《生物信息学概论A》PPT课件

01.02.2021
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生物信息学
• 说文解字：生物 + 信息 + 学 (bioinformatics)
biology + information + theory
• 广义 应用信息科学的方法和技术，研究生物体系 和生物过程中信息的存贮、信息的内涵和信息的 传递，研究和分析生物体细胞、组织、器官的生 理、病理、药理过程中的各种生物信息，或者也 可以说成是生命科学中的信息科学。
登月计划 攻克肿瘤计划 人类遗传信息的复杂性
人类基因组计划
(HGP，Human Genome Project)
目标：整体上破解人类遗传信息的奥秘
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DNA、基因、基因组
生命活动三要素：物质、能量、信息
DNA: 遗传物质(遗传信息的载体) 双螺旋结构
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生命信息系统
生物所处的时空系统 物质系统，信息传递与控制，能量
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相关学科图示
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广义概念图示
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狭义概念图示
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生命的分子基础
• 细胞/分子水平
– DNA/RNA – 蛋白质 –糖 – 脂类
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DNA结构和碱基互补原理
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中心法则
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中心法则的发展
• 遗传信息 – DNA、RNA核苷酸序列 – 氨基酸
生物信息学
Bioinformatics
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理论课讲授内容
第一讲 生物信息学概论
第二讲 医学信息学基础
第三讲 信息学基本技术
第四讲 生物信息学中的分子生物学基础
第五讲 生物信息检索工具
第六讲 生物信息浏览工具
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第七讲 生物信息中心 第八讲 生物信息重要数据库 第九讲 生物医学文献 第十讲 生物信息与药学 第十一讲 生物信息与PCR 第十二讲 生物信息学与基因芯片
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总结：生物信息学
– 生物信息学(Bioinformatics) 是一门新兴的交叉学科， 是生命科学领域中的新兴学科，面对人类基因组计划 等各种项目所产生的庞大的分子生物学信息，生物信 息学的重要性将越来越突出，它将会为生命科学的研 究带来革命性的变革。
– 生物信息学是在生命科学的研究中，以计算机为工具 对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
– 生物信息学是当今生命科学和自然科学的重大前沿领 域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一， 其研究重点主要体现在基因组学(Genomics)和蛋白组学 (Proteomics) 。
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生物学基础速递
• 分子水平 • 细胞 • 个体生命 • 生命之树
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What is bioinformatics? from http://en.wikipedia.org/wiki/Bioinformatics
• Bioinformatics and computational biology involve the use of techniques including applied mathematics, informatics, statistics, computer science, artificial intelligence, chemistry, and biochemistry to solve biological problems usually on the molecular level. Research in computational biology often overlaps with systems biology. Major research efforts in the field include sequence alignment, gene finding, genome assembly, protein structure alignment, protein structure prediction, prediction of gene expression and proteinprotein interactions, and the modeling of evolution.
• 狭义 应用信息科学的理论、方法和技术，管理、 分析和利用生物分子数据。
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生物信息学的主要研究内容
生物学数据的收集、存储、管理与提供 基因组序列信息的提取和分析 功能基因组相关信息分析 生物大分子结构模拟和药物设计 生物信息分析的技术与方法研究 应用与发展研究
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计算生物学/生物信息学： 三种科学文化的融合
生物学家 (生物学问题)
数学物理学家 计算机科学家 (基础理论问题)
工程师 （技术应用）
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11
A marriage of …
Information technology
Biology
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生物信息学概论
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内容
• 生物信息学概况 – 生物信息学简介
生物信息学、生物学基础 历史、内容、任务、技术和方法 （系统 生物学）
– 发展趋势及研究热点
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三大自然科学之谜
• 宇宙的起源 • 生命的诞生 • 思维的奥秘
• 病毒/肽 • 表观遗传学
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生物信息学的历史
从人类基因组计划（HGP）说起
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23
曼哈顿原子弹计划
阿波罗登月计划
人类基因组计划
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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：