生物信息技术在微生物研究中的应用

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　　摘 要：生物信息学是以生物学、数学及计算机科学为基础而发展形成的一门学科，该门学科以核酸与蛋白质作为主要的研究对象，研究手段以计算机科学及数学为主，进而对生物学的实验数据进行有效的获取、储存与分析，进而达到对数据内所涵盖的生物学进行揭示的目的。我国生物信息学的快速发展，也为生命学科研究提供了有效的基础。随着我国生物研究不断的深入与计算机技术的快速发展，当前生物信息学已经在多个领域发挥出了重要作用。基于此，本文对生物信息技术在微生物研究中的应用进行了分析。
　　关键词：生物信息技术;微生物研究;应用
　　
　　 随着人类HGP的有效实施，生物信息技术因此应运而生，逐渐成为了21世纪中自然科学的核心技术。微生物具有分布广、容易繁殖、种类繁多及变异等特点，因此，多被用作模式生物来进行研究，在一定程度上促进了我国生物信息学的发展。人们在对自然界中的微生物进行研究的过程中，可以对环境进行检测及评价，对微生物进行研究与阐明，明确污染物、微生物及环境之间的相互作用关系等，对于环境保护有着极为重要的意义。
　　1 微生物鉴定中生物信息技术的应用
　　在微生物研究过程中，对微生物的遗传多样性进行鉴定是一项具备较高难度的课题，而现阶段使用生物信息技术来提高该项课题的解决效率，是一项最为行之有效的手段。生物信息技术是以蛋白质序列、DNA序列及蛋白质结构为基础，因此，可以为科研人员提供精确快速的基因手段来对微生物进行鉴定，尤其是在对新微生物进行鉴定的过程中，更加能体现出生物信息技术的重要性。在前些年间，我国对于微生物的鉴定都是采用较为传统的表型分型及生化分型方法，近些年来，随着生物信息技术的快速发展，其中的DNA测序鉴定方法受到了广泛的应用，该种方法相较于传统的鉴定方法具备更高的准确性与快速性。例如PacBio SMRT技术所采用的单分子测序法，该种方法可以利用荧光信号来对微生物进行测序工作，可以实现合成工作与测序工作的同步进行，SMRT芯片为测序载体，在该芯片上具有较多的小孔，孔内含有DNA聚合酶，可以在进行测序的过程中与模板进行有效的结合，在进行碱基的配对环节，荧光的色彩会与碱基进行分别对应，加入的碱基不同，碱基就会散发出不同颜色的光，进而根据光的峰值与波长，就可以对碱基的类型进行判断。
　　2 微生物溯源中生物信息技术的应用
　　微生物溯源分析具备着较高的难度，微生物的系统发育关系较为复杂，而使用生物信息技术能够建立进化树，进而对物种及分子之间存在的进化关系进行描述，这就是生物信息技术在微生物溯源分析中的重要应用。科研人员在对微生物进行研究的过程中，如果发现新型病毒，就需要对该病毒进行全基因测序，进而通过相应的基因对比，找到相类似的病毒对其进行系统发育分析，建立系统发育树。通过系统发育树可以找到与该病毒具备同源关系的病毒，将其进行分析对比，进而快速的找到微生物进化的根源及应用方式。
　　3 微生物药物合成中生物信息技术的应用
　　微生物具有多样性，其代谢物也具备着一定的多样性，而其所具备的多样性也为人类对于新药的发展与研究提供了重要基础，特别是在生物信息技术快速发展的今天，针对微生物药物的研究使全世界各国都加大了研究力度，研究成果也是不断增加，对于微生物药物的研究已经步入了快速发展阶段。在抗生素的研究领域，各国的科研人员更是加强了对微生物基因序列的分析与研究，进而找到微生物合成的方法，利用合成酶基因工程来将微生物合成为天然产物。生物的合成相较于传统化学合成来讲，其可以利用共价系统对于不同结构的构建进行组合尝试，进而形成不同类别的分子实体。生物合成在微生物的次级代谢产物合成过程中，对于涉及到酶编码基因间交换与添加，进而实现人为基因组的形成，产生出新的天然化合物。
　　4 微生物致病基因研究中生物信息技术的应用
　　现阶段，随着我国生物信息技术的快速发展，科研人员对于微生物的研究已经逐渐转向对基因及基因间或基因组的研究。通过对基因组序列同源性的有效比较，可以将微生物中病菌所在的群、形、种、属进行有效的寻找，进而为疾病的解决提供依据。例如肠出血性大肠埃希菌，其是来自于食物中的致病细菌，且还是食物致病细菌中较为厉害的一种，只需低剂量的感染，就会对我们的生命产生威胁。我国科研人员通过对生物信息技术的应用，建立出了基因组条形码，进而对系统研究平台进行了注释，通过对高通量测序技术的应用，实现细菌基因组海量序列数据的注释，实现生物信息技术及分子生物学的高度融合。通过对生物信息技术的应用可以对肠出血性大肠埃希菌的致病机理进行研究，对于肠道疾病的防治与诊断有着重要的实践意义。对于生物信息技术的应用可以帮助科研人员加深对微生物种类的组成、细胞的数量方面的研究，进而为微生物资源的开发与利用提供有效的指导。
　　5 结语
　　综上所述，随着我国生物信息技术的快速发展，为我国的微生物研究领域提供了新的途徑，对于以后微生物的利用也提供了有效的基础。因此，我们需要注重对生物信息技术的应用，加强硬件投入，进而为我国的微生物研究提供重要的技术支持，此外，还需要加强对生物信息人才的培养，建立完善的培训体系，进而实现微生物领域研究的重大突破。
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