医学专业 生物信息学第9章
生物信息学(第二版)
生物信息学（第二版）生物信息学是一门跨学科的学科，它结合了生物学、计算机科学、信息学以及统计学等多个领域的知识，旨在通过计算机技术和算法来分析生物数据，解决生物学问题。
随着生物技术的飞速发展，生物信息学在基因组学、蛋白质组学、代谢组学等领域发挥着越来越重要的作用。
第二版的生物信息学教材在第一版的基础上进行了全面升级和更新。
它不仅涵盖了生物信息学的基础知识，如生物序列分析、基因表达分析、蛋白质结构预测等，还增加了许多新的内容，如生物网络分析、系统生物学、生物医学大数据分析等。
第二版的生物信息学教材为读者提供了一个全面、深入、实用的学习资源，帮助他们更好地理解和应用生物信息学的知识。
无论您是生物学专业的学生，还是对生物信息学感兴趣的爱好者，这本教材都将为您提供宝贵的指导和帮助。
生物信息学（第二版）在生物信息学领域，第二版教材的推出不仅是对知识的更新，更是对教学理念的升华。
新版教材不仅关注生物信息学的基础理论和方法，更注重培养学生的实践能力和创新思维。
它通过引入最新的研究成果和技术进展，鼓励学生探索生物信息学的前沿领域。
教材的第二版还特别强调了跨学科的合作与交流。
在生物信息学的研究中，不同领域的专家需要紧密合作，共同解决复杂的生物学问题。
因此，教材中包含了大量跨学科合作的案例研究，让学生了解如何将生物学、计算机科学、数学和统计学等多学科的知识结合起来，以实现更高效的数据分析和生物学问题的解决。
第二版教材还注重培养学生的批判性思维和解决问题的能力。
它鼓励学生不仅要知道如何使用现有的生物信息学工具和技术，还要能够评估这些工具的适用性和局限性，以及如何根据具体问题设计和优化新的分析方法。
在实际应用方面，教材通过详细的案例分析，展示了生物信息学在疾病诊断、药物研发、个性化医疗等领域的应用。
这些案例不仅帮助学生理解生物信息学的实际价值，还激发了他们对未来可能的研究方向的兴趣。
生物信息学（第二版）随着生物科学和信息技术的高速发展，生物信息学作为两者的桥梁，其重要性日益凸显。
医学院校生物信息学专业《数据库原理与技术》教学方法研究与实践
体化教学需要 ， 一定程度上制约教学质量 的提高 。
２ 教 学 方 法 研 究 与 实 践
崔 颖 王 芳 苏建忠 刘洪波 张 岩 史庆春
（ 哈尔 滨 医科 大 学生物 信 息科学 与技 术学 院
摘
哈尔 滨 １０ ８ ） ５ ０１
要 ： 根据医学院校生物信 息学专业数据库教学 的现状及普遍 存在的问题 ， 入研究 Ｐ Ｌ教学法 ， 深 Ｂ 将该方法 引入到 数据库
一
种 积 极 的学 习心 理 状 态 ｌ 。持 久 的 学 习兴 趣 和 持 久 的 从 学 ３ ］ 习 中获 得 快 乐 是 影 响 一 个 人 学 习 积 极 性 、 习 效 果 的 一 个 重 学
数据库 的管理维护Ｅ ， 于计算 机科学与 技术专业 的本科 生 ， ｌ对 ｉ
要 求较高 ， 而对于非计算机专业 的理工科学 生而言 ， 要求相 对 较低， 这需要根据 各个 专业 特点 而设计 。数 据库 作为 一 门计
ｄ ｉห้องสมุดไป่ตู้ ． ９ ９ ． ｉ ｎ ０ ４４ ３ ． ０ １ ０ ．５ ｏ：０ ３６ ／ｊ ｓ ．１０ —３ ７ ２ １ ． ４ ０ ５ ．ｓ
《 据库原理与技术》 数 是大 多数高等 院校相关专业 开设 的
专业课 ， 包括 计算 机专业 、 电子信息 专业 、 软件工程 专业 ， 以及 近几年新兴发展 起来 的生物 信息 学专业 。开设 这 门课 程 ， 目
掌握和操作 ， 教学上还存在一些问题 。 １ １ 以计算机专业教材 为中心 ， ． 过分强调书本知识 目前 ， 没有 专门面向生物信息专业 的数 据库教 材 ， 就使 这 得 生 物信 息学 专业 的数 据库 教学 没有 可 以参考 的范 本 和模
生物技术导论教案
生物技术导论教案第一章：生物技术的概念与历史1.1 生物技术的定义1.2 生物技术的发展历程1.3 生物技术在现代社会中的应用第二章：基因工程2.1 基因工程的基本原理2.2 基因工程的技术与应用2.3 基因工程技术在医学、农业和环境保护中的应用案例第三章：细胞工程3.1 细胞工程的基本原理3.2 细胞工程的技术与应用3.3 细胞工程技术在医学和农业中的应用案例第四章：蛋白质工程4.1 蛋白质工程的基本原理4.2 蛋白质工程的技术与应用4.3 蛋白质工程技术在医学、农业和工业中的应用案例第五章：发酵工程5.1 发酵工程的定义与原理5.2 发酵工程技术与应用5.3 发酵工程技术在食品、药品和生物化工等领域中的应用案例第六章：酶工程6.1 酶工程的基本原理6.2 酶的分离与纯化技术6.3 酶工程技术在工业、医药和生物检测中的应用案例第七章：生物电子学7.1 生物电子学的定义与原理7.2 生物电子学的技术与应用7.3 生物电子学在医疗、生物检测和纳米技术等领域中的应用案例第八章：生物材料8.1 生物材料的基本概念与特性8.2 生物材料的制备与改性技术8.3 生物材料在医疗器械、组织工程和药物递送等方面的应用案例第九章：生物信息学9.1 生物信息学的定义与任务9.2 生物信息学的方法与技术9.3 生物信息学在基因组学、系统生物学和药物发现等方面的应用案例第十章：系统生物学10.1 系统生物学的概念与原理10.2 系统生物学的研究方法与技术10.3 系统生物学在疾病机理研究、药物开发和生物技术产业中的应用案例第十一章：环境生物技术11.1 环境生物技术的定义与目标11.2 生物降解与生物修复技术11.3 环境生物技术在废物处理、水质净化和生态修复等方面的应用案例第十二章：农业生物技术12.1 农业生物技术的概述12.2 转基因作物与植物生物技术12.3 农业生物技术在提高产量、抗病性和可持续农业中的应用案例第十三章：医药生物技术13.1 医药生物技术的范畴与重要性13.2 重组蛋白药物与疫苗制备技术13.3 医药生物技术在疾病治疗和健康管理中的应用案例第十四章：生物安全与伦理14.1 生物安全的重要性与挑战14.2 生物伦理的原则与争议14.3 国家政策与国际协议在生物安全与伦理方面的作用与案例第十五章：未来生物技术的发展趋势15.1 合成生物学的原理与潜力15.2 生物技术与的融合15.3 生物经济的兴起与未来的挑战重点和难点解析第一章：生物技术的概念与历史重点：生物技术的定义、发展历程及其在现代社会中的应用。
生物信息学在生物医学领域的应用
生物信息学在生物医学领域的应用第一章：生物信息学简介生物信息学是一门综合运用数学、统计学、计算机科学等相关知识和技术手段研究生命现象、分析生命信息并解决生物学问题的学科。
随着生物学和计算机科学的发展，生物信息学逐渐成为现代生物医学研究的重要工具。
第二章：基因组学研究基因组学是生物信息学在生物医学领域的重要应用之一。
通过基因组学研究，可以揭示生物的基因组结构和功能，进而深入了解生物的遗传变异和基因调控机制。
生物信息学技术可以帮助我们进行基因组的测序、组装和注释，分析基因组中的重要功能元件，并发现与疾病相关的基因或突变。
第三章：转录组学研究转录组学是研究生物体内所有基因的转录活性和表达水平的学科。
生物信息学在转录组学研究中起到至关重要的作用。
利用生物信息学技术，可以分析转录组中的差异表达基因，揭示它们在生物学过程和疾病发生发展中的作用，并进一步研究其调控网络。
这些信息可以为临床医学的诊断和治疗提供有力支持。
第四章：蛋白质组学研究蛋白质组学是研究生物体内所有蛋白质在时间和空间上的特性和功能的学科。
生物信息学在蛋白质组学研究中有着广泛的应用。
利用生物信息学方法，可以对蛋白质的结构、功能和互作进行预测和分析，鉴定蛋白质修饰以及与疾病相关的蛋白质标志物。
这些研究成果为药物研发、疾病诊断和治疗提供了重要的理论基础。
第五章：系统生物学研究系统生物学是研究生物体各个层次间关系和相互作用的学科。
在系统生物学研究中，生物信息学扮演着不可或缺的角色。
通过整合生物学中的大量数据，生物信息学可以构建生物分子网络、信号传导路径等信息模型，揭示生物体内复杂生物过程的调控机制。
这些研究成果有助于我们对疾病的发生机制进行深入探究，为精确医学的实现提供基础。
第六章：个性化医学研究个性化医学是根据个体基因组信息和病理特征，为每个病人提供个体化的治疗方案的医学模式。
生物信息学在个性化医学研究中发挥着重要作用。
通过对个体基因组的测序和分析，可以预测个体的药物反应和药物代谢能力，为临床医学提供个体化治疗的依据。
医学专业生物信息学第9章
PPT文档演模板
医学专业生物信息学第9章
•一、蛋白质的指纹特征
1.蛋白质的指纹即肽质量指纹谱具有特征性
•
•
由于每种蛋白质的氨基酸序列（一级结构）
都不同，蛋白质被识别特异酶切位点的蛋白酶水
解后，产生的肽片段序列也各不相同，其肽混合
物质量数亦具有特征性，称为肽质量指纹谱
（peptide mass fingerprinting，PMF），即蛋
进行分类和鉴定，并分析蛋白质间的相互作用和
功能。
1.一种称为“竭泽法”，即采用高通量的蛋白质组 研究技术分析生物体内尽可能多乃至接近所有的 蛋白质。
2.另一种策略称为“功能法”，即研究不同时期细 胞蛋白质组成的变化，如蛋白质在不同环境下的 差异表达，以发现有差异的蛋白质种类为主要目 标。
•蛋白质组学的研究范围：
PPT文档演模板
医学专业生物信息学第9章
•一、蛋白质的指纹特征
•3. 肽质量指纹谱可用作其他测定参数
• 测定不同物种间的保留特性，从而推断分子的功能。 由生物多样性和进化上远离引起的氨基酸残基取代， 显示了蛋白中的特征功能区。
• 在一个蛋白消解物中，用来检测在化学或酶处理前 后的“非匹配”（即和预测片段不符）的肽，从而表 征蛋白的修饰。
PPT文档演模板
医学专业生物信息学第9章
•功能蛋白质组学（functional proteomics）” • 研究细胞或个体在某一特定时间所表达或与 某个功能相关的蛋白质集合体。
• 功能蛋白质组学能够在细胞和生命有机体的 整体水平上阐明生命现象的本质和活动规律。 •功能蛋白质组学的研究可为食品改造、疫苗开发 和生物制药等提供重要依据。
蛋白质组学(proteomics)，是以细胞内全部蛋 白质的存在及其活动方式作为研究对象，注重研 究参与特定生理或病理状态的所有蛋白质种类及 其与周围环境（分子）的关系。
医学生物信息学知识点
医学生物信息学知识点医学生物信息学是将生物信息学的原理、方法和技术应用于医学领域的一门交叉学科。
它通过对生物学、计算机科学和统计学等领域的研究，旨在解决与医学相关的生物信息数据存储、分析和解释的问题。
本文将介绍医学生物信息学的一些基本知识点。
第一部分：基础概念1.1 生物信息学的定义医学生物信息学是一门研究如何获取、存储、分析和解释与医学相关的生物信息数据的学科。
它涵盖了基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多个领域，旨在帮助我们更好地了解生物体内复杂的分子机制，并为疾病的诊断和治疗提供支持。
1.2 基因组学基因组学是研究生物体基因组全貌的学科。
它通过解析基因组中的DNA序列，研究基因的组成、结构和功能，以及基因与它们之间的关联。
基因组学在医学领域中的应用包括寻找致病基因、预测个体的疾病易感性等。
1.3 蛋白质组学蛋白质组学是研究生物体蛋白质组成和功能的学科。
它通过分析蛋白质的结构、功能和相互作用，探索蛋白质在生物体内的作用机制。
蛋白质组学在医学领域的应用包括研究疾病的蛋白质标志物、筛选药物靶点等。
1.4 代谢组学代谢组学是研究生物体代谢产物组成和变化的学科。
它通过分析生物体代谢产物的谱图和定量测定，以及与基因表达、蛋白质组成等的关联，揭示生物体代谢网络的特征和调控机制。
代谢组学在医学领域中的应用包括疾病诊断、药物研发等。
第二部分：方法和技术2.1 基因测序技术基因测序技术是获取生物体DNA序列信息的关键技术。
目前广泛应用的基因测序技术包括Sanger测序、高通量测序（如Illumina、Ion Torrent等），以及第三代测序技术（如PacBio、Nanopore等）。
这些技术的不断发展和普及，为医学生物信息学的发展提供了强大的数据支持。
2.2 蛋白质组学技术蛋白质组学技术主要包括蛋白质分离、质谱分析和蛋白质定量等。
常用的蛋白质分离方法有凝胶电泳、液相色谱等；质谱分析方法包括质子化电喷雾质谱、MALDI-TOF质谱等；蛋白质定量方法有标记和非标记两种方式。
在医学检验专业讲授生物信息学技术的几点思考
在医学检验专业讲授生物信息学技术的几点思考随着科技的不断发展，生物学领域的研究变得越来越复杂和庞大。
生物信息学正是应对这一困境而产生的一种新兴学科。
在传统的医学检验专业中，生物信息学技术已经得到了广泛应用。
在讲授生物信息学技术的过程中，以下几点思考是值得注意的。
一、理论和实践相结合传统的医学检验专业讲授大多注重理论知识的传授，而生物信息学技术的讲授需要注重理论和实践相结合。
生物信息学作为一种理论科学，需要通过实际操作才能更好地理解其中的概念。
因此，在讲授生物信息学技术时，可以采用小组讨论、案例分析、实验演示等教学方法，引导学生通过实践理解生物信息学的相关概念。
通过这样的方式，可以帮助学生更加深入地掌握生物信息学技术相关知识，提高他们的实际操作技能。
二、研究和应用相结合生物信息学技术的研究和应用紧密相关，研究可以促进应用的发展，应用可以推动研究的深入。
在讲授生物信息学技术时，可以通过案例分析、研究生物信息学技术在医学检验专业中的应用，帮助学生更好地理解生物信息学技术在医学检验中的重要性。
同时，可以通过研究生物信息学技术的新进展、新技术带来的应用前景，增强学生对生物信息学技术的兴趣和应用价值的认识。
三、团队合作生物信息学技术的应用往往需要多个专业的人员共同合作，每个人员都有着不同的技能和知识，在这样的情况下，团队合作显得尤为重要。
因此，在讲授生物信息学技术时，可以将学生分成小组，让每个小组负责一个研究课题，让他们通过合作协同完成一个完整的项目。
在这个过程中，学生需要协调各自的优势，共同完成任务，这样可以加强学生的团队协作能力。
四、案例分析生物信息学技术的应用范围很广，适用于许多领域，但在不同领域又有着不同的应用场景。
因此，在讲授生物信息学技术时，可以通过多种案例分析，将生物信息学技术的应用场景和具体操作进行详细的介绍和说明，让学生可以从实际案例中感受到生物信息学技术的巨大应用和价值。
总之，讲授生物信息学技术需要注重理论和实践相结合、研究和应用相结合、团队合作和案例分析。
2024生物医学信息学PPT课件
生物医学信息学PPT课件•生物医学信息学概述•生物信息学基础知识•医学图像处理技术•生物信号处理与分析目录•生物医学数据挖掘与应用•生物医学信息学伦理与法规01生物医学信息学概述定义与发展历程定义生物医学信息学是生物医学与计算机科学、信息科学等学科的交叉领域，旨在研究生物医学信息的获取、处理、存储、分析和应用等方面的理论和技术。
发展历程生物医学信息学经历了从早期的医学图像处理、生物信号处理到现代的生物信息学、临床信息学等阶段，随着大数据、人工智能等技术的发展，生物医学信息学的研究和应用领域不断拓展。
研究内容及方法研究内容生物医学信息学的研究内容包括生物医学数据的采集、处理、分析和挖掘，生物医学知识的表示、推理和应用，以及生物医学信息系统的设计、开发和应用等。
研究方法生物医学信息学采用多种研究方法，包括数学建模、统计分析、机器学习、自然语言处理等，以实现对生物医学数据的深入挖掘和有效利用。
应用领域及前景展望应用领域生物医学信息学在医疗、科研、教学等领域具有广泛的应用，如医学影像诊断、基因测序数据分析、临床决策支持、生物医学知识库构建等。
前景展望随着生物医学数据的不断积累和技术的不断进步，生物医学信息学将在精准医疗、智能诊疗、健康管理等方面发挥越来越重要的作用，为人类的健康和医疗保健事业做出更大的贡献。
02生物信息学基础知识基因组学与蛋白质组学基因组学01研究生物体基因组的组成、结构、功能及演变的科学领域，涉及基因测序、基因注释、比较基因组学等方面。
蛋白质组学02研究生物体内所有蛋白质的表达、功能、相互作用及调控的科学领域，与基因组学相辅相成，共同揭示生物体的生命活动规律。
基因组学与蛋白质组学的关系03基因组学提供生物体的遗传信息，蛋白质组学则研究这些遗传信息的表达产物，二者相互关联，共同揭示生物体的生理和病理过程。
基因表达调控与表观遗传学基因表达调控生物体内通过一系列机制调节基因的表达水平，包括转录调控、转录后调控、翻译调控等多个层面，以确保生物体在不同环境和发育阶段下能够正常生长发育。
生物信息学(东南大学版)精选ppt
09.04.2020
41
遗传连锁图：通
过计算连锁的遗
传标志之间的重
组频率，确定它
配子
们的相对距离，
一般用厘摩（cM，
即每次减数分裂
的重组
频率为1%）
表示。
末 期 II
晚 期 II
中 期 II
间期 前期 I
同源染色体 形成配对
中期 I
前 期 II
晚期 I 发生交换
09.04.2020
42
物理图谱
5、《生物信息学手册》 郝柏林 中科院物理所 上海科学技术出版社
6、《简明生物信息学》 钟扬 复旦大学 高等教育出版社
09.04.2020
2
http://
编号
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
第九章
第十章
09.04.2020
网上资源
名称
书稿(word)
生物信息学引论 分子生物学基础
破译遗传语言、识别基因 预测蛋白质结构和功能 认识生物界信息存贮和传递的本质 研究药物作用机制和开发新药
09.04.2020
31
第二节 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
09.04.2020
生物信息学 的迅速发展
09.04.2020
生物体生长发育的本质就是遗 传信息的传递和表达
17
DNA通过自我复制，在生物体的繁衍过 程中传递遗传信息
基因通过转录和翻译，使遗传信息在生物 个体中得以表达，并使后代表现出与亲代 相似的生物性状。
基因控制着蛋白质的合成
生物信息学课程教学大纲-西安交通大学第一附属医院
目录“生物信息学”课程教学大纲 (1)“预防医学概论”课程教学大纲 (4)“全科医学教育”课程教学大纲 (4)“环境医学”课程教学大纲 (5)“医用电子显微技术”课程教学大纲 (6)“机能综合实验设计”课程教学大纲 (32)“医学分子遗传学导论”课程教学大纲 (34)“生物信息学”课程教学大纲英文名称：Introduction to Medical Bioinformatics课程编号：BASM2017学时：32 学分：1.5适用对象：临床医学专业五、七年制，预防医学、法医学、口腔医学专业先修课程：分子生物学、计算机网络基础使用教材及参考书：[1]楚雍烈主编，《医用生物信息学概论》，陕西科学技术出版社，2005年[2]罗静初主编，《生物信息学》，北京大学出版社，2002年一、课程性质、目的和任务性质：选修课目的：使学生学习、掌握生物信息学的先进理论知识和技术。
掌握信息时代彼此相互学习、相互交流医学知识必不可少的现代工具和技术手段。
二、教学基本要求1．要求学生掌握生物信息学的基本理论知识和基本概念，熟悉生物信息学的相关技术方法，特别是分子生物学中常用的关键技术及常用软件。
2．考虑到生物信息学实践性很强的特点，结合生物医学实际，设计了一些实验供学生练习操作，以巩固所学的知识和技术。
要求学生熟悉生物信息学的常用网络技术方法，掌握网络技术基本要领。
三、教学内容及要求第一章生物信息学和医学信息学绪论1. 生物信息学和医学信息学的产生背景2．生物信息学和医学信息学的发展3．生物信息学和医学信息学的重要性4．生物信息学和医学信息学的研究内容第二章生物信息学和医学信息学的信息学基础1. 生物信息学和医学信息学中的计算机基础知识2. 生物信息学和医学信息学中的互联网基础知识第三章生物信息学的医学分子生物学基础1. 生物信息学和医学信息学中的分子生物学理论基础知识2. 生物信息学和医学信息学中的分子遗传学技术简介第四章生物信息学和医学信息学资源检索工具1. 生物信息学和医学信息学资源的通用新检索工具2. 生物信息学和医学信息学资源的专业搜索引擎3．综合运用搜索工具获得生物信息学和医学信息第五章生物信息学的互联网浏览和文件传输1. 生物信息学和医学信息学信息资源的网上浏览2．生物信息学和医学信息学信息资源的网上检索3．生物信息学和医学信息学信息资源的网上传输和交流4. 文档阅读和图像浏览第六章生物信息学的信息中心和数据库1. 生物信息学的重要信息中心2. 生物信息学的主要数据库第七章核酸序列比对分析1．核酸序列同源性分析2．酶切位点分析及物理图谱第八章生物信息学与核酸检测技术1．PCR 引物的设计与优化2．核酸杂交探针设计3．基因芯片与生物信息学第九章生物信息学与生物制药1．生物制药中的生物信息学2．核酸药物的设计第十章蛋白质结构与功能分析1. 蛋白质氨基酸序列的分析2．蛋白质基本结构与特性分析3. 蛋白质的高级结构、功能预测、功能域的判定第十一章基因组学与生物信息学1. 基因组结构分析2．基因的定位3．电子克隆。
生物信息学课后题及答案
生物信息学课后习题及答案（由10级生技一、二班课代表整理）一、绪论1.你认为，什么是生物信息学？采用信息科学技术，借助数学、生物学的理论、方法，对各种生物信息（包括核酸、蛋白质等）的收集、加工、储存、分析、解释的一门学科。
2.你认为生物信息学有什么用？对你的生活、研究有影响吗？（1）主要用于：在基因组分析方面：生物序列相似性比较及其数据库搜索、基因预测、基因组进化和分子进化、蛋白质结构预测等在医药方面：新药物设计、基因芯片疾病快速诊断、流行病学研究：SARS、人类基因组计划、基因组计划：基因芯片。
（2）指导研究和实验方案，减少操作性实验的量；验证实验结果；为实验结果提供更多的支持数据等材料。
3.人类基因组计划与生物信息学有什么关系？人类基因组计划的实施，促进了测序技术的迅猛发展，从而使实验数据和可利用信息急剧增加，信息的管理和分析成为基因组计划的一项重要的工作。
而这些数据信息的管理、分析、解释和使用促使了生物信息学的产生和迅速发展。
4简述人类基因组研究计划的历程。
通过国际合作，用15年时间（1990-2005）至少投入30亿美元，构建详细的人类基因组遗传图和物理图，确定人类DNA的全部核苷酸序列，定位约10万基因，并对其他生物进行类似研究。
1990，人类基因组计划正式启动。
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。
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。
Celera公司加入，与公共领域竞争启动水稻基因组计划。
1999，第五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，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。
2001，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。
2003，中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的.目标全部实现。
2004，人类基因组完成图公布。
生物信息学复习的总结
生物信息期末总结1.生物信息学（Bioinformatics）定义：（第一章）★生物信息学是一门交叉科学，它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。
（或：）生物信息学是运用计算机技术和信息技术开发新的算法和统计方法，对生物实验数据进行分析，确定数据所含的生物学意义，并开发新的数据分析工具以实现对各种信息的获取和管理的学科。
（NSFC）2. 科研机构及网络资源中心：NCBI：美国国立卫生研究院NIH下属国立生物技术信息中心；EMBnet：欧洲分子生物学网络；EMBL-EBI：欧洲分子生物学实验室下属欧洲生物信息学研究所；ExPASy:瑞士生物信息研究所SIB下属的蛋白质分析专家系统；(Expert Protein Analysis System)Bioinformatics Links Directory；PDB (Protein Data Bank)；UniProt 数据库3. 生物信息学的主要应用:1．生物信息学数据库；2．序列分析；3．比较基因组学；4．表达分析；5．蛋白质结构预测；6．系统生物学；7．计算进化生物学与生物多样性。
4.什么是数据库：★1、定义：数据库是存储与管理数据的计算机文档、结构化记录形式的数据集合。
（记录record、字段field、值value）2、生物信息数据库应满足5个方面的主要需求：（1）时间性；（2）注释；（3）支撑数据；（4）数据质量；（5）集成性。
3、生物学数据库的类型：一级数据库和二级数据库。
（国际著名的一级核酸数据库有Genbank数据库、EMBL核酸库和DDBJ库等；蛋白质序列数据库有SWISS-PROT等；蛋白质结构库有PDB等。
）4、一级数据库与二级数据库的区别：★1）一级数据库：包括：a.基因组数据库----来自基因组作图；b.核酸和蛋白质一级结构序列数据库；c.生物大分子(主要是蛋白质)的三维空间结构数据库，(来自X-衍射和核磁共振结构测定)；2）二级数据库：是对原始生物分子数据进行整理、分类的结果，是在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定的应用目标而建立的。
医学本科生物信息学的教学实践与思考
基金项目： 贵州省一流课程培育基金资助项目（ＳＪＹＤ０１８）；遵义医科大学珠海校区教育教学改革计划基金资助项目（ＸＱＪＧ２０１８－０２－１０）；遵义医科大学优秀青年人才计划资助项目（１８ｚｙ－００５）作者简介： 阳小燕，女，１９８５－１１生，博士，副教授，Ｅ ｍａｉｌ：ｏｕｙａｎｇｘｉａｎｇｙａｎ＠１２６．ｃｏｍ收稿日期： ２０２０－０７－１６医学本科生物信息学的教学实践与思考阳小燕，苏良辰，崔国祯，周鹤峰，申慧芳△ （遵义医科大学珠海校区生物工程系， 珠海 ５１９０４１； △通讯作者）摘要： 生物信息学是一门新兴交叉学科，其综合运用数学、计算机科学、生命科学技术理论和工具，对生物科学和医学等领域的信息进行获取、加工、存储、分析、解释等，被誉为“解读生命天书的慧眼”。
为了培养医学专业本科生学习生物信息学的兴趣，遵义医科大学生物工程系以李霞和雷健波主编的生物信息学为例，结合以往的教学经验，从教学内容、教学模式和考核体系等方面进行改进与实践，旨在为提高生物信息学课程的教学质量和学习效果提供一定参考。
关键词： 生物信息学； 教学模式； 考核体系中图分类号： Ｇ６４２．０ 文献标志码： Ａ 文章编号： ２０９５－１４５０（２０２０）１０－０７１２－０４ ＤＯＩ：１０．１３７５４／ｊ．ｉｓｓｎ２０９５－１４５０．２０２０．１０．０４ １９９０年，人类基因组计划的实施产生了海量数据。
如何从海量数据中获得有价值的知识、探求生物序列中的规律、挖掘蕴藏的意义，从而认识生命的本质，生物信息学作为一门独立学科应运而生。
生物信息学是一门新兴交叉学科，其综合运用数学、计算机科学、生命科学等其他多个学科的理论和知识，系统性地对生物科学和医学等领域的信息进行获取、加工、存储、分析、解释等，在现代生命科技领域占据不可或缺的支撑地位［１，２］。
随着新一代测序技术的深入发展，各种组学的兴起以及基于大数据的精准医学的推行，生物信息学的内涵和外延不断丰富扩展，现已迅速发展成为当今生命科学重大的和最具吸引力的前沿领域，在生物医药研究及相关产业的发展中发挥重要甚至决定性的作用，极大推动了生命科学相关研究的快速发展，被誉为“解读生命天书的慧眼”［３］。
医学生物信息学基础
数据类型：包括序列数据、结构数据、功能数据、病理数据等
应用领域：包括基因组学、蛋白质组学、代谢组学、药物研发、疾病诊断等
跨学科性：结合医学、生物信息学和计算机科学等领域的知识
应用广泛性：应用于疾病诊断、药物研发、个性化医疗等多个领域
计算密集型：需要使用高性能计算和算法来处理和分析数据
数据密集型：处理大量生物医学数据，如基因、蛋白质、疾病等
研究内容：包括基因组学、蛋白质组学、代谢组学等
研究领域：涉及医学、生物学、计算机科学等多个领域
研究方法：采用生物信息学、统计学、计算机科学等方法
研究目的：提高疾病诊断和治疗水平，促进医学发展
生物信息学基础知识
基因组：生物体全部遗传信息的总和
基因组编辑：利用基因工程技术对基因组进行修改和编辑
基因组比较：比较不同物种的基因组，了解生物进化关系和功能差异
个性化医疗的技术和方法：基因测序、生物信息学分析等
个性化医疗的未来发展趋势和挑战
汇报人：XX
感谢您的观看
精准医学：通过基因测序、生物信息学分析等技术，实现疾病的精准诊断和治疗
流行病学研究的定义和目的
流行病学研究的方法和技术
生物信息学在流行病学研究中的应用
生物信息学在流行病学研究中的挑战和前景
生物信息学技术与方法
数据来源：基因测序、蛋白质结构分析、细胞生物学实验等
数据类型：序列数据、结构数据、功能数据等
数据收集方法：高通量测序、基因芯片、蛋白质组学等
数据存储与管理：数据库、数据仓库、云计算等
数据分析方法：统计分析、机器学习、深度学习等
数据来源：基因、蛋白质、代谢物等
数据类型：序列、结构、功能、网络等
数据挖掘技术：关联规则、聚类分析、分类预测等
医学生物课件-生物信息学及其在医学中的应用
基因组学与转录组学
通过基因组学和转录组学研究， 揭示基因在生物体内的表达与 调控规律。
蛋白质组学
研究蛋白质的组成、结构、功 能及相互作用，为疾病的治疗 和新药的设计提供基础。
III. 生物信息学的工具
DNA和蛋白质序列分析 工具
利用DNA和蛋白质序列分析 工具，研究基因和蛋白质的 结构、功能以及相互作用。
基于计算机的模拟技术
通过基于计算机的模拟技术， 模拟和预测生物过程，加速 药物研发和临床试验。
信息可视化技术
利用信息可视化技术，将复 杂的生物数据呈现为直观的 图形和图表，便于数据分析 和解读。
IV. 医学中的生物信息学应用实例
基因诊断和治疗
通过基因诊断，个性化治疗方案 可以针对患者的基因变异进行调 整，提高疗效。
基因组学在人口遗传学和 疾病研究中的应用
通过基因组学的研究，揭示人口 遗传学的规律，并为疾病的预防 和治疗提供新的思路。
蛋白质组学在药物研发中 的应用
利用蛋白质组学的技术，加速新 药的发现和研发过程，提高药物 的安全性和疗效。
V. 生物信息学的发展与挑战
1
生物信息学的发展趋势
生物信息学正朝着协同研究、大数据分析和人工智能等方向发展，为生命科学领域带来更多 的突破。
2 生物信息学的意义
生物信息学的发展促进了医 学科学的突破，加速了药物 研发和个性化医疗的实现。
3 生物信息学在医学中的应用
生物信息学在基因组学、转录组学、蛋白质组学等多个领域中被广泛 应用，为疾病的诊断和治疗提供了新的思路和方法。
II. 生物信息学的基础
生物分子的结构与功 能
了解生物分子（如蛋白质和核 酸）的结构与功能，是生物信 息学的基础。
《医学生物信息学课件-上海交通大学医学院》
DNA测序技术及其应用
利用DNA测序技术，解读人类基 因组信息，揭示与疾病相关的基 因变异。
基因表达谱分析
基因组编辑技术
通过转录组学研究，了解基因在 不同组织和时间点上的表达情况。
应用CRISPR-Cas9等技术在基因组 中定点编辑，纠正某些遗传病的 基因缺陷。
转录组学在医学中的应用
1 疾病机制研究
寻找和验证与特定疾病相关的蛋白质标
志物。
3
蛋白质药物研发
基于蛋白质结构和功能信息，设计和开 发新型蛋白质药物。
代谢组学在医学中的应用
代谢组学技术及其应用
研究生物体内代谢产物的种类和 变化，发现与疾病相关的代谢异 常。
药物代谢研究
研究药物在体内的代谢途径和代 谢产物，为药物个体化治疗提供 依据。
营养代谢研究
医学生物信息学的研究对象和内容介绍
基因组学
研究各种生物的基因组结构和基因功能。
蛋白质组学
研究蛋白质的表达、结构和功能。
转录组学
研究转录过程中的基因表达和调控。
代谢组学
研究生物体内代谢产物的种类和变化。
医学生物信息学与生物信息学 的区别和联系
1 区别
医学生物信息学聚焦于医学应用，而生物信息学更广泛地研究生物信 息。
通过转录组数据分析，揭示 疾病的发生和发展机制。
2 药物效果评估
通过分析转录组数据，评估 药物对特定疾病的治疗效果。
3 生理状态监测
利用转录组学方法监测人体在不同生理状态下基因的表达变化。
蛋白质组学在医学中的应用
1
蛋白质组分析
研究蛋白质组成、结构和功能，解析蛋
医学专业 生物信息学第9章
三、蛋白质分析软件与数据库
（一）蛋白质物理特性的预测基于蛋白质的一级 氨基酸序列
▪ 从蛋白质序列出发，可以预测出蛋白质的许多物 理性质，包括等电点、分子量、酶切特性、疏水 性、电荷分布等。
▪ 相关工具有：Compute pI/Mw，PeptideMass， TGREASE，SAPS等。
三、蛋白质分析软件与数据库
（二）蛋白质二级结构预测以已知三维结构和二级结 构的蛋白质为依据
▪ 二级结构是指α螺旋和β折叠等规则的蛋白质局部 结构元件。不同的氨基酸残基对于形成不同的二级 结构元件具有不同的倾向性，这构成了进行二级结 构预测的基础。
三、蛋白质分析软件与数据库
（八）蛋白质一次结构数据库有PDB、SCOP、 CATH等
▪ 蛋白质空间结构数据库是生物大分子结构数据库 的主要组成部分，是随X射线晶体衍射分子结构 测定技术的出现而出现的数据库，其基本内容为 实验测定的蛋白质分子空间结构原子坐标。
一、蛋白质的指纹特征
3. 肽质量指纹谱可用作其他测定参数
• 测定不同物种间的保留特性，从而推断分子的功能。 由生物多样性和进化上远离引起的氨基酸残基取代， 显示了蛋白中的特征功能区。
• 在一个蛋白消解物中，用来检测在化学或酶处理前 后的“非匹配”（即和预测片段不符）的肽，从而表 征蛋白的修饰。
二、蛋白质的定位、修饰
▪ 二级结构预测常用方法有：nnPredict， PredictProtein，SOPMA，COILS，TMpred， SignalP等。
三、蛋白质分析软件与数据库
（三）蛋白质三级结构预测是最复杂和最困难的预 测技术
医学专业生物信息学第1章-DNA-RNA和蛋白质序列信息资源
• PIR免费为科学界提供包括蛋白序列数据库（PSD）
在内的蛋白数据库和分析工具。
PIR信息库资源
PIR主要数据库：
• 1. UniProt-通用蛋白质资源库 • 2. iProClass-蛋白质知识整合数据库 • 3. PIRSF-蛋白质家族分类系统 • 4. iProLINK-蛋白质文献、信息和知识整合
• GenBank数据库每天与欧洲分子生物学实
验室的核酸序列数据库（European Molecular Biology Laboratory Nucleotide Sequence Database， EMBL）和日本的DNA数据库（DNA Data Bank of Japan DDBJ）进行数据交换， 以保证数据库内容在全世界范围的同步性。
四、其他重要的核酸序列数据库
• dbEST：dbEST是GenBank中的一个子数据库，
包含来源于不同物种的表达序列数据和表达序列 标签序列的其他信息。
• ncRNAdb：非编码RNA（non-coding RNA
ncRNA）数据库旨在提供非编码RNA的序列和功 能信息。
• miRBase：miRBase序列数据库主要存放已发
• 自20世纪80年代第一个核酸数据库建立以来，核
酸数据库迅速发展。在互联网上不仅有核酸序列 数据库，还出现了基因组相关数据库、核酸三维 结构数据库、基因表达数据库、人类基因突变及 疾病相关数据库、进化相关数据库及其他与核酸 有关的数据库。
三大核酸序列数据库
• GenBank • EMBL • DDBJ
（三）检索GenBank数据
• 1. Entrez系统
（/sites/gquery）
医学生物信息学
医学生物信息学随着现代医学的发展，医学生物信息学作为一门新兴的学科正在逐渐受到越来越多的关注。
医学生物信息学是一门交叉学科，旨在将计算机科学和生物医学融合起来，解决医药领域中的问题。
医学生物信息学涵盖的内容非常广泛，从基因组学、蛋白质组学、代谢组学到系统生物学等多个方面都有所涉及。
医学生物信息学的理论和技术医学生物信息学的研究内容非常丰富，可以通过生物实验和信息学方法对基因、蛋白质和代谢物进行研究和分析。
为了实现医学生物信息学的这一目标，一些常用的技术和方法如下：1. 分子生物学技术分子生物学技术是进行医学生物信息学研究最基础性的技术之一。
常用的分子生物学技术包括PCR、蛋白质电泳、西方印迹、RNA干扰等，这些技术都在生物样本的处理和分析中起到了很重要的作用。
2. 生物信息学技术生物信息学是对生物数据进行分析和解释的学科。
生物信息学技术在医学生物信息学中主要用于对大规模数据的分析和处理。
通过高通量测序技术，对基因组学、蛋白质组学、代谢组学等方面进行大规模数据的检测和分析，从而为临床诊断和治疗提供基础。
3. 人工智能技术人工智能技术在医学生物信息学中得到了广泛的应用。
例如，在疾病预测和诊断中，利用机器学习算法可以对病人的数据进行分析和诊断，从而帮助医生更好地判断病情、进行治疗。
医学生物信息学的应用医学生物信息学主要用于研究疾病的起源和发展机制，为临床诊断和治疗提供支持。
医学生物信息学的应用非常广泛，可以帮助人们更好地了解疾病的发病机制、进展速度和预后，并提供个性化的诊断和治疗方案。
1. 癌症的研究医学生物信息学对于癌症的研究非常重要，可以对癌症的发病过程、治疗方案、病情预后等方面进行分析。
现在，医学生物信息学已经成为癌症研究领域中不可或缺的一部分。
基于生物信息学技术和人工智能技术的疑似癌症诊断系统，已经得到了应用和推广。
2. 基因突变病的研究医学生物信息学可以通过研究基因突变病的发展机制，了解疾病与基因的相关性，为治疗这些疾病提供支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的修饰
2. 质谱是鉴定蛋白质翻译后修饰的重要方法
• 蛋白质翻译后的修饰的解析主要采用电喷雾 （ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）两种 质谱技术。
• 质谱主要通过质量偏移（mass shift）来识别 翻译后修饰蛋白。
一、蛋白质的指纹特征
3. 肽质量指纹谱可用作其他测定参数
• 测定不同物种间的保留特性，从而推断分子的功能。 由生物多样性和进化上远离引起的氨基酸残基取代， 显示了蛋白中的特征功能区。
• 在一个蛋白消解物中，用来检测在化学或酶处理前 后的“非匹配”（即和预测片段不符）的肽，从而表 征蛋白的修饰。
二、蛋白质的定位、修饰
翻译后转运（post-translational translocation） 共翻译转运（co-translational translocation）
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 3. 生物信息学预测亚细胞定位
构建可靠的数据库，对蛋白质的亚细胞定位进行 分析与预测，能加速蛋白质亚细胞定位的研究。 综合数据库（SwissProt、MIPS等） 模式生物数据库 专门的亚细胞定位数据库
一、蛋白质的指纹特征
2. 肽质量指纹谱是鉴定蛋白质的常用参数
质谱指纹分析需要经过蛋白质原位酶解（包括 蛋白质凝胶的脱色、还原和烷基化、酶解、萃取及 合并萃取液冻干后进行质谱分析）、MALDI-TOF肽 质量指纹图测定（包括蛋白样品脱盐及制备、质谱 仪进行肽质量指纹图测定）及蛋白质鉴定数据库搜 寻等三个步骤。
个功能相关的蛋白质集合体。
功能蛋白质组学能够在细胞和生命有机体的整 体水平上阐明生命现象的本质和活动规律。 功能蛋白质组学的研究可为食品改造、疫苗开发和 生物制药等提供重要依据。
功能蛋白质组学已成为后基因组的重要组成部 分。
主要研究内容： 1.蛋白质组的组成成分，即蛋白质组的表达模式
(expression profile) 2.蛋白质翻译后修饰 3.蛋白质-蛋白质相互作用
另一种是“差异”蛋白质组学或功能蛋白质组 学，主要筛选和鉴定不同种类或状态下各样品间蛋 白质组的区别与变化，通过分析蛋白质组中构成蛋 白质间相互作用及细胞内功能单位，解析蛋白质组 与细胞功能之间的相关性。
功能蛋白质组学（functional proteomics）” 研究细胞或个体在某一特定时间所表达或与某
蛋白质组学(proteomics)，是以细胞内全部蛋 白质的存在及其活动方式作为研究对象，注重研 究参与特定生理或病理状态的所有蛋白质种类及 其与周围环境（分子）的关系。
蛋白质组学研究的策略：
蛋白质组学研究试图比较细胞在不同生理或 病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进 行分类和鉴定，并分析蛋白质间的相互作用和功 能。
第九章 蛋白质分析 与蛋白质组学
Protein Analysis And Proteomics
主要内容
第一节 引言 第二节 蛋白质分析方法 第三节 蛋白质组学数据的获取与分析
第一节 引 言
蛋白质组(proteome) 源于蛋白质(protein)与 基因组(genome)两个字的结合，意指“一种基因 组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至 一种生物所表达的全部蛋白质。
1. 蛋白质的定位基于十二类亚细胞结构 蛋白质在细胞内的定位主要基于12类亚细胞的分 类数据库（来自SwissProt）： 细胞膜、细胞质基质、内质网、高尔基体、溶酶 体、过氧化物酶体、线粒体、叶绿体、细胞骨架、 液泡、细胞核、细胞外基质。
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 2. 蛋白质在细胞内合成后的转运与定位有两种机制
蛋白质翻译后修饰在体内是一个动态的变化过程， 有效探明细胞和组织内蛋白质修饰谱的“翻译后修饰 蛋白质组学”成为当今功能蛋白质组学研究的重要内 容。
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的修饰
1. 蛋白质的翻译后修饰是蛋白质行使正常生理功能所 必需的
▪ 蛋白质翻译后修饰过程使蛋白质结构更为复杂，功 能更为完善，调节更为精细，作用更为专一。
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 4. 蛋白质信息的提取是亚细胞定位预测的基本步骤
蛋白质分选信号 蛋白质序列的氨基酸
组分 蛋白质的功能域信息 序性特征参数
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的修饰
蛋白质翻译后修饰（post-translational modification，PTM），即是指蛋白质在翻译中或翻译 后会在个别氨基酸链上共价结合各种非肽类基团，形 成翻译后修饰。
1.一种称为“竭泽法”，即采用高通量的蛋白质组 研究技术分析生物体内尽可能多乃至接近所有的 蛋白质。
2.另一种策略称为“功能法”，即研究不同时期细 胞蛋白质组成的变化，如蛋白质在不同环境下的 差异表达，以发现有差异的蛋白质种类为主要目 标。
蛋白质组学的研究范围：
一种是“完全”蛋白质组学或表达蛋白质组学 (expression proteomics)，主要分析构成蛋白质组 蛋白质的种类和数量，并以此来探讨细胞、组织、 个体或特定状态的特征。
第二节 蛋白质分析方法
一、 蛋白质的指纹特征 二、蛋白质的定位、修饰 三、蛋白质分析软件与数据库
一、蛋白质的指纹特征
1.蛋白质的指纹即肽质量指纹谱具有特征性
由于每种蛋白质的氨基酸序列（一级结构） 都不同，蛋白质被识别特异酶切位点的蛋白酶水 解后，产生的肽片段序列也各不相同，其肽混合 物质量数亦具有特征性，称为肽质量指纹谱 （peptide mass fingerprinting，PMF），即蛋 白质的指纹特征。
蛋白质功能模式的研究是蛋白质组研究的最终 目标，其主要研究目标是要揭示蛋白质组成员间的 相互作用、相互协调的关系，并深入了解蛋白质的 结构与功能的相互关系，以及基因结构与蛋白质结 构功能的关系。
蛋白质定位、蛋白质翻译后修饰及蛋白质-蛋 白质相互作用都是目前其研究的重要内容。
二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位