生物信息学的概念及其发展

第一部 遗传密码
第二部 遗传密码？
DNA 核Байду номын сангаас序列
蛋白质 氨基酸序列
蛋白质 结构
蛋白质 功能
最基本的 生物信息
生命体系千姿 百态的变化
维持生命活 动的机器
获取序列及检索公共数据库
1952年，Sanger根据胰岛素蛋白质的测序结果，推断蛋 白质是排列完美的分子。-最早的信息论观点。
1955年，Sanger与合作者分别对牛、猪和羊的胰岛素蛋 白质进行了测序并做了序列上的比较。-最早的序列比对 。
1962年，鲍林提出分子进化的理论，推测在人中可能存 在50,000~100,000个不同的基因/蛋白质。-分子进化理论 的奠定。
定义二：生物信息学是在大分子方面的概念型的 生物学，并且使用了信息学的技术，这包括了从 应用数学、计算机科学以及统计学等学科衍生而 来各种方法，并以此在大尺度上来理解和组织与 生物大分子相关的信息。 (Luscombe,2001)
生物信息学定义(2)
Bioinformatics is the field of science in which biology, computer science, and information technology merge into a single discipline. The ultimate goal of the field is to enable the discovery of new biological insights as well as to create a global perspective from which unifying principles in biology can be discerned.
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(3)高速发展期(90年代-至今)
以基因组测序与分析为代表。基因组计划 ，特别是人类基因组计划的实施，分子数 据以亿计；基因组水平上的分析使生物信 息学的优势得以充分表现，基因组信息学 成为生物信息学中发展最快的学科前沿。
生物学、信息技术以及生物信息学相关大事记
二、生物信息学定义
第一章 生物信息学的概念及 其发展
一、生物学信息学的发展历史
二战后，生物学及计算机技术发展迅猛，将信息 技术（IT）应用于生物学研究就成为必然；
特别是随着组学时代的到来，海量的生物学数据 必须通过生物信息学的手段进行收集、分析和整 理，生物信息学技术就成了生物学研究的必需；
1、生物信息学的发展历史可分 为3 个阶段
生物学研究可以被看成是研究信息的传递：从DNA经转录翻译 到蛋白质，从细胞质中到细胞核内，从母细胞到子细胞，从一 个细胞或一个组织到另一个细胞或另一个组织，从一代到下一 代，从一个物种到另一个物种的进化演变。这种信息论的观点 即可称为生物信息学(Eisenberg et al., 2006)。
3、生物信息学的发展历程
定义一：生物信息学是一门收集、分析遗传数据 以及分发给研究机构的新学科（Bioinformatics is a new subject of genetic data collection, analysis and dissemination to the research community）。(林华安，Dr. Hwa A. Lim，1987)
1965年，Margaret Dayhoff构建蛋白质序列图谱 1970年，Needleman-Wunsch算法：全局优化比对。 1981年，Smith-Waterman算法开发：局部优化比对。 1990年，快速序列相似性搜索工具BLAST的开发
生物信息学发展过程中的里程碑
80年代：DNA序列数据库
生物信息学的概念及其发展
本课程参考书籍
• 陈铭主编《生物信息学》，科学出版社， 2012
• Lesk, A.M., Introduction to Bioinformatics, Oxford University Press, 2005
• 其他资源（包括网络资源）
• 考核方式：作业+期末测验 • 要求：课堂听讲，课下实践。 • 教学辅助：互联网资源
1. 1974年，George I.Bell等人收集DNA序列 ，构建GenBank数据库。1982~1992开发第 一个版本。
2. 1980年，EMBL数据库成立。 3. 1984年，日本DDBJ数据库成立。 4. 核酸序列数据的去冗余：Refseq数据库，
对于相同的序列只列一条目录。
核酸数据库数据的增长
(1)萌芽期(60-70年代)
以Dayhoff的替换矩阵和Needleman-Wunsch算 法为代表，这是生物信息学的一个最基本的 内容和思路：序列比较。
(2)形成期(80年代)
以分子数据库和BLAST等相似性搜索程序为 代表。1982年三大分子数据库的国际合作 使数据共享成为可能，同时为了有效管理 与日俱增的数据，以BLAST、FASTA等为代 表工具软件和相应的新算法大量被提出， 极大地改善了人类管理和利用分子数据的 能力。在这一阶段，生物信息学作为一个 新兴学科已经形成，并确立了自身学科的 特征和地位；
Biology in the 21st century is being transformed from a purely lab-based science to an information science as well.
广义生物信息学观点
Biology may be viewed as the study of transmission of information: from mother cell to daughter cell, from one cell or tissue type to another, from one generation to the next, and from one species to another. This informational viewpoint is termed bioinformatics