生物信息学引言课件

一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
蛋白质结构与功能关系的研究
蛋白质序列 蛋白质结构 蛋白质功能关系
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基于生物信息学的新药设计
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序列比对
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Celera公司加入，与公共领域竞争
启动水稻基因组计划
大肠杆菌及其全基因组
水稻基因组计划
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1999.7 第5届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度 2000 Celera公司宣布完成果蝇基因组测序
6
14 Stanford (Davis)
8
23
15 Keio
2,6,8,22,21
30
16 U. Wash (Hood LAB) 14,15
2671
Total
2671Mb
6/1-8/31/99
Projected Kr Proj Accum.
Actual K Genbank Kr 4/1-11/30/99 Mr. 4/99-3/00
1300
941
4200
>12
837
296
2900
8
865
559
2300
7.9
687
461
2100
6.4
462
261
660
3.1
136
195
520
2.1
180
32
180
1.5
100
118
300
1.4
12.5
12.5
5
40
12
11 27 4663Kr
75 2950Kr
>100 150 40 50 137 110 40
丁香园 生物谷
进化
在分子水平研究物种之间的进化关系
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实验永远起着决定作用
计算/理论生物学的发展离不 开实验生物学的贡献
实验生物学日益依赖计算/理 论生物学的指导
21世纪生命科学
理 论
人类基因组构成——24条染色体和线粒体
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人类基因组构成——24条染色体和线粒体
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功能基因组学
HGP即将完成，我们即将进入“后基因 组学”(post-genomics)时代
基因组学研究重心已开始从揭示生命的 所有遗传信息转移到在分子整体水平对 功能的研究上,即功能基因组学 （functional genomics）
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实 验
计 算
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广义生物信息学
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为什么提出HGP？
60年代初，美国总统Kennedy提出 两个科学计划：
登月计划 攻克肿瘤计划
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生物信息学
Bioinformatics
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从人类基因组计划（HGP）说起
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Caenorhabditis elegans 秀丽线虫
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1997
大肠杆菌(E.coli)全基因组测序完成
1998 完成人类基因组计划的物理作图
开始人类基因组的大规模测序
13687Kr
0.5 0.45
0.3 0.3 0.29 0.23 0.17 32.64Mr
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功能基因组学的研究内容
进一步识别基因，识别基因转录调控信息，分 析遗传语言。
注释所有基因产物的功能，这是目前基因组功 能注释的主要层次。
研究基因的表达调控机制，研究基因在生物体 代谢途径中的地位，分析基因、基因产物之间 的相互作用关系，绘制基因调控网络图。
比较基因组学研究，在基因组水平对各个生物 进行对照比较，可以揭示生命的起源和进化、 发现蛋白质功能。
鸟枪法
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运用计算机软件进行序列拼接
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我国对人类基因组计划的贡献
No
Center
Region
Size(Mb)
1 Sanger Centre
1,6,9,10,13,20,22,X
850
2 WIBR
(Clones from Wash U)
3 Wash U
2,3,4,7,11,15,18,Y
900
4 JGI
5,16,19
250
5 Baylor
阿波罗登月计划
是美国从1961年到1972年从事的一系列载 人登月飞行任务。
历时约11年，始于1961年5月，至 1972年12月第6次登月成功结束 耗资255亿美元 在工程高峰时期，参加工程的有2万家 企业、200多所大学和80多个科研机 构，总人数超过30万人。
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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 2000.6.26 公共领域和Celera公司同时宣布完成人类基因组工作草图 2001.2.15 《Nature》刊文发表国际公共领域结果 2001.2.16 《Science》刊文发表Celera公司及其合作者结果
Drosophila melanogaster 果蝇
曼哈顿原子弹计划
人类基因组计划
阿波罗登月计划
自然科学史上的"三大计划”
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曼哈顿原子弹计划
美国陆军部于1942年6月开始实施的利用 核裂变反应来研制原子弹的计划
顶峰时期曾经起用了53.9万人
1,2,3,X
230
6 Riken
21,18,11q
160
7 IMB
8,21,X
50
8 Genoscope
Most of 14
85
9 U. Wash (Olson)
10 Beijing
3p
30
11 GTC (Smith)
10
50
12 MPIMG
17,21,X
6.9
13 GBF
21, reg of 9
Sanger测序法
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大规模基因组测序
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总耗资高达25亿美元
历时3年，1942年6月开始实施1945年7
月15日凌晨5点30分，世界上第一颗原子 弹试验成功
8月6日和9日，美国分别在日本的广岛和 长崎投下了原子弹
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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
Saccharomyces：对连续克 隆 系 中 排 定 的 BAC 克 隆 逐个进行亚克隆测序并 进行组装（公共领域测 序计划）
全基因组鸟枪法：在一 定作图信息基础上，绕 过大片段连续克隆系的 构建而直接将基因组分 解成小片段随机测序， 利用超级计算机进行组 装（美国Celera公司）
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Arabidopsis thaliana 拟南芥
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2001年2月15日《Nature》封面
2001年2月16日《Science》封面
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生物信息学与疾病检测
基因组计划产生的基因及基因多态性数据与临 床医学检验结果之间的关系需要利用生物信息 学的方法去分析、去揭示
根据这样的分析结果，科学家能够更准确地了 解疾病产生的根本原因，更精确地预测某个人 患癌症、糖尿病或者心脏病的可能性，从而彻 底改变我们诊断、治疗和预防疾病的方式
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