《生物信息學》PPT課件.ppt
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簡介,生物信息學（Bioinformatics）是20世紀80年代末隨著人類基因組計劃的啟動而興起的一門新型交叉學科，它體現(xiàn)了生物學、計算機科學、數(shù)學、物理學等學科間的滲透與融合。生物信息學通過對生物學實驗數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲、檢索與分析，達到揭示數(shù)據(jù)所蘊含的生物學意義從而解讀生命活動規(guī)律的目的。生物信息學不僅是一門學科，更是一種重要的研究開發(fā)平臺與工具，是今后進行幾乎所有生命科學研究的推手。,生物技術與生物信息學的區(qū)別及聯(lián)系,,生物信息學的發(fā)展歷史,人類基因組計劃（HGP）,人類基因組計劃由美國科學家于1985年提出，1990年啟動。根據(jù)該計劃，在2015年要把人體約4萬個基因的密碼全部揭開，同時繪制出人類基因的譜圖，也就是說，要揭開組成人體4萬個基因的30億個堿基對的秘密。HGP與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學計劃，被譽為生命科學的登月計劃。,隨著基因組計劃的不斷發(fā)展，海量的生物學數(shù)據(jù)必須通過生物信息學的手段進行收集、分析和整理后，才能成為有用的信息和知識。換句話說，人類基因組計劃為生物信息學提供了興盛的契機。上文所說的基因、堿基對、遺傳密碼子等術語都是生物信息學需要著重研究的地方。,數(shù)據(jù)與信息,數(shù)據(jù)是人們?yōu)榱朔从晨陀^世界而記錄下來的可鑒別的各種符號，而信息則是使用者對數(shù)據(jù)有目的的加工，從而對接收者的行為或思想產(chǎn)生影響，而不同接收者對于相同數(shù)據(jù)可能存在不同的解釋和理解。數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的目的“我有一個好想法，不過只可意會不可言傳”數(shù)據(jù)本身沒有價值用戶不同，數(shù)據(jù)和信息的劃分也不同數(shù)據(jù)和信息可以相互轉化,,WhatisData?,10535185574,雨認會不天我為明下,0100100101001100011011110111011001100101010110010110111101110101,WhatisInfo?,13805515574,我不認為明天會下雨,y=ax-a,0100100101001100011011110111011001100101010110010110111101110101,737611111810189111117,ILoveYou,,數(shù)據(jù),信息,Recognition,Knowledgement,什么是數(shù)據(jù)庫,在生物信息學領域，數(shù)據(jù)庫的主要功能是“存儲”、“管理”以及“檢索”、“調(diào)用”常見數(shù)據(jù)庫結構類型：平面文件(FLATFILE)、關系型數(shù)據(jù)庫(R-database)、基于Internet的XML(ExtensibleMarkupLanguage),,基因是什么,基因是遺傳物質(zhì)的基本單位,基因就是核苷酸序列。大部分的基因大約是1000-4000個核苷酸那么長?；蛲ㄟ^控制蛋白質(zhì)的合成，從微觀和宏觀上影響細胞、組織和器官的產(chǎn)生?；蛟谌旧w上。,DNA的結構,堿基（腺嘌呤A、鳥嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T）核苷酸,核苷酸是構成DNA分子的重要模塊。每個核苷酸分子由一分子稱作脫氧核糖的戊糖（五碳糖）、一分子磷酸和一分子堿基構成。每種核苷酸都有一個堿基對，也就是A、T、C、G,DNA序列比對,發(fā)現(xiàn)同源性、相似性序列同源性：從某一共同祖先經(jīng)過趨異進化而形成的不同序列序列相似性：指序列比對過程中檢測序列和目標序列之間相同堿基或氨基酸殘基序列所占比例的大小序列比對定義序列比對(SequenceAlignment)就是運用某種特定的算法，找出兩個或多個序列之間的最大匹配堿基數(shù),動態(tài)規(guī)劃與序列比對,基因組數(shù)據(jù)庫保存了海量的原始數(shù)據(jù)(RawData),人類基因有接近30億個堿基對。為了查遍所有數(shù)據(jù)并找到其中有意義的關系，我們便需要依賴于高效的計算機科學字符串算法。動態(tài)規(guī)劃算法是解決最優(yōu)化問題的一種高級的算法技術，它自下而上尋找子問題的最優(yōu)解，從而逐步得到最終問題的解。本課程將利用Java實現(xiàn)動態(tài)規(guī)劃是一種編程思想，并不是實際的方法。掌握這一思想，適當采用遞歸方法，幾乎可以解決所有最優(yōu)解問題。使用動態(tài)規(guī)劃兩大條件：最優(yōu)子結構，重疊子問題,,遞歸(Recursion),在計算機程序設計中如何理解F(x)=ax+b編程計算N！f(n)=n*f(n-1)n>1編程計算斐波那契數(shù)列f(n)=f(n-1)+f(n-2)n>2,1,1,2,3,5,8......n,動態(tài)規(guī)劃,問：斐波那契數(shù)列當n=5時，結果是多少？x=50呢？x=100呢？,當遇到重疊子問題，即現(xiàn)在正在進行遞歸時函數(shù)的參數(shù)是當前已經(jīng)計算過的參數(shù)值，那么再進行計算將是重復計算。,動態(tài)規(guī)劃,利用動態(tài)規(guī)劃思想解決之前的問題。,publicintfib(intn){if(n==0){return0;}elseif(n==1){return1;}else{returnfib(n-1)+fib(n-2);}},publicintfib1(intn){int[]table=newint[n+1]for(i=0;i
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