大家好，今天就由張老師帶領(lǐng)大家進(jìn)入一個新型的前沿學(xué)科生物信息

生物信息學(xué)是在生命科學(xué)的研究中，以計算機(jī)為工具對生物信息進(jìn)行儲存、檢索和分析的科學(xué)。它是當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，同時也將是21世紀(jì)自然科學(xué)的核心領(lǐng)域之一。其研究重點(diǎn)主要體現(xiàn)在基因組學(xué)（genomics）和蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）兩方面，具體說就是從核酸和蛋白質(zhì)序列出發(fā)，分析序列中表達(dá)的結(jié)構(gòu)功能的生物信息。

具體而言，生物信息學(xué)作為一門新的學(xué)科領(lǐng)域，它是把基因組na序列信息分析作為源頭，在獲得蛋白質(zhì)編碼區(qū)的信息后進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)模擬和預(yù)測，然后依據(jù)特定蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行必要的藥物設(shè)計?；蚪M信息學(xué)，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)模擬以及藥物設(shè)計構(gòu)成了生物信息學(xué)的3個重要組成部分。從生物信息學(xué)研究的具體內(nèi)容上看，生物信息學(xué)應(yīng)包括這3個主要部分：⑴新算法和統(tǒng)計學(xué)方法研究；⑵各類數(shù)據(jù)的分析和解釋；⑶研制有效利用和管理數(shù)據(jù)新工具。

生物信息學(xué)是一門利用計算機(jī)技術(shù)研究生物系統(tǒng)之規(guī)律的學(xué)科。

生物信息學(xué)基本上只是分子生物學(xué)與信息技術(shù)（尤其是因特網(wǎng)技術(shù)）的結(jié)合體。生物信息學(xué)的研究材料和結(jié)果就是各種各樣的生物學(xué)數(shù)據(jù)，其研究工具是計算機(jī)，研究方法包括對生物學(xué)數(shù)據(jù)的搜索（收集和篩選）、處理（編輯、整理、管理和顯示）及利用（計算、模擬）。

1990年代以來，伴隨著各種基因組測序計劃的展開和分子結(jié)構(gòu)測定技術(shù)的突破和internet的普及，數(shù)以百計的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫如雨后春筍般迅速出現(xiàn)和成長。對生物信息學(xué)工作者提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：數(shù)以億計的acgt序列中包涵著什么信息？基因組中的這些信息怎樣控制有機(jī)體的發(fā)育？基因組本身又是怎樣進(jìn)化的？

生物信息學(xué)的另一個挑戰(zhàn)是從蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。這個難題已困擾理論生物學(xué)家達(dá)半個多世紀(jì)，如今找到問題答案要求正變得日益迫切。諾貝爾獎獲得者w. gilbert在1991年曾經(jīng)指出：“傳統(tǒng)生物學(xué)解決問題的方式是實(shí)驗(yàn)的?，F(xiàn)在，基于全部基因都將知曉，并以電子可操作的方式駐留在數(shù)據(jù)庫中，新的生物學(xué)研究模式的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)是理論的。一個科學(xué)家將從理論推測出發(fā)，然后再回到實(shí)驗(yàn)中去，追蹤或驗(yàn)證這些理論假設(shè)”。

生物信息學(xué)的主要研究方向：基因組學(xué) - 蛋白質(zhì)組學(xué) - 系統(tǒng)生物學(xué) - 比較基因組學(xué)，1989年在美國舉辦生物化學(xué)系統(tǒng)論與生物數(shù)學(xué)的計算機(jī)模型國際會議，生物信息學(xué)發(fā)展到了計算生物學(xué)、計算系統(tǒng)生物學(xué)的時代。

姑且不去引用生物信息學(xué)冗長的定義，以通俗的語言闡述其核心應(yīng)用即是：隨著包括人類基因組計劃在內(nèi)的生物基因組測序工程的里程碑式的進(jìn)展，由此產(chǎn)生的包括生物體生老病死的生物數(shù)據(jù)以前所未有的速度遞增，已達(dá)到每14個月翻一番的速度。同時隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，數(shù)以百計的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫如雨后春筍般迅速出現(xiàn)和成長。然而這些僅僅是原始生物信息的獲取，是生物信息學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段，這一階段的生物信息學(xué)企業(yè)大都以出售生物數(shù)據(jù)庫為生。以人類基因組測序而聞名的塞萊拉公司即是這一階段的成功代表。

生物信息學(xué)產(chǎn)業(yè)的高級階段體現(xiàn)于此，人類從此進(jìn)入了以生物信息學(xué)為中心的后基因組時代。結(jié)合生物信息學(xué)的新藥創(chuàng)新工程即是這一階段的典型應(yīng)用。

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