生物信息分析常用方法有哪些

⑴ 生物信息學的研究方法及內容

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文檔介紹：生物信息學 生物信息學 說文解字：生物 + 信息 + 學 (bioinformatics) biology + information + theory 廣義 應用信息科學的方法和技術，研究生物體系和生物過程中信息的存貯、信息的內涵和信息的傳遞，研究和分析生物體細胞、組織、器官的生理、病理、葯理過程中的各種生物信息，或者也可以說成是生命科學中的信息科學。 狹義 應用信息科學的理論、方法和技術，管理、分析和利用生物分子數據。 生命信息系統 生物所處的時空系統 物質系統，信息傳遞與控制，能量 相關學科圖示 廣義概念圖示 狹義概念圖示 總結：生物信息學 生物信息學(Bioinformatics) 是一門新興的交叉學科，是生命科學領域中的新興學科，面對人類基因組計劃等各種項目所產生的龐大的分子生物學信息，生物信息學的重要性將越來越突出，它將會為生命科學的研究帶來革命性的變革。 生物信息學是在生命科學的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析的科學。 生物信息學是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，同時也將是21世紀自然科學的核心領域之一，其研究重點主要體現在基因組學(Genomics)和蛋白組學(Proteomics) 。 生物學基礎速遞 細胞(分子水平) 個體生命 生命之樹 生命的分子基礎 細胞/分子水平 DNA/RNA 蛋白質 糖 脂類 DNA結構和鹼基互補原理 中心法則 生物信息學的歷史 從人類基因組計劃（HGP）說起 生物信息學的發展歷史 20世紀50年代，生物信息學開始孕育 20世紀60年代，生物分子信息在概念上將計算 生物學和計算機科學聯系起來 20世紀70年代，生物信息學的真正開端 20世紀70年代到80年代初期 ，出現了一系列著 名的序列比較方法和生物信息分析方法 20世紀80年代以後，出現一批生物信息服務機 構和生物信息資料庫 20世紀90年代後

⑵ 生物學的主要研究方法都有哪些

生物學的主要研究方法有：觀察描述的方法、比較的方法、實驗的方法、系統的方法。

1、觀察描述法

生物學的研究則是考察那些將不同生物區別開來的、往往是不可測量的性質。生物學用描述的方法來記錄這些性質，再用歸納法，將這些不同性質的生物歸並成不同的類群。18世紀，由於新大陸的開拓和許多探險家的活動，生物學記錄的物種幾倍、幾十倍地增長，於是生物分類學首先發展起來。生物分類學者搜集物種進行鑒別、整理，描述的方法獲得巨大發展。要明確地鑒別不同物種就必須用統一的、規范的術語為物種命名，這又需要對各種各樣形態的器官作細致的分類，並制定規范的術語為器官命名。

2、比較法

運用比較的方法研究生物，是力求從物種之間的類似性找到生物的結構模式、原型甚至某種共同的結構單元。19世紀30年代，消色差顯微鏡問世，使人們得以觀察到細胞的內部情況。1838～1839年施萊登和施萬的細胞學說提出：細胞是一切動植物結構的基本單位。比較形態學者和比較解剖學者多年來苦心探求生物的基本結構單元，終於有了結果。細胞的發現和細胞學說的建立是觀察和描述深入到顯微領域所獲得的成果，也是比較方法研究的一個重要成果。

3、實驗法

實驗方法則是人為地干預、控制所研究的對象，並通過這種干預和控制所造成的效應來研究對象的某種屬性。實驗的方法是自然科學研究中最重要的方法之一。19世紀80年代，實驗方法進一步被應用到了胚胎學，細胞學和遺傳學等學科。到了20世紀30年代，除了古生物學等少數學科，大多數的生物學領域都因為應用了實驗方法而取得新進展。

4、系統法

系統科學源自對還原論、機械論反省提出的有機體、綜合哲學，從C.貝爾納與W.B.坎農揭示生物的穩態現象、維納與艾什比的控制論到貝塔郎菲的一般系統論，系統生態學、系統生理學等先後建立與發展，20世紀70-80年代系統論與生物學、系統生物學等概念發表。從香農資訊理論到I.普里戈津的耗散結構理論，將生命看作自組織化系統。

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生物學是研究生物(包括植物、動物和微生物)的結構、功能、發生和發展規律的科學，是自然科學的一個部分。目的在於闡明和控制生命活動，改造自然，為農業、工業和醫學等實踐服務。幾千年來，中國在農、林、牧、副、漁和醫葯等實踐中，積累了有關植物、動物、微生物和人體的豐富知識。1859年，英國博物學家達爾文《物種起源》的發表，確立了唯物主義生物進化觀點，推動了生物學的迅速發展。

生物分類學是研究生物分類的方法和原理的生物學分支。分類就是遵循分類學原理和方法，對生物的各種類群進行命名和等級劃分。瑞典生物學家林奈將生物命名後，而後的生物學家才用域（Domain）、界（Kingdom）、門（ Phylum）、綱（Class）、目（Order）、科（Family）、屬（Genus）、種（Species）加以分類。最上層的界，由懷塔克所提出的五界，比較多人接受；分別為原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界以及動物界。 從最上層的「界」開始到「種」，愈往下層則被歸屬的生物之間特徵愈相近。共有七大類，分別是：界門綱目科屬種。

⑶ 目前常用生物信息學分析方法有哪些

現在比較熱門的資料庫包括GEO、TCGA
GEO分析主要是晶元做差異分析，得到差異基因，差異基因可以做GO、KEGG功能富集分析
TCGA資料庫是癌症分析的利器，可以做差異基因，差異miRNA，差異lncRNA，下載和整理臨床數據，做生存分析，高難度的COX分析
這兩個資料庫可以發到不錯的文章

⑷ 生物學的主要研究方法都有哪些

生物學家對於生命現象的研究通常採用觀察和實驗的方法，通常這兩種方法是一起使用的。

1、 觀察是按生物的物理性狀來描述生物的狀況。通常是先對其外形及行為進行觀察和描述，再把生物體解剖藉助光學儀器對其內部結構進行觀察。觀察是多種多樣的，有個體的觀察也有群體的觀察；有靜態的觀察也有動態的觀察；有相同種類的觀察也有不同種類的對比觀察。

2、 實驗是人為地改變一些條件來觀測生物的變化和反應，以探究生命內在的因果關系，是認識生命活動的方法。

實驗方法是人為地干預、控制所研究的對象，並通過這種干預和控制所造成的效應來研究對象的某種屬性。17世紀前後生物學中出現了最早的一批生物學實驗，如英國生理學家威廉·哈維關於血液循環的實驗，揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特關於柳樹生長的實驗等。

到了19世紀，物理學、化學比較成熟了，生物學實驗就有了堅實的基礎，因而首先是生理學，然後是細菌學和生物化學相繼成為明確的實驗性的學科。19世紀80年代，實驗方法進一步被應用到了胚胎學，細胞學和遺傳學等學科。

系統的方法：

系統科學源自對還原論、機械論反省提出的有機體、綜合哲學，從克洛德·貝爾納與沃爾特·布拉福德·坎農揭示生物的穩態現象、諾伯特·維納與威廉·羅斯·艾什比的控制論到卡爾·路德維希·馮·貝塔郎非的一般系統論。

最早建立的是系統心理學，系統生態學、系統生理學等先後建立與發展，20世紀70-80年代系統論與生物學、系統生物學等概念發表。

從克勞德·香農的資訊理論到伊利亞·普里高津的耗散結構理論，將生命看作自組織化系統。細胞生物學、生化與分子生物學發展，曼弗雷德·艾根提出細胞、分子水平探討的超循環(化學)理論。

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研究領域

生物學家從很多面向研究生物，因此產生很多研究領域。例如：

1、 面向原子和分子：分子生物學、生物化學、結構生物學。

2、 面向細胞：細胞生物學、微生物學、病毒學。

3、 面向多細胞：生理學、發育生物學、組織學。

4、 面向宏觀：生態學、演化生物學。

生物學本身不斷的快速發展，與其他學科的關聯整合也越來越多。一大原因是分子生物學在近代突飛猛進，終於導致人類基因序列定序基本完成。

由此，為了解讀巨大數量的基因信息，促成了基因組學。為了探究基因和蛋白質的交互作用，開創出蛋白質組學。這些新的研究領域幫助解決疾病、糧食、環境生態等問題。其眾多的研究信息和積累海量研究數據則需要新的電腦演算法來處理。

⑸ 生物信息學研究的內容

生物信息學的主要研究內容

1、序列比對（Alignment）

基本問題是比較兩個或兩個以上符號序列的相似性或不相似性。序列比對是生物信息學的基礎，非常重要。兩個序列的比對有較成熟的動態規劃演算法，以及在此基礎上編寫的比對軟體包BLAST和FASTA，可以免費下載使用。這些軟體在資料庫查詢和搜索中有重要的應用。

2、結構比對

基本問題是比較兩個或兩個以上蛋白質分子空間結構的相似性或不相似性。已有一些演算法。

3、蛋白質結構預測，包括2級和3級結構預測，是最重要的課題之一

從方法上來看有演繹法和歸納法兩種途徑。前者主要是從一些基本原理或假設出發來預測和研究蛋白質的結構和折疊過程。分子力學和分子動力學屬這一范疇。後者主要是從觀察和總結已知結構的蛋白質結構規律出發來預測未知蛋白質的結構。同源模建（Homology）和指認（Threading）方法屬於這一范疇。雖然經過30餘年的努力，蛋白結構預測研究現狀遠遠不能滿足實際需要。

4、計算機輔助基因識別(僅指蛋白質編碼基因)。最重要的課題之一

基本問題是給定基因組序列後，正確識別基因的范圍和在基因組序列中的精確位置.這是最重要的課題之一，而且越來越重要。經過20餘年的努力，提出了數十種演算法，有十種左右重要的演算法和相應軟體上網提供免費服務。原核生物計算機輔助基因識別相對容易些，結果好一些。從具有較多內含子的真核生物基因組序列中正確識別出起始密碼子、剪切位點和終止密碼子，是個相當困難的問題，研究現狀不能令人滿意，仍有大量的工作要做。

5、非編碼區分析和DNA語言研究，是最重要的課題之一

在人類基因組中，編碼部分進展總序列的3~5%，其它通常稱為「垃圾」DNA，其實一點也不是垃圾，只是我們暫時還不知道其重要的功能。分析非編碼區DNA序列需要大膽的想像和嶄新的研究思路和方法。DNA序列作為一種遺傳語言，不僅體現在編碼序列之中，而且隱含在非編碼序列之中。

6、分子進化和比較基因組學，是最重要的課題之一

早期的工作主要是利用不同物種中同一種基因序列的異同來研究生物的進化，構建進化樹。既可以用DNA序列也可以用其編碼的氨基酸序列來做，甚至於可通過相關蛋白質的結構比對來研究分子進化。以上研究已經積累了大量的工作。近年來由於較多模式生物基因組測序任務的完成，為從整個基因組的角度來研究分子進化提供了條件。

7、序列重疊群（Contigs）裝配

一般來說，根據現行的測序技術，每次反應只能測出500或更多一些鹼基對的序列，這就有一個把大量的較短的序列全體構成了重疊群（Contigs）。逐步把它們拼接起來形成序列更長的重疊群，直至得到完整序列的過程稱為重疊群裝配。拼接EST數據以發現全長新基因也有類似的問題。已經證明，這是一個NP-完備

性演算法問題。

8、遺傳密碼的起源

遺傳密碼為什麼是現在這樣的？這一直是一個謎。一種最簡單的理論認為，密碼子與氨基酸之間的關系是生物進化歷史上一次偶然的事件而造成的，並被固定在現代生物最後的共同祖先里，一直延續至今。不同於這種「凍結」理論，有人曾分別提出過選擇優化、化學和歷史等三種學說來解釋遺傳密碼。隨著各種生物基因組測序任務的完成，為研究遺傳密碼的起源和檢驗上述理論的真偽提供了新的素材。

9、基於結構的葯物設計。是最重要的課題之一

人類基因組計劃的目的之一在於闡明人的約10萬種蛋白質的結構、功能、相互作用以及與各種人類疾病之間的關系，尋求各種治療和預防方法，包括葯物治療。基於生物大分子結構的葯物設計是生物信息學中的極為重要的研究領域。為了抑制某些酶或蛋白質的活性，在已知其3級結構的基礎上，可以利用分子對接演算法，在計算機上設計抑制劑分子，作為候選葯物。這種發現新葯物的方法有強大的生命力，也有著巨大的經濟效益