生命科学中的前沿学科--生物信息学(Bioinformatics)生物信息学的内容、热门课题、意义及其挑战.pdfVIP

中国运筹学备第六届学术交流会论文集 湖南长沙，2000年10月10～t5日 32页 Global—Link出版社f香港】、第25 生命科学中的前沿学科一生物信息学(Bioinformatics) 生物信息学的内容、热门课题、意义及挑战1 方伟武 中科院应用鼓学所，北京o”4信箱，100080 摘要 生物信息学是近十年来在生命科学中兴起的一门交叉前沿学科，它将在生命科学中占有非常 重要的地位．本文简要地介绍它的起因、内容、当前的热门课题和意义，以及它对运筹学， 统计学和信息学所带来的机会和挑战． 引言 当今世界科学的三大热点是：生物、信息及纳米科技．但也有中外科学家预言：“生 命科学因研究对象的极端重要性和复杂性，人类生存发展的需求又非常紧迫．当前物理 学，化学和计算机科学又提供了强大的研究手段，完全有可能在不久将来出现革命性的 变化，以致可能发展成为科学革命的中心．(周光召，“21世纪初科学发展趋势”序言)． 而更多人相信，2l世纪初的科学将是信息科学与生命科学的时代．由此可见，在这个科 学革命的大潮中生物科学和信息科学占有极重要的地位，而兼有“生物”与“信息”这两 个关键字的九十年代新兴学科“生物信息学”将扮演什么样的角色呢?它的研究内容、 方向、及热门课题是什么?而它与传统学科，如运筹学和信息学，有什么样的关系呢? 本文试图给出一个简要的介绍．在第一、二部分，我们先介绍一些基础知识和背景材料． §2基因、DNA、及蛋白质之简单知识 分子生物学的文献浩如烟海，这里只能涉及与本文有关的一些简单内容． ·十九世纪，jMedel发现了遗传单元，这种遗传单元被称之为基因{gene)． ·染色体fChromosome)是基目的载体，不同生物的染色体数日不同，然而其中主要成 分中的基本单元(脱氧核苷酸)是相同的．有四种不同碱基的核苷酸，腺嘌呤(adenine)， 这四种碱基的核苷酸的磷酸二酯键连接起来，就形成了一条DNA链． 方伟武 DNA的简要描述一DNA acid：all randed deoxyribonucleic extremely long，double—st lmcleicacidmolecule asndoubleMixthat isthe the arl。anged mainconstituteof chromosonle aim1halcarriesthe aS its segments genes alongstrands(韦氏字典1990年版) ·L953年(rick和Watson发现了DNA双螺旋结构 ·不同种属的DNA长度不一样，人的约为30亿个碱基对． ·】968年Cl·ick编制了遗传密码表f表1)．由3个棱苷酸编码—个氨基酸，64种密 码子对应20种氨基酸． ·DNA上有编码区及非编码区(圈1)，人类DNA中的5％区域为编码区．05％为 所谓Junk区域，此外。还有启动子．终止子，外显子，内含子，……，等等生物特征序 列． ·DNA的高维结构．DNA的一维链常形成Ⅱ及B螺旋，在空间上形成极其复杂的 结构(图2)． ·蛋白质：由氨基酸组成的有生物活性的大分子． ·基因：编码蛋白质或RNA的DNA片段． basic unilof linear of