生物資訊學所用的方法和技術

2021-08-25 19:01:59 字數 1743 閱讀 3785

一、數學統計方法

數學統計在生物資訊學

中是一種最常用的方法。例如,在分析dna語言中的語義、分析密碼子使用頻率、利用馬爾可夫模型進行基因識別。

二、動態規劃方法

動態規劃(dynamic programming)是一種通用的優化方法,其基本思想是:在狀態空間中,根據目標函式,通過遞推,求出一條從狀態起點到狀態終點的最優路徑(代價最小的路徑)。動態規劃在生物資訊學

研究中用得最多的方面是dna序列

或者蛋白質序列的兩兩對比排列。

三、模式識別技術

模式識別是在輸入樣本中尋找特徵並識別物件的一種技術

。模式識別主要有兩種方法,一種是根據統計特徵進行識別,另一種是根據物件的結構特徵進行識別,而後者常用的方法為句法識別。在基因識別中,對於dna序列上的功能位點和特徵訊號的識別都需要用到模式識別。

四、資料庫技術

在生物資訊學中,資料庫技術是最基本的技術。生物分子資訊的儲存、管理、查詢等功能是建立在資料庫管理系統之上。目前的分子資訊資料庫大都採用關聯式資料庫管理系統。

五、人工神經網路技術

人工神經網路是對大腦神經網路的模擬,這種模擬既是在功能上的,也是在結構上,這與傳統的序列計算機有著本質的區別。神經網路計算不僅計算速度快,重要的是它更具有智慧型。從應用來看,神經網路計算在優化和模式識別方面具有非常強的能力。在生物資訊學研究中,無論是基因識別還是蛋白質結構**,神經網路都取得了比其它方法更為準確的結果。

六、分子模型化技術

分子模型化是利用計算機分析分子結構的一種技術。包括顯示分子的三維結構,顯示分子的理化或電子學特性,將分子小片段組裝成更大的分子片段或完整的分子結構。利用分子模型化軟體,使用者可以通過互動操作平移、旋轉和縮放分子的三維結構,從不同的角度觀察分子構象和形狀。對於dna分子,我們可以直觀地觀察雙螺旋結構,看到兩條鏈的走向,還可以研究鹼基之間的氫鍵配對。對於蛋白質分子,既可以觀察其結構骨架,可以觀察其外觀形狀,也可以研究其活性部位或結合部位的結構。

七、分子力學和量子力學計算

在分子構象優化研究方面必須要用量子力學或分子力學。結構優化工作按理應該用量子力學來完成,但是由於生物大分子體系太複雜,包含幾千個原子,超過了目前量子力學方法可以處理的體系範圍,所以研究生物大分子的構象,主要還是用基於半經驗勢函式的分子力學方法,而量子力學則在確定勢函式的引數和研究區域性性質時起作用。

八、分子動力學模擬

分子動力學模擬是一種重要的統計物理方法,在物理和化學上早有應用。用此方法可以研究蛋白質的構象,對蛋白質進行動力學研究。這是利用計算機進行模擬實驗的基礎。

九、專家系統

專家系統將有關專家的知識和經驗以一定的知識表示形式(如產生式規則、語義網路等)存放在計算中,並在使用者需要時,以智慧型的方式幫助解決問題,提供參考性決策。專家系統是人工智慧領域裡的乙個重要分支,在生物資訊學研究中也有著應用,如用於基因識別。

十、internet技術

目前,分子生物學研究人員進行資訊交流特別是生物分子資料的交流,都是通過internet網實現的。在大多數情況下,你可以從internet網上查到你所想要的生物分子資料,如原始的序列和結構資料,經過加工處理以後的資料。同時,你也可以將所要處理的資料直接送到相應的網路伺服器上,伺服器接受你的處理請求,並將處理結果返回給你。

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我是生物工程專業出身,在大三保研時選擇了生物資訊的道路,到現在為止已經在行業裡摸爬滾打了6年的時間,在這6年的學習之路上疑惑過,也迷茫過,特此把我學習的過程以及遇到的問題總結出來以讓大家避免出現同樣的問題。在我學習生物資訊過程的基礎上帶著大家順暢的走一遍。在學習生物資訊學之前,我們先來了解一下什麼是...

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