11后基因組時(shí)代的生物信息學(xué)

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1、后基因組時(shí)代的生物信息學(xué)(生命科學(xué)學(xué)院091班薛林娜2090611127)摘要：本文介紹生物信息學(xué)的發(fā)展歷程、研究范圍、研究對(duì)象，對(duì)后基因組時(shí)代生物信息學(xué)的發(fā)展方向進(jìn)行概述，并提出展望。關(guān)鍵詞：后基因組；生物信息學(xué)BioinformaticsinthePost–gelomiceraAbstract:Inthispaper,thedevelopingprocess,theresearchyield,andtheresearchobjectareintroduced.Andtheoverviewforthedirectionofthebioinformatics

2、developmentinpost-genomiceraanditsoutlookareproposed.Keywords:,post-genqimc;Bioinformatiscs生物信息學(xué)就是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)(信息學(xué))的技術(shù)手段來(lái)研究生物學(xué)的數(shù)據(jù),如對(duì)生物數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取,存儲(chǔ),傳輸,計(jì)算,分析,模擬,預(yù)測(cè)等等。20世紀(jì)80年代以后，作為儲(chǔ)存生物信息重要組成部分的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)陸續(xù)建立。20世紀(jì)90年代后，由美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本和我國(guó)共同參與的國(guó)際人類(lèi)基因組（humangenomeproject,HGP）計(jì)劃正式啟動(dòng)，旨在對(duì)人類(lèi)基因精確測(cè)序，博弈全部

3、遺傳信息。近十年來(lái)，除人類(lèi)基因序列測(cè)序外,另有上百個(gè)物種的基因序列都基本上已經(jīng)得到。其間,不僅是序列測(cè)定,同時(shí)進(jìn)行了其他生物學(xué),特別是分子生物學(xué)的研究,獲得了大量的實(shí)驗(yàn)生物數(shù)據(jù)。生物信息學(xué),作為一門(mén)新興學(xué)科,便應(yīng)運(yùn)而生。一、生物信息學(xué)的發(fā)展歷程生物信息學(xué)作為生命科學(xué)研究所必需的工具。在生命科學(xué)實(shí)踐中越來(lái)越顯示出它的重要性，其發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了一下三個(gè)階段。（一）前基因組階段前基因組階段，介于20世紀(jì)50年代末至80年代末(標(biāo)志是HGP啟動(dòng)),這一時(shí)期也是早期生物信息學(xué)研究方法逐步形成階段，生物信息學(xué)標(biāo)志性的工作包括建立各種算法法則（如序列對(duì)比法）、建立生物數(shù)

4、據(jù)庫(kù)（如國(guó)際三大核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)——EMBL、GenBank、DDBJ）、以及分析DNA和蛋白質(zhì)序列。6（二）基因組階段基因組階段，介于20世紀(jì)80年代末(標(biāo)志是HGP啟動(dòng))至2003年的HGP順利完成,這是生物信息學(xué)真正興起并形成了一門(mén)多學(xué)科的交叉、邊緣學(xué)科。此階段，生物信息學(xué)的標(biāo)志性工作包括基因識(shí)別與發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立和交互界面工具的開(kāi)發(fā)等。人類(lèi)基因組計(jì)劃和各種模式生物基因組測(cè)序的工作也進(jìn)行全面開(kāi)展。（三）后基因組階段后基因組階段，自2003年HGP完成開(kāi)始。生物信息學(xué)在這一階段的主要工作是進(jìn)行大規(guī)?；蚪M分析、蛋白質(zhì)組分析以及其他各種基因組學(xué)研究

5、。隨著人類(lèi)基因組計(jì)劃和各種基因組計(jì)劃程序的完成，以及新基因的發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)了解基因組內(nèi)所有給予你生物功能成為后基因組時(shí)代的研究重點(diǎn)。生物信息學(xué)進(jìn)入了功能基因組時(shí)代。二、后基因組時(shí)代生物信息學(xué)的研究范圍及研究對(duì)象（一）研究范圍后基因組時(shí)代將深入到研究單個(gè)分子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合宏觀生態(tài)學(xué),從大的角度來(lái)研究生命過(guò)程，著重于“序列、結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用”中的“功能和應(yīng)用”部分，從系統(tǒng)角度研究生命過(guò)程的各個(gè)層次。就研究面來(lái)說(shuō),涉及并參與各生命科學(xué)領(lǐng)域的研究。（二）研究對(duì)象在后基因組時(shí)代，生物信息學(xué)的研究對(duì)象是生物數(shù)據(jù)。其中最“經(jīng)典”的是分子生物學(xué)數(shù)據(jù),是基因組技術(shù)的產(chǎn)物——

6、DNA序列。1、分子與細(xì)胞生物學(xué)以DNA、RNA、蛋白質(zhì)為對(duì)象，分析編碼區(qū)和非編碼區(qū)中信息結(jié)構(gòu)和編碼特征以及相應(yīng)的信息調(diào)節(jié)與表達(dá)規(guī)律等。2、分子和生態(tài)進(jìn)化通從各種基因結(jié)構(gòu)與成分的進(jìn)化,密碼子使用的進(jìn)化,到進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建,各種理論上和實(shí)驗(yàn)上的課題都等待生物信息學(xué)家的研究。過(guò)比較不同生物基因組中各種結(jié)構(gòu)成分的異同,可以大大加深我們對(duì)生物進(jìn)化的認(rèn)識(shí)。3、腦和神經(jīng)科學(xué)6近年來(lái),神經(jīng)生物學(xué)研究也取得了大量的科研成果,但是這些研究大多是在組織、細(xì)胞和分子水平進(jìn)行的,不能很好地在系統(tǒng)和整體水平上反映人腦活動(dòng)的規(guī)律。隨著核磁共振成像和正電子發(fā)射斷層成像的發(fā)展,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),

7、使得我們有可能在系統(tǒng)和整體水平上無(wú)創(chuàng)地研究人腦的功能定位、功能區(qū)之間的聯(lián)系以及神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)受體等。由此產(chǎn)生的神經(jīng)信息學(xué)研究將對(duì)我們了解腦、治療腦和開(kāi)發(fā)腦產(chǎn)生重大作用。4、生物物理學(xué)研究的是生物的物理形態(tài),涉及生物能學(xué),細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物物理學(xué),電生理學(xué)等等。但這方面的生物數(shù)據(jù)獲取和分析也越來(lái)越依賴(lài)于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用了,如模型的建立,光譜、成像數(shù)據(jù)的分析等等。5、醫(yī)藥學(xué)在現(xiàn)有的基因測(cè)序的工作平臺(tái)上,強(qiáng)化生物信息學(xué)平臺(tái)的建設(shè),可加快對(duì)突發(fā)性疫情,公共衛(wèi)生進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)制病源進(jìn)行快速有效的分析和解決。而結(jié)合生物芯片數(shù)據(jù)分析,確定藥物作用靶,再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行合理的藥物設(shè)計(jì)

8、,將是新藥開(kāi)發(fā)的主要途徑。6、農(nóng)牧漁林學(xué)生物信息學(xué)研