生物資訊學是應用計算技術來處理迅速增長的與分子生物學有關的資訊庫。生物資訊學結合了不同的研究領域,包括電腦科學、分子生物學、生物技術、統計學和工程學。它特別適用於管理和分析大型資料集,例如基因組學和蛋白質組學領域產生的資料集。
雖然生物資訊學領域已經存在了幾十年,但它在本千年迅速發展的催化劑來自人類基因組計劃,這是2003年4月完成的具有里程碑意義的國際科學研究專案,首次提供了完整的人類基因藍圖。
生物資訊學在越來越多的領域得到應用,如基因測序、基因表達研究和藥物發現。例如,在醫學中,生物資訊學可以用來確定特定疾病和導致這些疾病的基因序列之間的聯絡。藥物基因組學領域利用生物資訊學資料,根據患者的DNA,為患者量身定製治療方案。
生物資訊學還可以透過開發新的、更強的抗體來開發更有效的疫苗。
生物資訊學領域有三個主要目標:
生物資訊學的出現和迅速崛起得益於計算能力和實驗室技術的巨大發展。這些進步使得處理和分析生命核心的DNA、基因和基因組的數字資訊成為可能。
由於生物資訊學可以應用於任何一個資訊可以數字化表達的系統,因此它可以應用於從單個細胞到複雜生態系統的整個生物系統。
為了瞭解生物資訊學必須處理的驚人數量的資料和資訊,可以考慮人類基因組。基因組是生物體的一整套DNA。
DNA分子由兩條扭曲的成對鏈組成,每條鏈由核苷酸鹼基組成,鹼基包括:
人類基因組包含大約30億個這樣的鹼基對。基因組測序需要計算出所有30億個DNA核苷酸的確切順序,如果沒有大量的計算能力,這一壯舉是不可能實現的。
科學家們已經解碼了數千種生物的DNA,建立了一個龐大的基因資料庫。
這建立了許多以不同方式使用這些資料的子欄位。計算進化生物學就是一個例子。這個研究領域著眼於一個物種的DNA是如何隨時間而變化的,提供了比物理比較所能提供的更詳細的資訊。
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