登陆注册
16444500000015

第15章 什么是生物信息学?

生物信息学的广义定义是什么?

生物信息学这个名词有许多不同的定义。从字面上来看,生物信息学是将信息科学应用于生物学。生物信息学广义的概念是指应用信息科学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、药理过程的中各种生物信息,或者说是生命科学中的信息科学。狭义的概念是指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。一般提到的“生物信息学”是指这个狭义的概念,更准确地说,应该是分子生物信息。

生物信息学是上世纪80年代末随着基因组测序数据迅猛增加而逐渐形成的一门交叉学科。随着生物学和医学的迅速发展,特别是人类基因组计划的顺利推进,产生了海量的生物学数据,生物分子数据的积累速度在不断地快速增加。这些数据具有丰富的内涵,其中隐藏着丰富的生物学知识。充分利用这些数据,通过数据分析、处理,揭示这些数据的内涵,得到对人类有用的信息,这将是生物学家和数学家所面临的一个严峻的挑战。生物信息学是为迎接这种挑战而发展起来的一个交叉学科。

根据美国NIH和DOE在1990年给出了生物信息学的定义,它是生物学与计算机科学以及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科。它通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析,进而达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的。当前生物信息学发展的主要推动力来自分子生物学,生物信息学的研究主要集中在核苷酸序列的存储、分类、检索和分析等方面。目前,生物信息学可以狭义定义为:将计算机科学和数学应用于生物大分子信息的获取、加工、存储、分类、检索与分析,以达到理解这些生物大分子信息的生物学意义的交叉学科,并服务于人类健康事业——药物开发、基因诊断、治疗等。生物信息学在生命科学与计算机、数学之间的关系,它不是在两者之间起着桥梁作用,而是充分利用各种方法和手段从海量的生物学数据中发现生物学知识,它需要对两者进行整合和交叉。

生物信息学研究是利用数理统计、模式识别、动态规划、密码解读、语意解析、信令传递、神经网络、遗传算法以及隐马氏模型等各种方法,对序列、结构数据进行定性和定量分析,从中获取基因编码、基因调控、序列-结构-功能关系等理性知识,阐明细胞、器官和个体的发生、发育、病变、衰亡的基本规律和时空联系,探索生命起源、生物进化、生命本质等重大理论问题,最终建立“生物学周期表”。

HGP的提出和实施,实验的数据和信息急剧大量的增加,信息的管理和分析成为一项重要的研究内容,这是生物信息学最初的主要研究内容,收集、储存、分发基因组的数据和信息,管理和分析、处理基因组及相关的蛋白质、mRNA的信息,根据基因组数据和信息的比较分析,发现新的基因,并对基因结构和功能进行研究。其中生物信息学的研究作用侧重于将原始的信息库进行分析、分类,按照需要建立具有特殊功能的二级数据库。二级数据库是进一步研究开发基因组的重要手段,通常是封闭的,不对外开放,仅供内部使用。

随着基因组研究的完成,以及向功能基因组研究的转化,解读生物的遗传密码成为生物信息学的又一项重要的任务。将基因组、转录组、蛋白质组以及比较基因组学的数据综合集成,构建基因调控网络,从系统的角度来研究生物学,为系统生物学的研究提供工具,成为生物信息学的研究重点。此外,基因芯片等高通量技术的应用,产生了海量的基因表达数据,这些数据中隐含了基因表达控制的信息,对这些的分析和挖掘,以及数据的标准化已成为生物信息学的研究热点。

人类基因组测序计划的完成将会改变科学家进行科学研究的方式。随着完整人类基因组的公布,对相应的基因组序列、基因结构、蛋白序列、蛋白结构等进行分析的工具也即将不断涌现,其中生物信息学和计算机科学将占有特别重要的地位。采集、整理、储存分析和应用基因和蛋白质组的庞大的信息和数据,将会成为未来医学生物学的一个不可缺少及替代的工具和方法。

同类推荐
  • 新课程百科知识-生命的秘密

    新课程百科知识-生命的秘密

    本系列图书介绍了文字,舞蹈,地理,自然,音乐,雕塑,丹青等文化知识。
  • 科学伴你行-工具的趣闻

    科学伴你行-工具的趣闻

    科学伴你行-工具的趣闻从各个角度介绍了有关工具的知识,内容深入浅出,贴近生活,便于学生理解和应用于实际。
  • 兵锋所向的纷争之地

    兵锋所向的纷争之地

    本书介绍了从中国到世界各地的纷争之地,其中既有天下第一关山海关、”一夫当关,万夫莫开“的函谷关、扼守长江的第一要塞江阴等中国历来的兵家必争之地,也有西方的海上生命线直布罗陀海峡、欧亚联系的陆桥巴尔干半岛等世界著名的军事要地。
  • 中国青少年知识文库(B卷彩色插图版)

    中国青少年知识文库(B卷彩色插图版)

    本书是为青少年精心制作的最高雅、最珍贵的礼物,是他们认识世界,了解世界的窗口。这里有着道不尽的趣味。青少年朋友们,你想知道童话中的“美人鱼”真的存在吗?你对突如其来的“非典”了解多少?“禽流感”是怎样传染给人类的呢?你知道足球场上10号为什么备受青睐吗?为什么天空中会同时出现几个太阳……快来这一里吧,睁开求知的眼,升起远航的帆,来看看这些你想知道的答案吧!
  • 天文百科图解

    天文百科图解

    全面编撰了宇宙中存在的各种奥秘未解现象和最新探索发展,包括宇宙诞生、宇宙中星星形状、宇宙中长城、银河形成、大气层构成、星座的构成、星系的结构等内容,去伪存真地将未解之谜与科学研究结合起来,非常适合广大青少年读者阅读和收藏。
热门推荐
  • 邪王宠妻:腹黑小医仙

    邪王宠妻:腹黑小医仙

    由于母亲出身贫寒,被人下药昏迷不醒,这期间对于她来说宛如一场噩梦,亲姐妒忌她的容颜划破了她的脸,黑心大娘将他们母女赶出厢房,嫌贫爱富的祖母视她如灾星,对她爱搭不理,名为苏府大小姐,实则卑贱如家奴。大难不死,得医仙记忆传承,从此开启虐渣模式,走向人生巅峰!苏颜:“你解我衣服干吗?”某美男:“帮你疗伤啊!”苏颜:“可我伤的是手啊。”“……”(1V1甜宠文,女强男更强!书友群:233364578。)
  • 诛天烬

    诛天烬

    晋武帝驾崩,昏庸帝上位。隐藏血族的秘密即将揭开,是否能血引玄天守护阵,取得神剑-天烬东海王司马越欲加阻拦,启用碧血剑。神剑相对,是否能诛尽天下,阻挡一场浩劫涂炭。
  • 幻灭圣域界

    幻灭圣域界

    前世烟云过往,今生问鼎苍穹,执子之剑,为战天下!前世之心殇,今生吾必偿!一人一剑,孰能阻?!谁敢阻?!凤鸣龙啸之日,即是独尊三域之时,如若天下人欲逆我,我便弑尽天下逆我之人。宁可我负天下,也不愿天下负我!回眸足迹,视苍生俯首脚下。永恒域界,必将唯吾独尊……
  • 九剑传说

    九剑传说

    远古时一场殒天之战,将强盛无比的神界打成了四块众神尽皆殒落,一位意外存活下来的大能在被逐杀的途中以其心血凝练了九把旷世绝剑,意图重振神界。不久远古大能灭亡,九把旷世绝剑还有它定制的复苏计划,被其封印,每十万年会有一把绝剑解封寻找其宿主,执行大能所定制的复苏计划。百万年后,远古大能制定的复苏计划这个重任落在了第三代持剑者的儿子独孤羽身上。是天意弄人?还是冥冥之中的宿命!神界古地风起云涌,百万年未曾现世的殒天之战主角神秘红发女子再次出世,独孤羽又怎样给大家上演一段九剑传说?尽在创世中文网
  • 匆匆岁月遇到你

    匆匆岁月遇到你

    曾经的爱恋回不去了吗?你果真不信任我。——by洛锦我们重新开始,我不想失去你,因为……我爱你呀!——by陶止
  • 三国刘循兴汉

    三国刘循兴汉

    刘寻,刘循,傻傻分不清楚。当他醒来的时候,他发现自己真的成为刘循了,而且自己的老爹居然是刘璋。东汉末年,真的是末年了,天下大势已成,三分鼎立之势的苗头已经起来。刘循,益州少主,能让刘备夺了这益州吗?系统在手,那争一争这天下又何妨!PS:本书和历史没一点关系
  • 穿越风云之我是剑神

    穿越风云之我是剑神

    风云世界,是高武的世界,江湖恩怨、情爱离愁、亲情友情,当一只蝴蝶飞舞在风云世界之时,那么他会给整个世界带来什么样的影响?剑道即天道,在茫茫天道求索过程中,他又会有怎么的故事呢?逍遥剑、杀剑、君子剑、天子剑......诸多剑境看我突破剑道至境。欢迎观看《穿越风云之我是剑神》,尽请期待最新章节。=============================求收藏、求推荐、求评价、求点击、求包养,光影在这里隆重声明,不tj,喜欢的请快来猛击收藏吧!
  • 星空君主

    星空君主

    强者之所以被称为强者,正是他们保护了弱者。但善良的强者,必将宇宙唾弃。当第一君主,明白这些又是否能成为真正的强者
  • 代嫁红颜

    代嫁红颜

    她是受尽欺辱的私生女,只因妹妹不肯嫁残疾王爷,她成了代嫁王妃,不料竟陷入权利之争!轮椅上温柔似水的他,却是扮猪吃虎,他费尽心机,步步为营,只为夺得大权。当他撕下伪装,对她一生禁锢:“女人是玩物。可惜,你只是本王的一颗棋子。”
  • 总裁的霸爱:心,没有替身

    总裁的霸爱:心,没有替身

    他是全球金融企业的龙头,年纪轻轻的黄金单身汉。她是他的爱慕者,为了他,她从垃圾中学冲上了名牌大学。她成为了他的秘书,平行线开始交集,她发现了他的许多事,他也开始去在意她。爱,已经深根发芽了,我,不会放手!