生物信息学发展概况及研究进展
生物信息学的发展历程和应用情况
生物信息学的发展历程和应用情况随着计算机技术、生物学研究方法及数据采集方法的进步,生物信息学逐渐崭露头角。
生物信息学是一门交叉学科,它将计算机科学、统计学、生物学和化学等多个领域的知识整合起来,应用于生物数据的分析和理解,旨在帮助生物学家探索生命的奥秘。
本文将介绍生物信息学的发展历程和应用情况。
一、生物信息学的历史生物信息学最早起源于20世纪60年代。
当时,基因组学和蛋白质组学开始引起生物学家的关注。
由于基因组和蛋白质组数据太过庞大,传统的生物学研究方法远远不够高效。
生物学家开始尝试使用计算机分析这些数据,深入研究生命体系结构和功能。
在20世纪70年代,出现了一种新型的人工智能技术——“专家系统”,它能够与人类专家类似地推理和解决问题。
生物学家开始使用这种系统分析生物数据,并取得了一系列重要的成果。
此外,20世纪80年代,高通量技术的出现使得生物学数据的处理速度和质量得到了极大提升。
这也推动了生物信息学的发展。
二、生物信息学的应用1. 基因组学生物信息学在基因组学中的应用非常广泛。
通过基因组测序技术获取基因组序列数据,通过生物信息学技术对基因组序列进行分析和挖掘,可以识别出基因、启动子、转录因子结合位点等基因组特征。
通过比较不同物种的基因组序列可以发现物种之间的亲缘关系,并推断是否存在某些共同的祖先。
2. 蛋白质组学生物信息学在蛋白质质谱分析中也有应用。
通过蛋白质质谱数据分析算法,可以扫描蛋白质中所有已知的肽段序列,并计算它们与质谱数据的相似度,从而推断蛋白质的氨基酸序列。
这种方法可以帮助研究蛋白质在细胞内的位置、互作关系、表达水平等方面。
3. 药物研发生物信息学在药物研发中也有广泛应用。
药物的研发需要寻找合适的分子靶点,确定药物和靶标的相互作用方式。
生物信息学技术可以通过分子对接、蛋白质结构与功能分析等方法来预测分子靶点和药物作用方式。
4. 生物多样性研究生物信息学技术也可以帮助研究生物多样性。
生物信息学研究的现状及未来发展趋势
生物信息学研究的现状及未来发展趋势一、概述生物信息学是一门交叉学科,是生物学、计算机科学、数学和统计学等多个学科的交叉融合。
生物信息学广泛应用于生命科学领域的大量数据处理、计算和分析工作,并有助于发现生命科学重要的模式和关联性,解析生物过程和机制的本质。
近年来,大规模测序技术的突破以及计算机硬件的不断升级,让生物信息学迎来了一个蓬勃发展的时期。
二、现状1. 生物信息学的至关重要性由于生物医学研究的不断发展,生物信息学的重要性越来越得到重视。
大量的生物学数据涌现,从DNA、RNA、蛋白质、代谢物到生物图像、病历等,这些数据是生物医学研究不可或缺的,而如何高效地存储、分析和解释这些数据是生物信息学家的责任。
在日益依赖大数据的时代,生物信息学专家可以利用计算机算法进行数据分析和建模,从而为基于证据的医学研究和转化提供支持和强大的工具。
2. 遗传信息学的进步随着高通量测序技术的不断进步,人类对生命科学的认识逐渐深入,也让生物信息学领域的知识不断壮大。
通过遗传信息学研究,我们可以对基因组、转录组、蛋白质组进行分析和解析,实现基因和表达信息的大规模描述和研究。
生物信息学专家可以利用遗传信息学来寻找基因和表达谱上的模式,为此我们需要建立和运用分子生物学、生物物理学和化学等方面的知识。
3. 基于计算机的方法随着计算机技术的不断发展,基于计算机的方法也愈加完善。
随着硬件和软件技术的不断推进,生物信息学专家可以使用更加高效且灵活的算法实现生物数据的处理。
同时,深度学习和人工智能的进步,为生物信息学的发展带来了无限的可能性。
它们不仅可以进行生物信息数据的分类和交互式可视化,还可以对此进行预测和模拟等工作,这样可以从生物数据中挖掘出新的知识和洞见。
三、未来发展趋势1. 可视化工具的发展可视化是生物信息学的重要组成部分,因为它可以让研究人员更加直观地理解和分析大量的数据。
现在有很多生物信息学的可视化工具,例如序列分析软件、蛋白质结构可视化、基因表达的空间分布和网络分析等等。
生物信息学的发展现状和未来趋势
生物信息学的发展现状和未来趋势生物信息学是计算机科学、统计学、生物学和数学等学科交叉的领域,它将生物学和计算机科学的理论和技术相结合,对生物学研究进行信息化处理和分析。
生物信息学在生命科学、医学和生态环境等方面具有广泛的应用,重要程度不言自明。
本文将从生物信息学的发展现状、未来趋势、重要应用和技术变革等方面进行讨论。
一、生物信息学的发展现状随着人类基因组计划、生命科学的快速发展和计算机科学的进步,生物信息学得到了快速的发展。
生物序列分析、结构生物学、功能基因组、系统生物学等领域的技术和方法也得到了快速的发展和应用。
在基因组学领域,生物信息学应用于序列测定、基因标注、宏基因组分析等方面。
在蛋白质组学方面,生物信息学应用于蛋白质功能预测、结构预测和蛋白质相互作用网络等方面。
在系统生物学方面,生物信息学应用于代谢组学、转录组学和蛋白质组学等方面,通过系统集成分析,揭示细胞、组织和生物体的整体性质。
二、生物信息学的未来趋势生物信息学在未来发展中,趋势主要是三个方向:多样化应用、多学科交叉和高性能计算。
1. 多样化应用未来生物信息学的发展将更加多样化,将涉及到更多的领域。
例如:精准医疗、人工合成生物学、基因编辑等。
生物信息学将在未来的发展中,将越来越广泛地应用于医疗保健、农业、环境保护、食品安全等方面。
2. 多学科交叉生物信息学不仅仅是生命科学和计算机科学的交叉,也涉及到统计学、数学、物理学、工程学等多个学科的交叉。
未来,生物信息学将更加深入地涵盖其他各种交叉学科,从而更好地支持生物学研究进展。
3. 高性能计算大数据时代对计算能力的要求非常高,未来的生物信息学也需要更加高效、高性能、低成本的计算圣杯。
未来,使用巨型计算机和云计算等技术将成为生物信息学的重要手段。
三、生物信息学的重要应用生物信息学在许多领域广泛应用的,具有重要意义。
1. 癌症研究:生物信息学技术可以帮助科学家预测肿瘤分类、发展速度和患病率,从而帮助医生选择最佳治疗方案,甚至帮助构建最佳治疗方案。
生物信息学的发展现状及未来趋势分析
生物信息学的发展现状及未来趋势分析生物信息学的发展现状及未来趋势引言:生物信息学是一门快速发展的交叉学科,通过整合生物学、计算机科学和统计学等多个领域的知识,以理解和解释生物学中的大规模数据。
生物信息学的发展已经取得了显著的进展,并在许多领域产生了重要的应用。
本文将探讨生物信息学的发展现状,并展望未来发展的趋势。
第一部分:生物信息学的发展现状1.1 基因组学基因组学是生物信息学的重要领域之一,它研究生物体的全基因组,帮助科学家理解基因组的结构、功能和进化。
通过高通量测序技术的发展,生物科学家现在能够更加快速、准确地测序DNA片段,并研究某个生物体的所有基因。
1.2 蛋白质组学蛋白质组学是对生物体内所有蛋白质的综合研究。
通过质谱仪等高通量技术,科学家们能够更好地研究蛋白质的结构和功能。
蛋白质组学在药物研发、疾病诊断和治疗方面发挥着重要作用。
1.3 转录组学转录组学研究的是某个生物组织或细胞中所有的RNA分子。
通过转录组学的研究,科学家们可以更深入地了解基因表达的调控机制以及生物体对内外环境的适应能力。
1.4 蛋白质结构预测蛋白质结构预测是生物信息学中的一个重要问题。
准确地预测蛋白质的三维结构对于深入了解其功能和药物设计具有关键作用。
目前,生物信息学的发展使得蛋白质结构预测的准确性大大提高,但仍然存在许多挑战。
第二部分:生物信息学的未来趋势2.1 单细胞转录组学随着单细胞技术的不断发展,单细胞转录组学将成为未来生物信息学的重要方向之一。
通过分析单个细胞的转录组,科学家们能够更准确地了解细胞之间的异质性,从而深入研究生物发育、疾病发展等过程。
2.2 人类表型组学人类表型组学是研究人类基因与表型间关系的一个新兴领域。
通过整合基因组、转录组和蛋白质组等数据,科学家们能够更好地研究人类的性状、疾病易感性和药物反应等问题。
2.3 人工智能与深度学习人工智能和深度学习技术在生物信息学领域的应用越来越广泛。
通过利用机器学习算法,生物学家可以更好地分析和解释大规模生物数据,快速发现新的生物学模式和规律。
生物信息学的发展与应用
生物信息学的发展与应用随着生物研究领域的不断拓展和深入,生物信息学作为一门新兴的交叉学科,在近年来得到了广泛的关注和应用。
从最初的基因测序技术开始,生物信息学已经发展到了今天,成为了生物学研究的重要工具之一。
本文将从生物信息学的发展历程、生物信息学的应用和未来前景三个方面进行阐述,以期展示生物信息学的重要性和未来发展方向。
一、生物信息学的发展历程生物信息学可以追溯到上世纪70年代初期,当时的研究重点是基因测序技术。
尽管当时的技术还很简单,但人们已经开始探索如何应用计算机等技术来处理基因序列数据。
在这个过程中,提高计算机速度和存储容量成为了人们需要解决的主要问题。
在80年代,随着计算机技术的进步,生物信息学的研究逐渐扩展到了基因结构、蛋白质序列和生命系统级别的研究。
同时,计算机科学中的数据库、算法和模拟技术被广泛应用于生物研究领域。
在这个过程中,基础工具的开发成为了重要的工作。
例如,NCBI、EMBL和DDBJ等公共数据库的构建和维护,成为了生物学研究的基础。
到了90年代,生物信息学的研究重点逐渐从基因测序、基因结构转为功能基因组学和蛋白质组学。
随着新的高通量技术的应用,例如基因芯片、蛋白质芯片和RNA测序,人们已经可以更加深入地研究生命系统中分子的功能和相互作用。
因此,生物信息学也得到了更广泛的应用。
二、生物信息学的应用在实际应用中,生物信息学的主要目的是通过处理和解析海量的生物数据,来发现新的生物学知识和解决生物学问题。
以下是生物信息学在不同领域的具体应用:1. 基因组学:生物信息学可以帮助我们研究基因的序列、结构和功能,预测突变和1变异,以及研究基因组的演化。
2. 蛋白质组学:生物信息学可以帮助我们研究蛋白质的结构和功能,预测蛋白质相互作用和功能,以及制定药物开发策略。
3. 系统生物学:通过整合和分析生命系统不同层面的数据,可以帮助我们探索生命系统的动态机理,建立代谢模型和预测生命系统的行为。
生物信息学的研究进展与未来发展方向
生物信息学的研究进展与未来发展方向生物信息学是一个将计算机技术、生物学和统计学等学科相融合的交叉领域。
它为生物学家们提供了一种强大的工具,可以在基因组水平研究生物体的基因组,寻找基因、研究基因调控机制、诊断和治疗疾病等方面提供全新的视角。
本文将介绍生物信息学的发展历程及其未来发展方向。
一、生物信息学的发展历程生物信息学的概念最早出现于20世纪90年代,为了更好地分析和解释庞大的序列数据,人们开始尝试将计算机技术和生物学相结合。
在那个时代,计算机和基因组学的发展同步进行,利用计算机处理大数据的技术,为生物学提供了新的思路和新的方式。
在这个时期,人们开始利用生物信息学分析基因组数据。
以人类基因组计划为例,该计划中,人们利用了200多台计算机同时处理数据,并开发了软件工具,包括基因识别、序列比对、可视化工具等,为人们研究基因组提供了强有力的支持。
接着,人们开始注重生物信息学的应用。
生物信息学成为了药物研究、基因诊断、疾病治疗的重要工具。
生物信息学不仅帮助人们发现了新的蛋白质、基因和生物标志物,而且也为研究药物疗效和适应症提供了新的方法和新的思路。
二、生物信息学的未来发展方向1. 量级扩大:数据技术的进步和更高质量的数据来源,将促使生物信息学的规模得到进一步的扩大。
2. 联合分析:当生物信息学的技术广泛应用于不同领域时,多学科的交叉使得生物科学的前沿变得更加复杂。
因此,联合分析将得到更多应用,用于揭示生物系统的性能,并开发更具针对性的药物。
3. 基于AI的发展:生物信息学是一个融合多学科的领域,其中人工智能技术将扮演重要的角色。
人工智能将为科学家们提供处理大量数据和解释生物活动的新方法和工具。
4. 个性化医疗:利用生物信息学,可以发现患者的个体化特征,从而更好地预测和治疗疾病。
基于大数据和人工智能的技术,促进了根据个体的基因组和分子分析结果制定治疗计划的实现。
5. 模型化生物学:生物信息学的新方法和技术,将帮助我们产生更真实的计算模型来描绘生物进程。
生物信息学在生命科学中的作用和研究进展
生物信息学在生命科学中的作用和研究进展随着现代科技的不断发展,生物信息学作为生命科学的重要分支,已经逐渐成为了生物学研究的重要工具和手段。
从最初的基因组测序到后来的蛋白质组学、代谢组学等高通量技术的出现,生物信息学在生命科学领域中的作用越来越重要。
本文将介绍生物信息学的发展历程,以及其在生命科学中的作用和研究进展。
一、生物信息学的发展历程生物信息学是一门综合性科学,其研究内容涉及生物信息的获取、处理、存储和分析等方面。
其起源可以追溯到上个世纪。
20世纪60年代末至70年代初,DNA的序列测序技术发生了革命性的变化。
随着测序速度越来越快,人们开始意识到将计算机应用于生物学研究是一个不错的选择。
因此,生物信息学就此诞生。
随着计算机技术的发展,生物信息学也迅速发展起来。
人类基因组计划的启动,更是极大地推动了生物信息学的研究进展。
如今,生物信息学已成为了生命科学中不可或缺的一部分。
二、生物信息学在生命科学中的作用基因组学研究就是从基因组水平上了解生物的全貌。
它通过对细胞或者物种的完全基因组测序,对组成这些基因组的遗传信息进行研究和分析,最终得到一个总体的基因全貌。
生物信息学不仅可以加速基因测序中的数据处理,也可以应用于分析测序数据,从而推断遗传信息的作用和表达方式等等。
通过基因组学研究,人们能够更全面、全局性地了解生物的遗传信息,研究生物遗传特性的变异及其对物种进化等方面有了更深入的认识,同时也为基因诊疗的发展提供了重要的数据支持。
2. 蛋白质组学研究蛋白质组学是指研究细胞或生物体内所有蛋白质的组成结构、功能和相互作用等信息的一门技术。
生物信息学通过筛选、分离、鉴定大量蛋白质样本,并结合生物信息学方法,可以预测蛋白质的结构、功能和相互作用等信息。
同时,这种技术可以在不同样本之间进行比较分析,以揭示生物复杂机理的相互联系和调控机制。
蛋白质组学的发展可以对发现蛋白质标志物和开发新药物大有裨益。
生物信息学在药物研究领域中的应用,能够大大缩短药物研发周期。
生物信息学研究现状及发展趋势
生物信息学研究现状及发展趋势一、本文概述1、生物信息学的定义与重要性生物信息学是一门跨学科的领域,它运用数学、计算机科学、统计学和生物学的原理和方法,对生物大分子如DNA、RNA和蛋白质的数据进行收集、存储、分析、解释和应用。
其核心在于利用计算技术来解析和理解生物数据中的复杂性和规律性,进而揭示生命的奥秘。
生物信息学的重要性在于,随着高通量测序技术和其他实验技术的发展,生物数据呈指数级增长,而生物信息学正是将这些海量数据转化为可理解和有价值的生物学知识的关键。
生物信息学的重要性体现在多个方面。
它对于基因组学、转录组学、蛋白质组学等各个生物学分支的研究具有至关重要的作用,为生物学的实验设计和数据分析提供了强大的工具。
生物信息学在医学领域也发挥着越来越重要的作用,例如在新药研发、疾病诊断和治疗等方面提供了重要的数据支持。
生物信息学对于生态学和农业科学等领域也有着重要的影响,有助于我们理解和保护生物多样性,提高农作物的产量和品质。
因此,生物信息学不仅是一门重要的交叉学科,也是推动生命科学发展的关键因素之一。
随着技术的不断进步和数据的不断增长,生物信息学在未来的发展中将发挥更加重要的作用。
2、生物信息学的发展历程概述生物信息学作为一门交叉学科,其发展历程可以追溯到20世纪后半叶。
初期,生物信息学主要依赖于计算机科学和统计学的方法,对生物数据进行处理和分析。
随着基因组学、蛋白质组学等高通量技术的快速发展,生物信息学逐渐崭露头角,成为生物学研究的重要分支。
在20世纪90年代,随着人类基因组计划的启动,生物信息学得到了极大的推动。
研究人员开始利用计算机算法和数据库技术,对基因组序列进行注释、比对和分析。
这一时期的生物信息学主要关注基因组序列的解读和基因功能的预测。
进入21世纪,随着高通量测序技术的不断进步,生物信息学的研究范围不断扩大。
除了基因组学外,转录组学、蛋白质组学、代谢组学等领域的数据也开始被纳入生物信息学的研究范畴。
生物信息学技术的现状和未来发展趋势
生物信息学技术的现状和未来发展趋势生物信息学是一门交叉学科,它将计算机科学、数学、生物学和化学等领域的知识与技能结合起来,致力于研究生物信息学中的数据管理、分析和解释。
生物信息学技术的广泛应用, 早已成为生命科学领域的一股热潮。
那么,现有的生物信息学技术发展到了怎样的境地?未来的生物信息学技术又将会如何发展呢?一、生物信息学技术的现状1. 测序技术测序技术是生物信息学得以快速发展的重要原因之一。
先是第一代测序技术,采用类似于二进制代码的方式将DNA序列数据存储起来,但受限于测序深度、时间和成本等因素,它很快就被第二代测序技术所替代,即所谓的高通量测序技术。
高通量测序技术可以对DNA进行快速、精准、深度的测序,并且成本也大大降低,可谓是生物学和医学研究的一个重大进步。
2. 基因组学基因组学是研究单个生物体整个基因组的组成、结构、功能和演化规律等的学科。
现在,人类、昆虫、植物等种类的基因组已经被测序,数据放入大型数据库中实现了信息共享。
通过解析基因组,可以揭示基因之间的关系和基因功能等基本信息,对于人类疾病、新药开发等有着重要的意义。
3. 生物信息学工具对于进行生物信息学研究,相应的软件工具也是极其重要的。
现在,有一大批的生物信息学工具,涉及到基因本体、蛋白质互作网络、全基因组比对、RNA测序等各个领域。
工具的发展不仅对生物大数据的管理起到了重要作用,而且使科研人员能够更好地研究基因的功能与调控机制。
部分较为知名的生物信息学工具如Bowtie、Blast、Kegg等。
四、生物信息学技术未来的发展趋势生物信息学技术未来的发展,应该会在以下几个方面有所突破:1. 数据分析大数据时代的到来,生物信息学数据也越来越大,如何更快速、更准确地对数据进行分析,是未来生物信息学研究的重点。
人工智能技术的发展能够辅助发掘大量数据中的规律,将是未来的发展重点之一。
2. 基因编辑现在,通过CRISPR-Cas9等技术对基因进行编辑已成为可能。
生物信息学的新发展及其应用前景
生物信息学的新发展及其应用前景近年来,生物学研究日益深入,生物信息学逐渐成为了许多领域的重要手段。
它通过利用计算机技术和数学方法,对大规模的生物数据进行分析,从而研究生命的本质和潜在功能。
生物信息学的新发展及其应用前景备受关注。
一、生物信息学的新进展1. 基因编辑技术基因组编辑技术已经成为现代生物学最具前景的领域之一,一直在不断发展与完善。
目前最为成熟的基因编辑技术是CRISPR-Cas9技术。
使用这种技术,生物学家可以进一步研究基因的功能,并探索如何使用基因编辑技术治疗各种遗传病。
2. 基因组学基因组学是一门研究基因组的科学,从而揭示生命体的基因信息,并探索基因表达、调控、突变、进化等方面的变化。
随着高通量测序技术的广泛应用,基因组学领域的研究也在不断创新。
目前有关人类基因组组装、分析、特征与变异等领域的研究在突破性地发展。
3. 抗体大规模筛选技术抗体是一类由免疫细胞分泌的蛋白质,具有临床应用前景。
新开发的抗体大规模筛选技术使得能够在短时间内筛选出效果优良的单克隆抗体。
这将使得治疗某些疾病的新药物研发更加便捷、高效。
4. 细胞学分析生物科学家可以使用生物信息学技术研究细胞成分、状态及其功能等信息。
这可以帮助科学家进一步探索细胞在身体中扮演的角色,并研究它们与某些疾病的关系。
二、生物信息学的应用前景1. 新药研发生物信息学技术沉淀了很多基因序列、蛋白序列、药物分子等信息,并将这些信息通过计算机算法分析。
这些信息的广泛应用将加速药物的研发。
研究过多种细胞类型的基因表达,并在治疗疾病的过程中运用这些知识,将在未来多个领域中取得很大的成功。
2. 生物工程生物工程将科学家通过生物信息学方法对生命体进行改造。
例如在人体中长期驻留的药物纳米材料、用于光合作用的微型生物、可控制肠道细菌组成的益生菌等都是生物工程成功的案例,且这些产品在市场上已经取得了很大的成功。
3. 传染病监测生物信息学不仅可以帮助研究传染病的起因和传播方式,还可以用于对疾病盛行趋势的监测。
生物信息学的研究现状和发展趋势
生物信息学的研究现状和发展趋势生物信息学是生物学和计算科学交叉的领域,它将计算机科学的算法和技术应用于生物学中的数据处理和分析中。
基于生物信息学的研究和应用的深入,生物信息学已经成为了生物学研究的重要工具和领域。
本文将介绍生物信息学的研究现状和发展趋势。
一、生物信息学的研究现状随着DNA测序技术的发展,生物数据不断增长,因此人们需要更加高效的方法来分析海量生物数据。
生物信息学的研究范围很广,包括生物序列比对、蛋白质结构预测、信号通路预测等。
现在,生物信息学的研究重点主要包括以下几个方面:1、基因组学基因组学是生物信息学的一个重要分支。
它包括基因组序列的扫描,DNA序列细节的缺乏,嵌合体和单核苷酸多态性(SNP)的检测以及基因表达分析。
基因组学可帮助科学家们发现基因组的变异性,更好地了解基因的演化和功能。
2、转录组学转录组学是研究基因转录的过程和异构体的生物学信息学的学科。
在转录组学方面,科学家们可以评估哪些基因以及在哪个时间点、环境或细胞状态下被转录和调节。
现代转录组学技术或平台的使用已经可以让研究人员更高效地研究生物学。
3、蛋白质组学蛋白质组学是研究细胞或组织中所有蛋白质及其互作关系的学科。
蛋白质组学通常使用大规模、高通量技术来研究蛋白质的表达、结构、互作和功能等多个方面。
其中,质谱、芯片和基于蛋白质相互作用的筛选等技术已经成为蛋白质组学研究的重要手段。
二、生物信息学的发展趋势尽管生物信息学已有很多成果,但该领域的研究和应用仍有待发展。
科学家们希望开发更高效、更准确、更灵活的生物信息学方法,以应对生物学中日益增长的数据量和研究问题。
1、人工智能人工智能(AI)是一个有巨大潜力的领域,可以高效地分析大量生物数据。
其中,深度学习技术可以用于分类、预测和模式识别,已经在许多领域获得成功。
未来,随着人工智能技术的进一步发展,它将成为生物信息学领域不可或缺的一部分。
2、单细胞测序单细胞测序技术是一种最新的技术,在研究细胞功能和组合学方面具有广泛的应用潜力。
生物信息学技术的发展与应用前景
生物信息学技术的发展与应用前景人类和其他生物之间的关系十分密切,而我们也一直在努力解决许多疾病和其他健康问题。
在过去几十年里,生物技术取得了很大的进展。
其中,生物信息学技术的发展和应用前景更是备受关注。
本文将详细介绍生物信息学技术的发展和应用前景。
一、生物信息学技术的发展历程生物信息学是指将计算机科学和数学等科学和技术的方法应用于生物学中的分支学科。
生物信息学技术的发展始于20世纪50年代,随着计算机技术的发展,生物信息学也逐渐成为一个独立的学科领域。
随着DNA测序技术的出现,人们可以更加深入地了解基因组的信息。
同时,计算机硬件和软件技术的不断发展,也为生物信息学的快速发展提供了必要的支持。
二、生物信息学技术的应用前景1. 基因组学基因组学是生物信息学技术的一个重要领域,它可以用来探究不同生物基因之间的相互关系。
基因组学的应用领域非常广泛,其中包括人类遗传和各种后天影响(例如环境和药物)对基因表达的影响。
基因组学还可用于生物分类学,因为不同物种之间基因组的差异有助于确定它们之间的微小差异。
2. 代谢组学代谢组学是一种用于探索生物体代谢网络的生物信息学方法。
代谢组学利用生物分子(如蛋白质、核酸和小分子化合物)之间的相互作用,来确定生物体内这些分子的组成及其相关特性。
代谢组学可用于肿瘤医学研究、环境毒理学、食品科学和系统生物学。
3. 蛋白质组学蛋白质组学是一种生物信息学技术,可用于探究蛋白质肽链及其相应的某些结构。
通过生物信息学技术的应用,科学家们可以更好地了解不同蛋白质之间的相互作用。
蛋白质组学可用于治疗癌症、研究蛋白分子信号传递和发掘新药物治疗方案等。
4. 生信数据的挖掘生信数据挖掘指的是将大量的生物数据聚合到一起,然后通过分析这些数据来获得一些有价值的信息。
通过生信数据挖掘,可以研究基因表达这一领域,帮助了解生物学状况和数据模式。
当前,在生物医学和生命科学方面,许多研究工作都需要生信数据挖掘技术的支持。
生物信息学的研究现状和前景
生物信息学的研究现状和前景生物信息学是一门融合了生物学、计算机科学、统计学和信息学等众多学科的新兴学科,它旨在解决生物学与信息学的结合所带来的众多计算和数据分析问题。
随着生物学技术的不断发展和时代的进步,生物数据量已经成倍增长,高通量数据的产生与处理成为了生物学研究的一大难点,而生物信息学则为解决这一难点提供了新的途径。
本文将从生物信息学的研究现状和前景两方面分别进行阐述。
一、生物信息学的研究现状生物信息学的发展史始于上世纪六十年代,当时的生物信息学主要是研究信息传输与处理等问题。
随着高通量测序技术的出现,生物信息学研究的重点逐渐转移到基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等领域。
当前,生物信息学已经成为生物学与信息学交叉融合的领域之一,得到了快速的发展。
生物信息学研究的内容多方面,例如分子生物学、遗传学、生物信息学数据库、高通量测序等方面。
分子生物学是生物信息学的重要部分,其中研究重点将放在基因序列、基因组学、蛋白质序列、蛋白质结构和三维模拟等方面,广泛应用于疾病的病因探究、疾病的预测、药物的研发等方面。
遗传学是生物信息学中重要的子领域,通过了解遗传信息的变化可以更好的帮助人们认识遗传疾病,以及通过人工改变遗传信息治疗疾病等方式,还通过遗传学手段帮助保护珍贵物种等。
生物信息学数据库是支撑生物信息学研究的重要基础设施,其中包括基因组数据库、蛋白质数据库、限制酶数据库、单核苷酸多态性数据库等,为生物信息学领域的大量数据提供了存储和利用的实质平台。
高通量技术也是生物信息学的重要研究方法之一,包括基于串联式旁路法 (SBS) 的第二代测序技术、基于测序、基因芯片和质谱等技术的高通量化分析技术等,具有快捷、高通量、低成本和高分辨率等优势。
二、生物信息学的研究前景生物信息学的研究前景较广,研究内容也十分丰富。
未来在生物信息学研究领域中,将会有许多重要的问题需要解决。
首先,生物信息技术的发展将在基因组水平上实现从单细胞到全体细胞、从单个组织到整个器官、从单个物种到整个物种群体的高清基因图谱。
生物信息学研究进展与展望
生物信息学研究进展与展望一、生物信息学定义及概述生物信息学是一门跨学科的学科,它将计算机科学、统计学、数学等多个学科的知识应用到生物学领域,旨在通过数据分析和计算模拟研究DNA、RNA、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互作用,以及生命系统的组成、功能等问题。
生物信息学是当今生物学领域中的一个重要分支,是解决生物医学等许多领域的重大问题的重要工具。
二、生物信息学的应用领域及研究进展生物信息学的应用领域非常广泛,可以应用于基因组学、蛋白质组学、代谢组学、网络生物学等多个领域。
近年来,随着科技不断进步和数据获取的快速增加,生物信息学研究得到了快速发展,主要有以下几个方面的进展:1. 基因组学基因组学是生物信息学的重要应用领域之一。
基因组项目发掘出了大量的基因和DNA序列,为基因组学的发展提供了巨大的数据资源。
此外,随着拟南芥、小鼠等模式生物的基因组测序完成,基因组学研究迎来了新的机遇。
2. 蛋白质组学随着蛋白质质谱技术的成熟,蛋白质组学也成为生物信息学中的一个重要分支。
蛋白质组学主要涉及研究蛋白质的组成、结构、功能、相互作用等问题。
通过蛋白质质谱技术的发展,可以高通量地研究蛋白质的组成和性质,揭示蛋白质在生物体内的功能和相互关系,其在临床医学、药物研发等领域的应用前景非常广阔。
3. 代谢组学代谢组学主要研究代谢物的组成、结构、功能及其相互关系。
这是通过研究生物体内代谢路径和代谢物之间的相互作用,揭示生物代谢调控规律的一种方法。
通过代谢组学研究的深入,可以提高新药研发的效率,解决代谢疾病的诊断、治疗等问题。
4. 网络生物学生物体内的各种分子之间都有复杂的相互关系,这些关系组成了复杂的网络结构。
网络生物学研究利用图论、拓扑学等工具,探究生物体内这些网络的性质和规律,揭示基因调控网络、蛋白质相互作用网络、代谢网络等多个层面的复杂网络结构,进而研究生命系统的组成、功能等问题。
三、生物信息学展望目前,生物信息学在生物医药、基因工程、农业等领域的应用已经显现出巨大的潜力。
生物信息学与生物学研究的发展趋势
生物信息学与生物学研究的发展趋势随着科技的高速发展,生物学研究正以前所未有的速度推进。
在这个背景下,生物信息学作为一门交叉学科,与生物学研究的融合变得越来越紧密。
本文将深入探讨生物信息学的发展及其与生物学研究的趋势。
一、生物信息学的概念及发展生物信息学是一门研究基因与蛋白质,以及它们相互作用及其表达的计算机科学。
生物信息学的发展始于上世纪60年代,主要是针对DNA序列的研究,后来逐渐扩展到蛋白质序列、基因调控、生物信息分析等多个领域。
生物信息学的发展得益于计算技术的不断进步,人工智能、云计算等新兴技术的引入,也使得生物信息学研究向着更广泛和深入的方向发展。
二、生物学研究的现状及发展趋势在生物学研究领域,基于各种新技术,原来单一分子、细胞、组织的研究范围,已经拓展到了大规模、全凭借、多组学研究。
这些新技术包括基因测序、高通量测序、基因工程、蛋白质分析等,这些技术的发展推动了生物学的前沿研究理论和技术。
生物学研究的发展趋势主要有两个方向。
一是更加精准化的研究方向,例如前沿的个性化医疗、药物研发等研究对精准化研究提出了更高要求。
另一个方向则是寻找新的研究突破口。
在这个方向上,带有生物信息学交叉学科的研究,对开掘基因的机理、探究蛋白质互作网络、分析符合模型的分子、细胞及组织等都起到了极其重要的作用。
三、新兴技术助力生物学研究的发展随着各种新兴技术的不断涌现,生物学研究也在前进。
其中基于生物信息学的研究模式,以及基于新技术与生物学的跨学科研究,都已经成为生物学研究的趋势。
1. 基于各种数据库的生物信息学研究发展基于各种数据库的生物信息学研究,是近年生物学研究的重要方向。
这种研究模式通过构建和利用各种数据库,分析和探索大量生物学信息。
其中包括基因组、蛋白质组、生物分子结构、组织及器官等各种层面的信息数据。
例如GenBank、EMBL和DDBJ等公共数据库,存储了全球大量生物信息。
在基因组、转录组、蛋白质组等多方案研究中,这些数据库的作用已经被广泛采用。
生物信息学技术的现状与发展趋势
生物信息学技术的现状与发展趋势生物信息学是将计算机科学、数学和生物学相结合的交叉学科,它应用于基因组学、蛋白质组学和代谢组学等领域。
生物信息学技术在医学和生命科学领域的发展和应用越来越广泛,正在推动生物学的进步。
本文将重点分析当前生物信息学技术的现状和未来发展趋势。
生物信息学技术的现状生物信息学技术可以分为两大类:计算生物学和实验室生物学。
计算生物学是通过计算机进行数据处理和分析,来解决生物学问题。
目前,最常用的计算生物学技术包括:基因组学、转录组学和蛋白质组学。
基因组学是最早开发的生物信息学技术之一,其目标是对基因组的序列进行研究。
通过DNA测序技术的发展,全基因组测序成本大大降低,染色体结构、控制区域、DNA甲基化和父系遗传等重要生物信息可以得到更多的研究与发现。
例如,人类基因组计划(International Human Genome Sequencing Consortium)就是一项受欢迎的基因组学研究,其目标是测定人类DNA的序列并明确基因在组织和细胞类型中的变化以及基因组存在的可能缺陷。
有人认为,没有基因组学,现代生物学就不可能发展到今天的水平。
转录组学是对RNA的研究,可以研究特定的基因表达在特定组织中及其群体中的变化。
这个技术的主要目的是分析基因的表达率,揭示了基因对生物体生产特定蛋白质的调控操纵。
转录组学的发展对肿瘤学、发育生物学和神经科学等领域都有促进作用。
蛋白质组学是研究蛋白质,可以分离、纯化、鉴定和定量化,研究蛋白质结构、功能等特征。
蛋白质组学可以揭示蛋白质的整体鉴定和量化,并以此作为疾病发生、发展和治疗的基础。
这门技术已被广泛应用于精准医学中,在诊断和治疗疾病的过程中发挥了重要作用。
例如,在肝癌筛查方面,蛋白质组学技术已经发挥了巨大作用。
实验室生物学是通过实验室技术和设备进行物质分析和鉴定,来解决生物学问题。
目前,最常用的实验室生物学技术包括:基因工程、蛋白质工程和细胞培养。
生物信息学的发展历程与研究进展
生物信息学的发展历程与研究进展随着科技的不断进步,生物信息学作为一门交叉学科得到了飞速的发展。
生物信息学是将计算机科学、统计学、数学和生物学等多学科交叉融合,应用这些学科所提供的技术和方法,对生物学数据进行收集、研究、分析和解释的一门学科。
本文将从生物信息学的发展历程和研究进展两方面来探讨这门领域的运营情况。
一、生物信息学的发展历程生物信息学的发展可以追溯到上个世纪中叶,当时,计算机科学快速发展并逐步应用于生物学实验中。
由此,在20世纪60年代和70年代初期,人们开始关注并研究蛋白质复杂结构的推导和预测。
20世纪80年代和90年代初期,进一步的技术和方法的开发奠定了生物信息学的基础。
分子生物学,测序技术的发展以及计算机处理能力的提高都促进了这一学科的发展。
随着真菌基因组的测序成功,人类基因组计划在2001年成功地完成,从而推动了生物信息学的快速发展。
而20世纪90年代末至21世纪初期,生物信息学的研究领域进一步扩展到涉及到大规模基因组数据分析。
二、生物信息学研究进展随着计算机算力的增强和人类基因组计划的完成,生物信息学的应用领域不断拓展。
目前,生物信息学已广泛应用于多个研究领域,如基因分析、蛋白质结构和功能分析、药物设计等。
1. 基因分析在医学研究方面,生物信息学的应用可用于诊断和治疗遗传性疾病,通过对基因组测序数据的分析,可以找出与疾病相关的基因,从而提供更精确的治疗方案。
此外,生物信息学还可以用于基因的进化和分类分析,以及了解物种间的相似性和差异性。
2. 蛋白质结构和功能分析生物信息学在蛋白质结构和功能分析方面的应用是很广泛的。
比如,研究人员可以利用生物信息学工具预测蛋白质的二级和三级结构,并预测蛋白质与其他生物分子之间相互作用的可能性。
此外,生物信息学还可以用于分析蛋白质的功能,即可以根据序列和结构预测新的功能以及新的靶标分子。
3.药物设计生物信息学方法也被广泛应用于药物设计方面。
具体而言,生物信息学可以帮助研究人员减少初步筛选药物的成本,同时避免降低药效和不良反应的风险,从而提高化合物的药效性和选择性。
生物信息学的研究现状与未来发展
生物信息学的研究现状与未来发展生物信息学,指的是将计算机科学和生物学两个领域的知识融合在一起,利用大数据分析技术对生物学数据进行处理和解析的学科。
自20世纪90年代末期兴起以来,生物信息学以其强大的数据分析和资源整合能力,成为生命科学领域的重要组成部分,并广泛应用于生物信息资源开发、基因组学研究、系统生物学、生物医学工程等领域。
生物信息学的研究现状在过去的二十多年里,随着高通量技术的快速发展和基因组数据的快速积累,生物信息学的研究领域不断扩大和深化。
目前,生物信息学主要研究内容包括生物信息资源的建设和管理、生物序列和结构的分析和预测、基因调控网络的分析和构建、蛋白质功能预测和化学药物设计等多个方面。
具体来说,生物信息学包含以下几个研究分支。
生物信息资源与数据库生物信息资源是生物学研究的重要数据库和工具,生物信息学的研究主要支撑在生物信息资源的基础上。
生物信息资源主要涵盖基因组、基因、蛋白质和代谢通路等多个领域。
常见的生物序列数据库包括GenBank、EMBL、DDBJ等全球性基因库,人类基因组数据库、物种多样性数据库、蛋白质数据库等资源丰富的数据库。
同时,还有各种特定领域的数据库,如植物基因组数据库、微生物资源中心等。
生物序列与结构分析生物序列和结构的分析是生物信息学的核心。
生物序列分析主要研究基因组测序数据以及相关的基本序列分析,包括序列比对、转录本分析、启动子识别、基因家族鉴定等。
生物结构分析则主要研究蛋白质分子结构以及对应的功能预测,包括分子模拟、蛋白结构预测、分子对接等。
基因调控网络分析基因调控网络是生物信息学的重要研究领域。
基因调控网络研究以生物学转录调控为基础,建立基因调控的复杂网络模型,从而实现对基因调控网络的理论分析和模拟计算,进而推断出调控基因在特定的生物学过程中的功能、作用机制等。
目前,基因调控网络分析已被广泛应用于疾病发病机制的研究、药物靶点的鉴定、细胞传递信号网络等方面。
生物信息学的研究现状和应用
生物信息学的研究现状和应用随着计算机技术及生物技术的飞速发展,生物信息学逐渐成为一个新的热点领域,它涉及到生物学、计算机科学、数学等多个领域的交叉。
生物信息学是将生物和计算机科学结合起来,用计算机来处理、分析、储存生物学数据的学科。
下面我们将从生物信息学的研究现状和应用方面来介绍生物信息学的发展。
一、生物信息学的研究现状随着高通量技术的发展,生物信息学逐步成为现代生物技术的核心技术之一。
在生物信息学的研究中,除了一些基础理论的研究以外,还有一些重要的研究方向需要关注:1. 基因组学基因组学是生物信息学中的一个重要分支,它是以基因组为研究对象的学科。
基因组学主要研究的是各种生物体中DNA的序列,以及这些序列与生物体形态结构、功能等方面的关系。
近年来,人类基因组计划和其他动植物基因组项目的广泛开展,已经为基因组学的发展提供了大量的数据,从而促进了基因组学的发展。
2. 蛋白质组学蛋白质组学则是以研究蛋白质的全集为主要研究方向的生物信息学分支。
它主要关注的是蛋白质的质量、组成、结构和功能等方面的研究。
随着蛋白质组的分析技术的不断完善,蛋白质组学也日渐发展壮大。
3. 生命信息学生命信息学是一个新的交叉领域,它将基因组学、蛋白质组学以及其他生物学分支与信息学和计算机科学联系在一起,主要研究生命科学中的信息问题。
生命信息学已经成为一个崭新的研究领域,并正在日益发展。
二、生物信息学的应用生物信息技术的发展已经在许多领域得到了应用。
下面我们将从生物医学、土地利用、农业生产和环境保护等方面来介绍生物信息技术的应用。
1. 生物医学生物医学是一个非常重要的领域,它研究人类健康和疾病的发生机制。
生物信息学在生物医学领域中的应用主要涉及到基因与药物之间的相互作用、蛋白质和蛋白质与药物之间的互动、基因诊断和治疗策略等。
2. 土地利用生物信息学在土地利用方面的应用是非常广泛的。
通过利用遥感技术和地理信息系统,生物信息学可以对土地利用、资源利用和环境保护等方面进行多方位的研究。
生物信息学研究进展与未来方向
生物信息学研究进展与未来方向一、引言自DNA序列技术和计算机科学的发展,生物信息学成为现代生命科学领域一个热门的研究方向。
生物信息学是利用计算机算法、统计学和数学建模等技术研究生物信息的一门学科,目前正在快速发展,成为现代生命科学中不可或缺的一部分。
本文将介绍生物信息学的研究进展和未来方向。
二、生物信息学的研究进展1.基因组学基因组学是生物信息学的重要组成部分,它研究的是一个生物体中所有基因的总和。
随着高通量测序技术的发展,基因组学已经得到了长足的发展。
近年来,人类基因组计划、构建生物多样性图谱和研究微生物基因组等项目的陆续进行和完成,已经推动了基因组学的快速发展。
同时,研究也揭示了人类基因组的复杂性,为研究人类疾病提供更深入的理解。
2. 蛋白质组学蛋白质组学是研究一个生物体内所有蛋白质总和及其在时间和空间内的表达和功能的一门学科。
随着质谱技术、二维蛋白质电泳技术和蛋白质质量分析技术等方法的发展,蛋白质组学得到了迅速的发展。
目前,在蛋白质与疾病的相关性研究中,已经取得了一定的突破,为疾病的治疗和预防提供了理论基础。
3. 生物信息学在药物研究中的应用生物信息学已经成为药物研究中不可或缺的一部分。
基于药物数据库和生物信息学分析等方法,可以对药物的吸收、分布、代谢和排泄等过程进行预测和评价。
此外,还可以通过分析基因、蛋白质和代谢产物等数据,了解药物对机体的影响和作用机制,为药物开发提供指导和支持。
4. 生物信息学在分子诊断和个性化医疗中的应用个性化医疗是目前医学中的研究热点。
生物信息学在分子诊断和个性化医疗中的应用已经取得了一些成果。
通过分析基因组、转录组和蛋白质组等数据,可以发现个人患病风险、易感基因和药物敏感性等信息,为个性化医疗提供了重要的理论基础。
三、生物信息学的未来方向1.单细胞测序技术的发展单细胞测序技术将成为未来生物信息学研究的重要方向之一。
这项技术可以测定单个细胞的基因组、转录组和表观遗传程度,为深入理解生物学过程提供了新的机会。
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生物信息学发展概况及研究进展韩龙生物化学与分子生物学20102005311 概述生物信息学是在生命科学、计算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新兴的边缘学科,它以核酸和蛋白质为主要研究对象,以数学、计算机科学为主要研究手段,对生物学实验数据进行获取、加工、存储、检索与分析,从而达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的[1]。
生物信息学的发展大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代。
目前,它的主要研究内容已经从对DNA和蛋白质序列比较、编码区分析、分子进化转移到大规模的数据整合、可视化,转移到比较基因组学、代谢网络分析、基因表达谱网络分析、蛋白质技术数据分析处理、蛋白质结构与功能分析以及药物靶点筛选等[1]。
在后基因组时代的今天,生物信息学已经成为目前极其热门的系统生物学研究的重要手段。
利用各种功能的软件系统平台,目前生物信息学方法主要通过序列比对与分析、功能基因组与基因表达数据的分析、蛋白质结构预测以及基于结构的药物设计等方面应用于各个生命科学研究领域。
1.1序列比对与分析序列比对是生物信息学的基础,是比较两个或两个以上符号序列的相似性或不相似性。
两个序列的比对现在已有较成熟的动态规划算法,以及在此基础上编写的比对软件包——BLAST和FASTA;两个以上序列的多重序列是生物信息学中尚未解决的一个NP完全的组合优化问题,是目前研究的热点[2]。
比较经典的算法有SAGA算法[3]、CLUSTAL算法以及隐马尔可夫模型(Hidden Markov Models,HMM)多重序列比对算法,另外,如Notredame等[4]开发的T-Coffee算法、Timo等[5]设计的Kalign算法、张琎等[6]设计的基于GC-GM多序列比对穷举遗传算法,是通过穷举某个特定范围内的所有序列的长度取值,来确定最终最佳比对长度的一种多序列比对算法。
这些算法已应用于各种多序列比对软件,并在应用中不断得到优化。
1.2 功能基因组学在后基因时代的今天,基因组学的研究已从结构基因组学(Structural genomics)转向功能基因组学(Functional genomics)[1] 。
功能基因组的任务是进行基因组功能注释(Genome annotation),了解基因功能、认识基因与疾病的关系、掌握基因的产物及其在生命活动中的作用。
基因的时空差异表达是功能基因组学研究的理论基础。
经典的减法杂交、差式筛选、cDNA替代差异分析以及mRNA差异显示等技术已被广泛应用于鉴定和克隆差异表达的基因。
近年来应用较热的主要是基因表达系列分析(Serial analysis of gene expression,SAGE)、cDNA微阵列(cDNA microarray)和DNA芯片(DNA chip)等差异表达分析技术。
如由Liang和Pardee等发明的差异显示反转录PCR(Differential display-reverse transcriptase PCR,DDRT-PCR)技术[8]。
1.3 蛋白质结构预测蛋白质结构预测是生物信息学的重要应用,分为二级结构预测和空间结构预测。
二级结构预测的目标就是预测某一个片段中心的残基是α螺旋,还是β折叠,或是其他结构,常用的方法有立体化学方法、图论方法、统计方法、最邻近决策方法、基于规则的专家系统方法、分子动力学方法和人工神经网络方法。
在空间结构预测方面,比较成功的理论方法是同源模型法。
运用同源模型法可以完成所有蛋白质10%到30%的空间结构预测工作[7]。
目前尚没有普遍可行的方案实现蛋白质结构的准确预测,大多数方案为启发式的。
1.4 基于结构的药物设计基于生物大分子结构的药物设计是生物信息学研究的热点。
利用现有的海量生物数据进行潜在药物靶点定位是生物信息学药物设计的主要策略。
目前研究比较热的是计算机辅助药物设计(Computer aided drug design)。
计算机辅助药物设计就是通过模拟和计算受体与配体的这种相互作用,进行先导化合物的优化设计,大致包括活性位点分析法、数据库搜索、全新药物设计。
目前活性位点分析软件主要有DRID、GREEN、HSITE等[7]。
通过搜索数据库来获得药物靶点是其中一个手段,主要分为基于配体的方法和基于受体的分析方法;另外,全新药物设计的方法越来越受到人们的重视,现已开发出一批实用性较强的软件,主要有LUDI[9]、Leapfrog [10]、GROW、SPROU等,其中LUDI最为常用。
2 生物信息学的研究方法生物信息学是计算机科学、数学和生物学界面的一门多学科的交叉学科。
生物信息学数据库主要分为两大类,包括基本数据库和二级数据库。
基本数据库是对原始生物实验数据进行简单的整理和归类。
主要包括核酸数据库,如GenBank、EMBL、DDBJ等;基因组数据库,如GDB、GenCards等;蛋白质序列数据库,如SWISS-PROT、PRI、TrEMBL 等;蛋白质结构数据库PDB。
二级库是在一级库的基础上,结合工作的需要将部分数据从一级库中取出,经过重新组合(包括一定的修正或调整)而成的数据库。
由于其专一性强,数据量相对较少,但质量高,数据库结构设计精制。
目前生物信息学的研究对象主要是核酸序列和蛋白质序列,其主要任务是分析研究序列数据库中所含的各种信息,特别是DNA序列中的遗传及调控信息以及研究蛋白质序列与结构及功能的关系16。
GenBank(/genbank)是由位于Bethesda 的美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)成立和维护的DNA和RNA序列数据库,是国际核酸序列数据库合作项目的一部分,它与欧洲分子生物学实验室(Europena Molecular Biology Laboratory,EMBL)(/)和日本核酸序列数据库(DNA DataBank of Japan,DDBJ)(http://www.ddbj.nig.ac.jp/)一起构成当今世界上最权威最广泛的核酸序列数据库。
收录的序列包括基因组DNA序列、互补脱氧核糖核酸(complementary deoxyribonucleic acid,cDNA)序列、表达序列标签(expressed sequence tags EST)序列、序列标签位点(sequence tagged site,STS)、载体序列以及专利序列等,每条记录都有编码(coding sequence,CDS)特征的注释,还包括氨基酸的翻译。
它是一个有来自于16500多种生物且以每月2000多种新物种的速度增长的巨大核酸数据库。
具体访问GenBank的方式可通过Entrez搜索引擎、基本局部比对搜索工具(Basic Local Alignment Search Tool ,BLAST)进行序列同源性搜索、dbEST搜索以及dbSTS 搜索。
每种搜索方式又可以通过关键词、作者、GenBank接受号、种类分类等进行查询。
SWISS-PROT(/sprot/sprot-top.html)蛋白序列数据库是由日内瓦大学医学生物化学系与EMBL于1987年共同开发维护,现由EMBL的分支机构欧洲生物信息学研究所(European Bioinformatics Institute,EBI)进行维护,旨在向基因组和蛋白质组以及相关的分子生物学研究人员提供有关蛋白质序列的最新信息。
SWISS-PROT 涉及已知蛋白质的功能、序列、结构域的结构、翻译后修饰及其位点、突变体等。
具体访问SWISS-PRO时,可通过关键词、SWISS-PROT接受号、作者等方式进行查询。
为了保持高质量的注解,使序列尽快地有效变得至关重要。
因此,TrEMBL于1996年成立,它是对SWISS-PROT的计算机注解的补充,这样使SWISS-PROT 蛋白质序列数据库变得更加充实和重要。
PDB()创建于1971年。
其是美国自然科学基金会、能源部和国立卫生研究院共同投资,由美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)建立的,主要由X射线晶体衍射和核磁共振测得的生物大分子的三维结构所组成的全世界最完整的蛋白质结构数据库。
它位于美国结构生物信息学联合研究所(Research Collaboratory for Structural Bioinformatics,RCSB),受美国国家科学基金等7种政府基金的资助。
PDB主要可应用于蛋白质结构预测和结构同源性比较,是进行生物分子结构研究的基本数据依据。
3 生物信息学展望近两年来的生物信息学研究论文统计结果分析表明,在后基因组时代,生物信息学的主要研究内容已经从对DNA和蛋白质序列进行比较,编码区分析,分子进化转移到大规模的数据整合,可视化,转移到比较基因组学,代谢网络分析,基因表达谱网络分析,蛋白质组技术数据分析处理,蛋白质结构与功能分析以及药物靶点筛选等,分别与功能基因组,蛋白质组,结构基因组等研究领域互相配合,紧密相关,成为目前极其热门的系统生物学研究的重要的基石[17]。
生物信息学的前景是诱人的,是我们了解生命科学的一个简单快速的手段作为一个数学、计算机和生物的交叉学科,数学、计算机学科的发展对于生物信息学的发展是至关重要的。
在生物信息学发展的过程中,面对越来越庞大的数据的积累,如何去挖掘这些数据的信息,以及数据库的维持和建立和相关软件的研发的利用,都将左右着生物信息学的发展。
像目前对于蛋白质或RNA 的高级结构还很难预测,而且对于不同的软件得出的结论也缺乏一致性,生物信息学所研究的结果也许并不能反应生物的真实信息,如何提高它的可信度和准确性也是研究人员所要思考的。
虽然软件的使用是快捷的,但是它并不是万能的,在生物信息学探索的道路中还有很多盲区,探索才刚刚开始[18]。
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