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生物信息学论文集锦
生物信息学展望
摘要：
生物信息学是生物技术的核心,是一门由生物、数学、物理、化学、计算机科学、信息科学等多学科交叉产生的新兴学科。
世纪的生命科学研究对人类科学、文化、经济、政治和生活等各方面产生了极大的影响。
尤其是人类基因组计划（HGP）的提出和实施,不仅带动了自然科学和人文社会科学的交叉与融合,而且推动了许多高新技术的发展和新兴学科的产生。
本文介绍了生物信息学的概念,分析了发展生物信息学对现今科学发展的重大意义。
分析了生物信息学发展的方向,展望了生物信息学的发展前景
关键词:
生物信息学；新兴学科；生物信息论
正文：
生物信息学是近20年迅速发展起来的一门新兴交叉学科。
生物信息学是英文单词Bioinformatics的中文译名,美籍马来西亚裔学者HwaA.Lim在1991年发表的文章中首次使用,但至今尚无完善的科学定义。
笔者综合大量文献认为如下叙述可以作为生物信息学的定义:
生物信息学是应用计算机技术管理生物信息,交叉了生物学、数学、物理学、化学、计算机科学等众多学科的新兴学科20世纪80年代末,人类基因组计划的启动推动了生物信息学的产生和蓬勃发展。
1999年,有关生物信息学的相关网页不到200个,2001年初近2000个;2002年初（3月29日）搜索,中文网页8730个,英文网站94个,网页475000个。
同样，随着科技的日益发展，人们对于生物信息学的理解和认识也越来越加深，也越来越重视。
随着人类基因组计划的实施,数学、物理、计算机科学、信息科学等日益渗入生物学,生物信息学正逐渐发展成为一门独立的学科。
生物信息学也并非是生物学或信息科学的一个简单的分支，它是多学科的有机交叉。
同时它先进的信息技术和数理技术研究生命现象,它将帮助人们逐步认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质,破译隐藏在DNA序列中的遗传信息,揭示人体生理和病理的分子基础,为人类疾病的预测、诊断、治疗和预防提供最合理、最有效的方法和途径。
生物信息学的发展将会对生命科学带来革命性的变革。
它的成果不仅对相关基础学科起巨大的推动作用,而且还将对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响,甚至引发新的产业革命。
因此,各国政府和工业界对此极为重视,投入了大量资金。
更有许多商业机构介入其中,为生物信息学的发展注入了强大的活力。
生物信息学产生的效益是相当惊人的。
那么，生物信息学的主要内容是什么呢？
其实就是数据库。
目前世界各国纷纷建立了生物信息数据库,其数量成爆炸性增长,几乎覆盖了生命科学的各个领域。
主要有美国国立卫生研究院全国生物技术研究中心（NCBI）的GenBank,欧洲生物信息学研究所（EBI）的EMBL数据库,日本国立遗传学研究所（NIG）的DNA数据库,瑞士生物信息学研究所（SIB）的SWISSPROT,美国Brookhaven国家实验室（BNL）的PDB。
NCBI开发的ENTREZ系统综合了上述各大数据库的信息和MEDLINE的文献信息。
为了更好地发展生物信息学，目前世界各国都成立了相应的生物信息学研究机构。
欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心,如美国的国家生物技术信息中心（NCBI）,英国的欧洲生物信息研究所（EBI）,日本的国家遗传学研究所（NIG）等。
其中,以欧洲各国为主的欧洲分子生物网络组织是目前国际上最大的分子生物信息研究、开发、服务机构,通过计算机网络使英、法、德、瑞士等国家生物资源实现共享。
在我国,生物信息学随着人类基因组研究的展开才刚刚起步,但已显露出蓬勃发展的势头。
在政府的支持和科学家的呼吁下,国家级生物医学信息学中心正在筹建之中。
北京市已经成立了北京生物工程学会生物信息学专业委员会（即北方生物信息学研究会）,目的在于联合北方地区从事生物信息学的专家,加强合作,促进学科的发展,并为政府决策提供参考意见。
我国生物信息学的发展也面临着许多制约因素。
比如人才资源匮乏，人们对生物信息学的认识不够,投入不足等。
生物信息学的主要任务是人类基因组信息结构复杂性的分析和破译遗传语言,以及基因组功能相关信息分析和服务。
作为计算机科学和数学应用于分子生物学而形成的交叉学科,生物信息学已经成为基因组研究中必不可少的有力研究手段。
面对挑战,生物信息学在21世纪的发展进程中,应该考虑到它的历史使命。
在今后的工作中,将会做好以下几个方面的工作：
（1）理论研究。
（2）软件开发。
（3）集成数据库。
（4）生物数据的质量监控。
（5）学科交叉。
生物信息学的发展前景是难以预测的,但总体来讲,生物信息学的发展将会带来生物科学的一次历史性的革命,对推动生物科学的发展、增进人类对自身的了解、增进人类对大自然的了解,所起的作用将是不可估量的，并且我坚信生物信息学的前景一片光明。
参考文献：
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[4]严明,李越,尹光琳.计算机科学在分子生物学中的应用.现代科学仪器,2000（4）:
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[5]舒薇,郭勇.人类基因组及后基因组研究进展及其应用与开发研究现状.生物技术通报,2000（4）:
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[6]郝鲁江,梁泉峰.生物信息学的发展及其应用.山东轻工业学院学报,2000,14
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[9]孙啸.生物雅息学）））揭示生物分子数据的内涵[J].电子商务,1998（11）:
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[10]吴.生物信息学的发展[J].中国科学院院刊,1998,13（3）:
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生物信息学展望
摘要：
主要是对生物信息学的背景、主要研究内容、和经济工业的关系和未来展望进行论述，对国内外生物信息学发展进行对比阐述，并指出发展我国生物信息学的重要意义，最后对发展前景提出未来展望。
关键词：
生物信息学；产生背景；研究内容；生物信息学工业；展望建议
有人说，基于序列的生物学时代已经到来，尽管对此说法可能有所争议，但是今日像洪水般涌现的序列信息却是无可争议的事实。
自从1990年美国启动人类基因组计划以来，人与模式生物基因组的测序工作进展极为迅速。
迄今已完成了约40种生物的全基因组测序工作，人类基因组碱基对的测序工作也接近完成。
截止至目前，仅登录在GeneBank数据库中的DNA序列方面，与其同步的还有蛋白质一级结构，即氨基酸序列的增长。
此外，迄今为止，已有一万多种蛋白质的空间结构以不同的分辨精度被测定。
基于cDNA序列测序所建立起来的EST数据库已达数百万条。
在这些数据库的基础上派生、整理出来的数据库已达500余个。
这一切构成了一个生物学数据信息的海洋。
有人估计，人类所说过的话的信息量总和约为5唉字节。
而如今生物学数据信息总量已经接近甚至超过此数量级。
与这种指数式增长的生物学数据相比，人类相关知识的增长却十分缓慢。
这就构成了一个很大的矛盾，一个很大的反差。
这些矛盾或反差催生了一门新兴的交叉学科，这就是生物信息学。
美国人类基因组实施五年后的总结报告中，对生物信息学作了一下的定义：
生物信息学是一门交叉学科，它包含了生物学信息的获取、处理、储存、分发、分析和整理等在内的所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物信息学的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。
生物信息学这一名词的出现仅仅是几年前的事情，但是计算生物学这一名词的出现则要早得多。
鉴于这两门学科没有严格的界线，在这里统称为生物信息学。
生物信息学主要包括以下8个方面的研究领域：
1、序列比对，它是生物信息学的基础；2、蛋白质结构预测，包括2级和3级结构预测，是最重要课题之一；3、计算机辅助基因识别，是最重要的课题之一，虽然取得很大进展，但要做的工作还很对；4、DNA语言，包括非编码区序列分析，是最重要的课题之一；5、分子进化和比较基因组学，是最重要的课题之一，要做的工作越来越多；6、序列重叠群装配，是一个NP算法问题，但有重要的应用；7、渔船密码起源；8、代谢网络分析。
除此以外，蛋白质功能预测蛋白质组学的生物信息学研究和基因芯片设计等方面的内容，越来越成为生物信息学的重要研究领域。
生物信息学不仅有重大的科学意义，而且具有巨大的经济效益。
它既属于基础研究，以探索生物学自然规律为己任；又属于应用研究，它的许多研究成果可以较快或立即产业化，成为价值很高的商品。
生物信息学的这一特点在现有的许多学科中几乎是独一无二的。
人类基因组计划的目的之一在于阐明人类10万种蛋白质编码基因产物的结构、功能、相互作用以及与各种人类疾病之间的关系，寻求各种治疗和预防方法，包括药物治疗。
基于生物大分子结构的药物设计技术也是生物信息学中重要研究领域。
生物学是生物信息学的核心和灵魂，数学与计算机则是它的基本工具，这一点必须着重指出。
预测生物信息学的未来主要就是预测它对生物学的发展将带来什么样的根本性的突破。
这种预测是十分困难的，甚至几乎不可能。
但是人类科学研究史表明，科学数据的大量积累将导致重大的科学规律的发现。
如对数百颗天体运行数据的分析导致了开普勒三大定律和万有引力定律的发现；数十种元素和上万种化合物数据的积累导致了元素周期表的发现；氢原子光谱学数据的积累促成了量子理论的提出，为量子力学的简历奠定了基础。
历史的经验值得注意，有理由认为，今日生物学数据的巨大积累也将导致重大生物学规律的发现。
生物信息学的发展在国内、外基本上都处于起步阶段，所拥有的条件也大体相同，即使我国有关条件差一些，但差别也不大。
因此，这是我国生物学赶超国际先进水平的一个百年一遇的极好机会。
机不可失，时不再来鉴于生物信息学在我国生物学和经济发展中的重要意义和其发展的紧迫性，因此，由国家出面组织全国力量，搞个规模小一些的生物信息学发展计划，不是不可以考虑的。
要充分发挥中央和地方，生物学科与非生物学科研究人员等方方面面的积极性。
生物信息学研究投资少，见效快，可充分发挥我国智力丰富的长处，是特别适合我国国情的一项研究领域。
参考文献：
1.【作者】鲁卫平;
【刊名】国外医学.临床生物化学与检验学分册,ForeignMedicalSciences,编辑部邮箱2002年05期
期刊荣誉：
ASPT来源刊CJFD收录刊
2.《基于生物信息学数据库的研究与应用》张敏辉电子期刊第二页
3.《计算机科学在生物信息学中的应用》马晶电子期刊第一页
4.《生物信息学在植物miRNA研究中的应用》吕德康电子期刊第一页
生物信息学与现代医学
摘要：
生物信息学与现代医学密切联系，而当今肿瘤病频频出现，生物信息学位当今治疗肿瘤有重大帮助。
下面就谈一下中医药防治肿瘤的方法和药物探析。
中医药配合现代医学技术在预防和治疗肿瘤的许多方面能取长补短，在延长肿瘤病人的生存时间和改善生活质量等方面具有明显的作用，中医药学根据病人的个体具体情况，进行病症论治，能使一些肿瘤病人获得较长的生存期，提高远期疗效。
关键词：
生物信息学；肿瘤防治；中医药；方法药物
现代科技发达，当然对于现代医学具有巨大的推动作用，比如说中医药在肿瘤防治中的作用。
中医药配合现代医学技术在预防和治疗肿瘤的许多方面能取长补短，在延长肿瘤病人的生存时间和改善生活质量等方面具有明显的作用。
中医药学认为肿瘤的发生和发展是一个邪正相争的过程，肿瘤患者的素体正气强弱与免疫状态和预后相关。
中医药学根据肿瘤病人的具体个体状况进行辨证论治，同时根据肿瘤病人的具体病症可选用多种祛除病邪、病毒产物的方法达到扶正祛邪的目的，从而调节人体的阴阳气血和脏腑经络的生理功能，提高生活质量，增强机体内在抗病能力，提高免疫功能，从而强壮身体，使一些肿瘤病人获得较长的生存期，提高远期疗效。
常用防治肿瘤的中医药方法和药物：
1.清热解毒、消肿散结法是指使用具有清热解毒、消肿散结功效的中草药，达到清
泄热毒邪气，消除凝聚的肿瘤和疼痛。
中医认为肿瘤的重要原因是邪毒凝聚，产生气滞、痰浊、血瘀等病邪，蕴结日久化热所致。
而肿瘤局部的热毒聚结、炎症、感染、肿瘤毒素对机体作用又可使热毒症状加重，形成恶性循环。
运用清热解毒、消肿散结的中草药协助控制感染，消除炎症，抑制肿瘤的生长与恶化。
常用防治肿瘤的清热解毒、消肿散结的中药方剂有：
仙方活命饮、五味消毒饮、四妙勇安汤、凉膈散、普济消毒饮等；可选用的中草药物有蚤休、山豆根、败酱草、半边莲、白花蛇舌草、金银花、连翘、蒲公英、黄连、地骨皮、黄柏、黄芩、茵陈等。
现代药理学研究这类中草药具有直接杀伤肿瘤细胞的作用和免疫调节作用，可供临床医师酌情选用。
2.化痰祛湿法是应用能祛除痰湿的中草药治疗肿瘤病人痰湿内停，肺脾肾功能失调的一类病证。
痰湿可由外感，内伤形成，是肿瘤病人常见多发证候，痰湿是人体的病理产物，又可互为病因，病理为肺、脾、肾功能失调，致痰湿内停凝聚，日久不散成为肿瘤的致病因素和病理基础，出现脏腑功能紊乱，痰湿症候的一系列症状。
既是肿瘤产生的病因又是既病后的病机，因此化痰祛湿是预防和治疗肿瘤的方法之一。
痰湿在临床上可分为湿痰、热痰、燥痰、寒痰、风痰等类型。
根据证候分型，可选方剂，有二陈汤加减方，涤痰汤加减方，小陷胸汤加减方，贝母瓜蒌散（汤），三子养亲汤方，半夏白术天麻汤方等方剂。
药物选用陈皮、半夏、茯苓、贝母、枳壳、竹茹、瓜蒌、杏仁、黄连、桔梗等。
3.以毒攻毒法是以药性峻猛、毒性剧烈的中草药治疗肿瘤邪毒壅盛的方法。
历代医家及民间流传治疗恶性肿瘤的方药大多属于这一类。
恶性肿瘤的形成，不论是由于气滞血瘀、痰凝湿聚、热毒内蕴、正气亏虚，最终大多会导致邪毒郁积。
邪毒郁结于机体是各类恶性肿瘤的共同病理特征。
毒陷邪深，非攻不克，用以毒攻毒的中草药治疗，可以起到攻坚蚀疮，破瘀散结，消肿除块之效。
但是用剧毒中草药治疗恶性肿瘤，必需慎重掌握有效剂量，并适可而止。
将恶性肿瘤邪毒衰其大半之后，继之不断调整剂量，调整药物、方剂或扶正祛邪并用，逐步减轻毒副作用，达到治疗恶性肿瘤方案设定的治愈或好转，延长生存期之目的。
治疗可选用的以毒攻毒中草药有七叶一枝花[2-5]、龙葵、天南星、斑蝥、石蒜、肿节风、蜈蚣、黄药子、川乌[3]、山豆根[4]。
但是必须清醒地注意到，使用“以毒攻毒”的药物和方法治疗恶性肿瘤，必须在有经验的医师指导下使用，还不能作为首选疗法。
综上所述，继承和发扬中医，弘扬中华传统文化，是历史赋予我们的神圣使命。
转变观念高度重视是前提，加强中医临床知识培训和继续教师势在必行，是提高中医护理队伍整体素质的有效途径。
生物信息学不仅有重大的科学意义，而且具有巨大的经济效益。
它既属于基础研究，以探索生物学自然规律为己任；又属于应用研究，它的许多研究成果可以较快或立即产业化，成为价值很高的商品。
生物信息学的这一特点在现有的许多学科中几乎是独一无二的。
人类基因组计划的目的之一在于阐明人类10万种蛋白质编码基因产物的结构、功能、相互作用以及与各种人类疾病之间的关系，寻求各种治疗和预防方法，包括药物治疗。
基于生物大分子结构的药物设计技术也是生物信息学中重要研究领域。
参考文献：
[1]贾文魁.中西医结合防治肿瘤[M].人民卫生出版社,北京12-20
[2]王强.七叶一枝花类对逆转录酶的抑制作用[J].中国药科大学学报56-98
[3]洪元康.抗癌药复方三生针注射液通过技术鉴定[J].新药与临床杂志12-14
[4]曾元璋.10种有毒中草药抗肿瘤作用浅析[J].湖南中医药导报9-12
[5]严西亭,施澹宁,洪缉庵.得配本草[M].上海:
上海科学技术出版社1-5
[6]严西亭,施澹宁,洪缉庵.得配本草[M].上海:
上海科学技术出版社78-79
[7]欧之洋，中国临床研究
生命科学领域的前沿科学:
生物信息学
摘要：
生物信息学是生物技术的核心,是一门由生物、数学、物理、化学、计算机科学、信息科学等多学科交叉产生的新兴学科。
本文介绍了生物信息学的概念,分析了发展生物信息学对现今科学发展的重大意义。
根据生物信息学的发展特点,具体分析了生物信息学研究的内容:
基因组序列的分析;基因进化;药物设计;基因区域预测;基因功能预测;蛋白质结构预测。
评述了生物信息学发展的现状,指出我国生物信息学发展中存在的问题,并对我国发展生物信息学提出了一些建议。
最后分析了生物信息学发展的方向,展望了生物信息学的发展前景。
关键词：
生物信息学；生命科学；新兴学科
正文：
生物信息学是一门综合性的前沿科学,它是以计算机科学、数学、生物、物理等多学科为理论基础形成的一门交叉性科学。
生物信息学是信息科学的迅速发展在生物学和计算机科学的综合性应用,它是21世纪生命科学的核心研究领域之一。
在生物信息学产生的短短十几年内,它以不可估量的作用在医药、卫生
、食品、农业和环保等领域发挥着巨大的影响。
1.生物信息学兴起的历史条件
早在20世纪80年代末,随着人类基因组计划的实施,面对以指数增长的核酸、蛋白质的序列和结构数据,研究人员开始使用计算机进行数据收集、存储、提取、加工、分析和管理,由此促使了生物信息学的兴起。
网络时代和大多数免费使用的生物信息资源又加速了这一新兴科学的蓬勃发展。
生物信息学的研究已渗透
到生命科学的各个领域:
从分析核酸及蛋白的序列出发,挖掘出其可能的结构和功能信息。
2.常用的生物信息学数据库
数据库是生物信息学获取信息资源的重要手段。
生物信息学数据库储存着海量的生物学实验数据,目前这些数据库大多免费使用,相关数据可以通过因特网来获得。
总体来讲,生物信息学数据库可分为基本数据库和二次数据库
3.结构和功能的预测
以核酸和蛋白质的序列为基础,来预测其潜在的生物学功能,是生物信息学的核心研究内容。
（l）基于核酸序列的分析预测方法
基于核酸序列的预测分析方法就是以核酸序列为基础,来分析预测其功能基因的位置。
其分析内容常常包括:
密码子的偏向、内部重复序列、特殊位点、编码蛋白区和二级结构的预测。
（2）基于蛋白质序列的分析预测方法
蛋白质的功能研究是生命科学领域最重要的研究内容。
组成蛋白质的氨基酸序列不仅决定着蛋白质的三维结构,而且也决定着它的功能。
首先以蛋白质的序列为依据,来预测蛋白质的物理性质,如分子量、等电点、亲水性和疏水性、跨膜区域、信好肤和蛋白定位等。
蛋白质的功能预测是以目的蛋白为线索力图发现它和功能和功能已知蛋白质的相似性。
蛋白质的功能预测主要侧重在序列同源性和功能区序列的保守性。
蛋白质的结构是指蛋白质的二级结构和三级结构。
蛋白质的二级结构是指构成蛋白质的a螺旋和p片层。
蛋白质二级结构预测有两种策略:
以单一序列为基础和以多重序列对齐为依据的分析方法。
从总体来讲,蛋白质二级结构预测的准确率不高,尤其是含p片层结构较多的蛋白质。
蛋白质的三级结构是指蛋白质折叠成的空间立体结构。
常用的三级结构预测方法有同源模建和穿针引线算法。
同源模建是用未知结构的蛋白质在已知三维结构的蛋白质数据库中进行搜索来寻找同源性很高的蛋白质,以此为基础构建出结构未知蛋白质可能的三维结构;穿针引线算法的基本原理是将未知结构的蛋白质序列在所有己知蛋白质的折叠结构中进行搜索并用优化的方式找出适合未知结构序列的蛋白质的折叠结构,以此为基础预测出该蛋白最有可能的折叠结构。
4.生物信息学的发展离不开计算机科学
国际互联网是生物信息学获取信息资源的主要手段。
生物信息学从产生到发展都和计算机科学息息相关,如数据库的建立和维护生物信息学软件的开发、序列比较和结构功能预测等。
总之,离开计算机科学的支持,生物信息学就成了无水之源,寸步难行。
5.生物信息学的主要研究范围
生物信息学的研究内容几乎涵盖了生命科学的各个领域,它的发展给生命科学研究带来重大的变革。
基因组和蛋白质组是目前最为热点的生物信息研究范围。
6.基因组学研究方向
基因组是指组成生物所有遗传物质的总和。
基因组学研究的宗旨在于获取研究对象的完整基因组,也就是把研究对象的整套遗传密码（组成DNA的四种核昔酸A
、T、仪C）的排列顺序全部破译出来。
它的基本研究策略是首先将研究对象的基因组用酶切法分成许多片段,然后利用DNA测序仪测出各个片段的遗传密码顺序,最后根据相关信息把这些片段再重新拼接起来,经过反复测序得到准确的基因组信息。
预测新基因也是基因组学研究的核心内容。
利用生物信息学和计算机科学技术区分出基因组的蛋白非编码区和编码区。
假如基因编码区基因为未知基因,它可能是新基因。
基因组学的核酸和蛋白质的功能研究主要涉及基因表达图谱的研究和结构及功能的预测。
随着基因组计划的全面展开,不同种属生物的基因组纷纷被破译,比较不同种属生物基因组的区别,也是基因组学的研究范畴。
7.蛋白质组学的研究内容
蛋白质组学是随着生物基因组测序完成而产生的另一重要新兴研究领域。
蛋白质是生物活性的执行者,蛋白质组学研究的核心内容是对细胞、组织或生物体的全套蛋白质进行鉴定和结构功能分析并对它们之间的相互作用和作用方式进行研究,以达到揭示整个生命活动规律为目的。
蛋白质组学研究常用的生物技术包括双相电泳、电喷雾质谱（ESI一MS）和基质辅助激光解吸飞行时间质谱（MALDI一TOF一MS）、巧/MS/MS和蛋白质芯片等。
研究蛋白质之间相互作用的主要方法有酵母双杂交系统、亲和层析、免疫沉淀、蛋白质交联等。
蛋白质组学的研究也同样离不开生物信息学对庞大的数据进行分析、处理、存储和挖掘。
各具特色的蛋白质组数据库的建立标志着蛋白质组的研究水平,其中最有代表性的是swIS一PRoTo
8.生物信息学的发展前景
21世纪是生命科学的时代,生物信息学为生命科学的发展提供了便利和强有利的技术支持,它不仅有重要的基础研究价值,同时还有光明的产业化前景。
在应用研究方面,生物信息学在寻找人类疾病基因、预测基因和蛋白质表达的结构及功能和合理设计药物等方面都起着至关重要的作用。
其研究成果不仅对相关学科的发展起推动作用,同时也将带来重大的社会效益和经济效益。
8.生物信息学亚待解决的问题
生物信息学的发展受到各国政府和工业界与日俱增的重视。
许多研究机构和制药公司都纷纷设置了生物信息学部门。
生物信息学专业人才匾乏的局面已成为迫在眉睫需要解决的问题。
尽快培养一大批高素质跨学科的生物信息学专业人员势在必行。
资金不足也阻碍着生物信息学的快速发展,各国政府应加大在生物信息学方面的资金投人。
尽管欧美各国和日本已经投人了大量的资金用于生物信息学的研发,但他们也面临着同样的问题。
当今,生物信息学的发展在世界各国都处于起步阶段,大多数数据库的使用还都处于公开和免费时期,生物信息学资源共享。
我国应利用这千载难逢的好时机,加快生物信息学的研究发展,力争使我国的生物信息学技术水平攀于世界领先地位。
参考文献：
1生命科学发展战略调研小组.迎接生命科学世纪的挑战.
世界科技研究与发展,2001,23
（1）:
1~6
2刘洪斌.生物信息学.生物工程进展,2000,20（6）:
58~62
3陈成.生物信息学的现状与未来.生物技术通报,2000
（2）:
51~53
4严明,李越,
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