登陆注册
46366200000015

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
  • 蔚蓝旖旎的海洋(科普知识大博览)

    蔚蓝旖旎的海洋(科普知识大博览)

    在浩瀚无边的蓝色海洋和陆地湖泊中,成千上万、大大小小的岛屿,形成了最适合寻幽探胜的海上迷宫,给人类的诺亚方舟——地球,增添了迷人的色彩。带有神话色彩神秘失踪的岛屿,引人遐思,也有很多岛屿充满奇情异趣,风情独特,给人启迪。
  • 气象与自然灾害

    气象与自然灾害

    《气象与自然灾害》介绍了一些自然灾害和气象知识,让读者领略自然的威力并提高人们战胜自然灾害的智慧和勇气,主要内容包括:你知道大气由什么组成吗;空气有质量吗;常用气象名词有哪些;什么是气象观测等。以素质教育为目标,打造科学普及教育权威读本,全面提升青少年科学素养。
  • 古埃及探秘

    古埃及探秘

    这是一个辉煌灿烂的国度,不论是充满神秘的象形文字还是巍峨屹立的金字塔,不论是千年不腐的木乃伊还是拥有惊世美貌和智慧的艳后,至今仍像谜一样吸引着众人。在尼罗河边驻足,看三桅帆船驶来,与船头那幻化为妇人的女神伊西斯对话,她会向你诉说千里寻夫、助子复仇的往事;走上吉萨高原,仰望金字塔群,你会发现它身上隐藏着诸多的秘密;走进金碧辉煌的法老墓室,法老们会向你展示太阳神之子的神通;悲剧法老埃赫那吞因宗教改革而屡受时人诟病,可有谁曾真正聆听过他那感人至深的诗篇,有谁曾细细品味过他那充满人文关怀的现实艺术;女法老哈赛普苏特不爱红妆爱男装,虽不时力挽狂澜却终陷王权下男女地位的尴尬……
  • 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!
  • 微科普

    微科普

    本书以寓教于乐为宗旨,采用当下最流行的“微博体”,将有趣的科普知识传播给广大读者,是第一本以“微科普”为概念的趣味科普读物。其内容包罗万象,涵盖宇宙洪荒、地球风云、动物世界、科学怪人、世相纷纭等五大板块。作者想象力丰富,嬉笑怒骂皆成文章。虽然本书的语言风格是轻松的,但所涉及的每一项科普知识,都能在国内外权威科普名著中找到佐证。本书通俗易懂、老少咸宜,实乃居家旅游之必备良品。
热门推荐
  • 今朝永恒

    今朝永恒

    看似平凡的少年,却有着不平凡的身世。身处迷雾之中,该如何探寻真相,看清自我。当水落石出的那一刻,他又该如何面对,如何抉择?
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 轮回无尽诸天

    轮回无尽诸天

    (原创世界无限流)黄沙、悍匪、烈酒、夕阳下的对决,在自由与压迫,神秘与科学的交锋中,他策马而过。蓑衣、刀客、杏花酒,倚马仗剑一苇渡江,在血雨腥风,豪情万丈中,他万里独行。…………穿梭于无尽世界,见证无数星辰又陨落,他在毁灭与救赎中重生。这是一个热血沸腾的轮回故事。欢迎降临,无尽乐园!
  • 秦霸天下

    秦霸天下

    强大的秦王朝为何在三年内土崩瓦解,项羽、韩信真的不可战胜吗?穿越成秦二世,穿越花丛中,享尽天下艳福。朝堂上暗算了赵高;武关城头击毙刘邦,凭借强大国力,重新统一六国,将刚刚兴起的匈奴帝国打得一败涂地,没有还手之力……
  • 江尾

    江尾

    狐山江尾与人间若瑾是否真的和传说中一样拥有双重命格?她们会选择什么样的道路?从出生的那一天起就被众人盯着的她们是要造福苍生还是要为祸人间?
  • 恋爱大魔咒:赖皮总裁狂追妻

    恋爱大魔咒:赖皮总裁狂追妻

    一本正经的黎大总裁,在她面前就是只扯不清绕不明的赖皮黎小狗。花天酒地,却总让她扮老婆来打扫战场,也不过是为了,想要见一面她。一场生死盟约,一场车祸。她看着重症监护室里的他,泪流满面:快好起来,我再也不离开你。当痴爱变成无奈,拨开重重迷雾,她重新站在他的面前,只说了一句:我从来没有违背过你的狗血盟约。作者致谢:本小说封面由墨星小说封面网免费制作,还没有封面的赶快去免费申请啦!百度搜索“墨星”即可找到!
  • 极品全能医仙

    极品全能医仙

    起死人,肉白骨,驻颜回春小能手。帝术医人百病除,仙药治疗没烦恼。踩神医,灭古修,帝叹一曲声悠悠。纵横都市逍遥游,执掌一切登苍穹。药帝穿越,全能医仙,玩转都市。新书【都市至尊少帝】已发表,请大家多多支持。
  • 尧十四

    尧十四

    唐尧四十岁的时候,他说:“人生不过是如此。”他想了想又说:“人生本该如此。”
  • 我能捡漏

    我能捡漏

    捡垃圾能捡到上古遗迹!翻尸体能翻出神级仙法!
  • 成魔之歌

    成魔之歌

    世人弃我,我欲成魔。世人恨我,我必成魔。世人怜我,我已成魔。欲成魔者,绝情绝爱,六亲不认,方能屹立魔界之巅。