一、生物信息學(xué)的應(yīng)用

生物信息學(xué)在蛋白質(zhì)組學(xué)、圖像分析、基因組學(xué)等諸多領(lǐng)域的研究中得到了廣泛應(yīng)用。重要的生物信息學(xué)信息將在精準(zhǔn)領(lǐng)域和預(yù)防醫(yī)學(xué)中被發(fā)現(xiàn)，這些領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谥贫ㄖ委熀涂刂瓶膳聜魅静〉拇胧?。生物信息學(xué)最必要的部分是對(duì)生物粒子的解釋和分析;其基本目標(biāo)是對(duì)蛋白質(zhì)和基因進(jìn)行分類，確定它們的用途，建立進(jìn)化關(guān)系，并預(yù)測(cè)構(gòu)象。生物信息學(xué)的關(guān)鍵目標(biāo)是增加對(duì)生物的理解過(guò)程。

下面討論了一些生物信息學(xué)的應(yīng)用：

1.在基因治療中

它指的是人類治療，即修改或操縱基因的表現(xiàn)以改變活細(xì)胞的生物學(xué)特性以進(jìn)行有益的使用。這種技術(shù)改變了個(gè)人治愈或治療疾病的需求。遺傳因子療法通過(guò)一些工具起作用，例如：用一個(gè)強(qiáng)拷貝的基因替換引起疾病的感染基因，使功能不正常的引起綜合征的基因失活，并在體內(nèi)引入經(jīng)過(guò)修飾的新遺傳因子以支持一種疾病。這些治療產(chǎn)品被認(rèn)為可以治療涉及遺傳疾病、癌癥和傳染病的綜合征。這些基因產(chǎn)品是由美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局生物制品評(píng)估和研究中心控制的有機(jī)產(chǎn)品。銷售基因治療產(chǎn)品需要批準(zhǔn)并提交生物證書申請(qǐng)。

2.在進(jìn)化研究中

進(jìn)化生物信息學(xué)是一個(gè)專門的學(xué)科，它利用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用來(lái)分析進(jìn)化數(shù)據(jù)的各個(gè)方面，利用來(lái)自進(jìn)化生物信息學(xué)和生物學(xué)的思想。它分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、遺傳序列和各種生物數(shù)據(jù)，以獲得對(duì)產(chǎn)生各種生命的進(jìn)化過(guò)程、機(jī)制和聯(lián)系的理解。

進(jìn)化分析將從分子進(jìn)化的角度揭示分類在進(jìn)化過(guò)程中的遺傳序列關(guān)系。在生物分析過(guò)程中，信息和系統(tǒng)發(fā)育樹經(jīng)常被用來(lái)呈現(xiàn)分析結(jié)果。

3.在微生物應(yīng)用中

它是研究微生物及其產(chǎn)物(包括真菌、細(xì)菌和其他種類的微生物)的利用以執(zhí)行對(duì)工業(yè)、人類健康和環(huán)境必要的不同任務(wù)的技術(shù)。這是一個(gè)成熟的領(lǐng)域，對(duì)技術(shù)和新產(chǎn)品的發(fā)展有貢獻(xiàn)歷史。它是發(fā)展和積極研究的一部分，未來(lái)有令人興奮的可能性。

微生物生物技術(shù)應(yīng)用的例子包括用于生產(chǎn)藥物和抗生素的細(xì)菌，以及利用真菌在垃圾填埋場(chǎng)分解有機(jī)物。它還可以包括使用轉(zhuǎn)基因生物來(lái)執(zhí)行特定任務(wù)，例如開發(fā)在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中更易于生長(zhǎng)的作物。

4.在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)中

蛋白質(zhì)是在各種生物過(guò)程中起重要作用的必要分子。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)主要基于結(jié)構(gòu)同源性和序列。隨著計(jì)算設(shè)施和算法的發(fā)展，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)已被用于從氨基酸序列生成模型。機(jī)器學(xué)習(xí)算法的現(xiàn)有進(jìn)展使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成為可能，為整合多種生物物理結(jié)果的結(jié)構(gòu)化機(jī)制提供了一個(gè)切入點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)將有助于識(shí)別蛋白質(zhì)關(guān)系，并有助于建立和研究蛋白質(zhì)相互作用，這在后基因組時(shí)代將非常有幫助。

5.數(shù)據(jù)檢索和存儲(chǔ)

大規(guī)模的生物學(xué)信息是可測(cè)量的分子科學(xué)，它與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析算法和處理能力的進(jìn)步并行。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用催生了一個(gè)新的系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于一種生物研究方法。生物信息學(xué)解決的問(wèn)題與與生物功能、序列和結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息的存儲(chǔ)、分析和檢索有關(guān)。其目標(biāo)包括以對(duì)生物學(xué)有吸引力的方式為生物學(xué)分子數(shù)據(jù)開發(fā)一個(gè)集成存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于疾病過(guò)程中的藥物發(fā)現(xiàn)。

6.在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用于新藥發(fā)現(xiàn)

生物信息學(xué)將加速治療靶點(diǎn)的識(shí)別、候選藥物的優(yōu)化和藥物候選物的篩選。它使表征和預(yù)測(cè)藥物沖突和副作用變得更容易。來(lái)自蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)構(gòu)、核糖體圖譜、基因組來(lái)源和表觀遺傳學(xué)等高通量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，都對(duì)藥物再利用的機(jī)制開發(fā)和作用做出了重大貢獻(xiàn)。它用于改良醫(yī)學(xué)中，用于分析來(lái)自微陣列基因表達(dá)分析的數(shù)據(jù)，以尋找基因變異和突變。它們影響患者對(duì)特定藥物的反應(yīng)或改變疾病預(yù)后。

7.在用于改善作物生產(chǎn)、管理和害蟲控制的識(shí)別和訪問(wèn)控制的生物計(jì)量分析中

識(shí)別和訪問(wèn)控制系統(tǒng)在加強(qiáng)農(nóng)業(yè)中的管理、作物生產(chǎn)和害蟲控制方面起著關(guān)鍵作用。該系統(tǒng)將幫助農(nóng)民正確分類和跟蹤他們的作物，并使他們能夠及早監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)模式和潛在害蟲的到來(lái)。有了這些信息，農(nóng)民可以實(shí)施有針對(duì)性的干預(yù)措施，以減少過(guò)度使用殺蟲劑的需求并將對(duì)環(huán)境的影響降至最低。此外，訪問(wèn)控制系統(tǒng)對(duì)有權(quán)訪問(wèn)的人員進(jìn)行監(jiān)管，以防止未經(jīng)授權(quán)進(jìn)入農(nóng)業(yè)區(qū)域和對(duì)潛在作物造成損害。實(shí)施這種做法包括可持續(xù)的農(nóng)業(yè)初始做法，以減少資源浪費(fèi)。

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