上海信帆生物告訴你生物學(xué)中所用的方法
更新時間：2016-02-17 點擊次數(shù)：823次在生物信息學(xué)研究中，常用的方法和技術(shù)如下。
一、數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法
數(shù)學(xué)統(tǒng)計在生物信息學(xué)中是一種zui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、利用馬爾科夫模型進(jìn)行基因識別時都要用到數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法。
二、動態(tài)規(guī)劃方法
動態(tài)規(guī)劃（Dynamic Programming）是一種通用的優(yōu)化方法，其基本思想是：在狀態(tài)空間中，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)，通過遞推，求出一條從狀態(tài)起點到狀態(tài)終點的*路徑（代價zui小的路徑）。動態(tài)規(guī)劃在生物信息學(xué)研究中用得zui多的方面是DNA序列或者蛋白質(zhì)序列的兩兩對比排列。
三、模式識別技術(shù)
模式識別是在輸入樣本中尋找特征并識別對象的一種技術(shù)。模式識別主要有兩種方法，一種是根據(jù)統(tǒng)計特征進(jìn)行識別，另一種是根據(jù)對象的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行識別，而后者常用的方法為句法識別。在基因識別中，對于DNA序列上的功能位點和特征信號的識別都需要用到模式識別。
四、數(shù)據(jù)庫技術(shù)
在生物信息學(xué)中，數(shù)據(jù)庫技術(shù)是zui基本的技術(shù)。生物分子信息的存儲、管理、查詢等功能是建立在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上。目前的分子信息數(shù)據(jù)庫大都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
五、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬，這種模擬既是在功能上的，也是在結(jié)構(gòu)上，這與傳統(tǒng)的串行計算機(jī)有著本質(zhì)的區(qū)別。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算不僅計算速度快，重要的是它更具有智能。從應(yīng)用來看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算在優(yōu)化和模式識別方面具有非常強(qiáng)的能力。在生物信息學(xué)研究中，無論是基因識別還是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都取得了比其它方法更為準(zhǔn)確的結(jié)果。
六、分子模型化技術(shù)
分子模型化是利用計算機(jī)分析分子結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。包括顯示分子的三維結(jié)構(gòu)，顯示分子的理化或電子學(xué)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(jié)構(gòu)。利用分子模型化軟件，用戶可以通過交互操作平移、旋轉(zhuǎn)和縮放分子的三維結(jié)構(gòu)，從不同的角度觀察分子構(gòu)象和形狀。對于DNA分子，我們可以直觀地觀察雙螺旋結(jié)構(gòu)，看到兩條鏈的走向，還可以研究堿基之間的氫鍵配對。對于蛋白質(zhì)分子，既可以觀察其結(jié)構(gòu)骨架，可以觀察其外觀形狀，也可以研究其活性部位或結(jié)合部位的結(jié)構(gòu)。
七、分子力學(xué)和量子力學(xué)計算
在分子構(gòu)象優(yōu)化研究方面必須要用量子力學(xué)或分子力學(xué)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作按理應(yīng)該用量子力學(xué)來完成，但是由于生物大分子體系太復(fù)雜，包含幾千個原子，超過了目前量子力學(xué)方法可以處理的體系范圍，所以研究生物大分子的構(gòu)象，主要還是用基于半經(jīng)驗勢函數(shù)的分子力學(xué)方法，而量子力學(xué)則在確定勢函數(shù)的參數(shù)和研究局部性質(zhì)時起作用。
八、分子動力學(xué)模擬
分子動力學(xué)模擬是一種重要的統(tǒng)計物理方法，在物理和化學(xué)上早有應(yīng)用。用此方法可以研究蛋白質(zhì)的構(gòu)象，對蛋白質(zhì)進(jìn)行動力學(xué)研究。這是利用計算機(jī)進(jìn)行模擬實驗的基礎(chǔ)。
九、專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)將有關(guān)專家的知識和經(jīng)驗以一定的知識表示形式（如產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)等）存放在計算中，并在用戶需要時，以智能的方式幫助解決問題，提供參考性決策。專家系統(tǒng)是人工智能領(lǐng)域里的一個重要分支，在生物信息學(xué)研究中也有著應(yīng)用，如用于基因識別。
十、Internet技術(shù)
目前，分子生物學(xué)研究人員進(jìn)行信息交流特別是生物分子數(shù)據(jù)的交流，都是通過Internet網(wǎng)實現(xiàn)的。在大多數(shù)情況下，你可以從Internet網(wǎng)上查到你所想要的生物分子數(shù)據(jù)，如原始的序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工處理以后的數(shù)據(jù)。同時，你也可以將所要處理的數(shù)據(jù)直接送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，服務(wù)器接受你的處理請求，并將處理結(jié)果返回給你。
