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发信人: yaomc (白头翁&山东大汉), 信区: DataMining
标  题: 生物信息学－基因组研究的有力工具（1）
发信站: 南京大学小百合站 (Fri Dec 14 15:21:13 2001), 站内信件

发信人: brilliancy (酷酷 孑孑), 信区: MS       
标  题: 生物信息学—基因组研究的有力工具（之五）(转载)
发信站: BBS 水木清华站 (Thu Dec 13 12:08:01 2001)

【 以下文字转载自 HSC 讨论区 】
【 原文由 Mayaochun 所发表 】

什么是生物信息学
生物信息学（Bioinformatics）是一门新兴的交叉学科。很多人会认为：生物信息
学既涉及生物又涉及物理，一定是一个内容十分广泛的学科领域。其实它的内涵十
分具体，范围非常明确。生物信息学是伴随基因组研究而产生的，因此它的研究内
容就紧随着基因组研究而发展。
广义地说，生物信息学从事对基因组研究相关生物信息的获取、加工、储存、分配
、分析和解释。这一定义包括了两层含义，一是对海量数据的收集、整理与服务，
也就是管好这些数据；另一个是从中发现新的规律，也就是用好这些数据。
具体地说，生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头，找到基因组序列中
代表蛋白质和RNA基因的编码区；同时，阐明基因组中大量存在的非编码区的信息
实质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、整理与基因组
遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分
化、进化的规律。
生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能
的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机
理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。
基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计，这三者紧密地围绕着遗传
信息传递的中心法则，因而必然有机地连接在一起。
为什么基因组研究需要依赖生物信息学呢？首先伴随着基因组研究，相关信息出现
了爆炸性增长，迫切需要对海量生物信息进行处理。自1995年科学家破译了全长为
180万核苷酸的嗜血流感杆菌基因组以来，到目前已有大约60个微生物和若干真核
生物，如：酵母、线虫、果蝇、拟南芥的完整基因组完成测序。至2001年的春天，
科学家又公布了人类基因组的绝大部分序列，即：人类基因组的工作草图。这些成
就意味着基因组的研究将全面进入信息提取和数据分析的崭新阶段。根据国际数据
库的统计，1999年12月DNA碱基数目为30亿，2000年4月DNA碱基数目是60亿，现在
这一数目已达140亿，大约每14个月翻一番。同时，电子计算机芯片对于数字处理
能力的增长也相当于每18个月翻一番。因此，计算机能够有效地管理和运行海量数
据。
但是，更为本质的原因是基因组数据的复杂性。所谓某种生物的基因组就是指该生
物所有遗传物质的总和。生物的遗传物质是一类称为脱氧核糖核酸（DNA）的生物
大分子，它是由4种核苷酸串接起来组成的，通常用字符A、T、G、C代表。通俗地
说，生物的遗传密码就是这4个字符连接起来的线状长链。这种链往往很长，比如
：人的遗传密码就含有32亿个字符，将它们堆起来就构成了一部100多万页、每页
有3000字符的“天书”。这本“天书”包含了人体的结构和功能以及生命活动过程
的大量信息，却仅仅由4个字符组成，既无词法，又无句法，还没有标点符号，看
起来每一页都是相似的。如何读懂它是个极大的难题。基因组研究最终是要把生物
学问题转化成对数字符号的处理问题。要解决这样的问题就必须发展新的分析理论
、方法、技术、工具，就必须依赖计算机的信息处理。
从事生物信息学研究应具备多方面的科学基础。首先，它需要一定的计算能力，包
括相应的软、硬设备。要有各种数据库或者能与国际、国内的数据库系统进行有效
的交流。
要有发达、稳定的互联网络系统；同时，生物信息学需要强有力的创新算法和软件
。没有算法创新，生物信息学就无法获得持续的发展。最后，它要与实验科学，特
别是与自动化的大规模高通量的生物学研究方法与平台技术建立广泛、紧密的联系
。这些技术，既是产生生物信息数据的主要方法，又是验证生物信息学研究结果的
关键手段。因此，从事生物信息学研究的人员也必须具备多学科交叉的知识。
我国生物信息学的研究和应用有一定的基础，因而有望取得突破性成果，这对于增
强我国在基础研究领域的实力，在某些方面占据国际领先地位是十分重要的。生物
信息学成果的应用也会产生巨大的社会效益和经济效益。

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