2、模式识别与生物信息学：从基础到应用的探索

模式识别与生物信息学：从基础到应用的探索

1. 引言

随着分子生物学、结构生物学和生物化学等生物学分支知识的积累，以及技术的进步，生物数据正以前所未有的速度增长。大量的生物信息催生了对计算机化数据库和专业分析工具的需求，计算机在生物学研究中变得不可或缺。

生物信息学是一个多学科研究领域，它将生物学概念化为分子层面，并应用信息技术来大规模理解和组织与这些分子相关的信息。其主要研究方向包括序列比对分析、基因查找、基因组注释、蛋白质结构预测与分类等。而模式识别则旨在将对象分类到不同类别中，它运用数学、统计等多种技术，在生物数据的分析中发挥着重要作用。

生物数据的分析面临着不确定性问题，高效的模式识别系统应具备在线适应、处理非线性分类、处理重叠类或簇等特性。软计算和机器学习方法，如人工神经网络、遗传算法等，为解决这些问题提供了途径。

2. 分子生物学基础

2.1 核酸

核酸是存在于细胞核内的弱酸性物质，是所有已知生命形式所必需的大分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
- DNA ：DNA由两条相互缠绕的长链组成双螺旋结构，每条链由核苷酸构成。核苷酸包含磷酸基团、脱氧核糖和碱基（胸腺嘧啶T、胞嘧啶C、腺嘌呤A、鸟嘌呤G）。碱基互补配对使DNA呈双链结构，A与T通过两个氢键相连，C与G通过三个氢键相连，C - G键更强。
- 基因 ：是生物体遗传的分子单位，决定了蛋白质和功能性RNA链的合成，影响生物体的各种性状。
- 基因表达 ：指基因信息用于合成功能性基因产物的