙 与锁的配合机制,让计算机自动设计形状,性质互 补的新分子,这样的新分子能与受体活性部位很 好契合,从而有望成为新的先导化合物.
谢谢观看.
人工神经网络
• 人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANN），
一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处 理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过 调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信 息的目的。人工神经网络具有自学习和自适应的能力，可 以通过预先提供的一批相互对应的输入－输出数据，分析 掌握两者之间潜在的规律，最终根据这些规律，用新的输 入数据来推算输出结果，这种学习分析的过程被称为“训 练”。（引自《环球科学》2007年第一期《神经语言： 老鼠胡须下的秘密》）
• 分子模型化软件:/
空间填充模型
• 空间填充模型也称为calotte模型或CPK模型，
CPK三个字母是来自Corey、Pauling（莱纳斯·鲍 林）与Koltun。是一种与球棒模型类似，用来表 现分子三维空间分布的分子模型。是球棒模型的 进一步发展，可显示更为真实的分子外型。
生物分子模拟
• 传统的生物分子研究主要是实验,通过生物
表征
• 字典(《现代汉语词典》第五版)意:显
示出来的现象;表现出来的特征.
• 例:心理疾病的外在表征.
常用的模拟技术
• 分子动力学模拟技术.
• 蒙特卡罗模拟技术.
分子动力学模拟技术
• 分子动力学模拟是用计算机模拟的一
种,是调查物质诸性质时候使用的手法 之一。根据在计算机中每时每刻的追 踪全部的粒子的运动的规律,导出物质 全体的性质这就是分子动力学法。
蒙特卡罗模拟技术
• 当科学家们使用计算机试图来预测复杂的趋势和事件时，
他们通常应用一类需要长串的随机数的复杂计算。设计这 种用来预测复杂趋势和事件的数学模型越来越依赖于一种 称为蒙特卡罗模拟的统计手段，而这种模拟进一步又要取 决于可靠的无穷尽的随机数目来源。
•
蒙特卡罗模拟因摩洛哥著名的赌场而得名。它能够帮
系统生物学分析新的一页
--生物信息学在生物医学研究中的应 用
生物信息学在生物医学研究中的应用
• 生命组信息学 • 计算机诊断学技术 • 计算机辅助药物分子设计
生命组信息学
• 基因组信息学--解读天书. • 转录组信息学--探索基因表达调控规律ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ • 蛋白质组信息学--鉴别生命机器. • 代谢组信息学--分析生物分子模块和系统.