生物信息學

本書從生物信息學的發展史着手，系統介紹了生物信息學的生物學基礎、數據庫及檢索、序列對比、分子進化與系統發生分析、蛋白質的結構預測、蛋白質組信息學、基因芯片和藥物基因組學等內容。 本書可作為對生物信息學感興趣的學生和剛接觸生物信息學領域的研究人員的參考書，也可以為計算機領域的研究人員補充生物學的相關知識。 ^[1] 

第1章生物信息學引論 1

1.1生物信息學的產生和發展 3

1.2生物信息學的研究內容 6

1.2.1生物分子數據庫 7

1.2.2序列對比 11

1.2.3基因表達數據的分析 11

1.2.4蛋白質結構預測 12

1.3生物信息學的應用 13

1.3.1獲取生物的完整基因組 13

1.3.2發現新的基因 13

1.3.3基因單核苷酸多態性分析 14

1.3.4研究基因組中非編碼蛋白質區域的結構與功能 14

1.3.5在基因組水平研究生物進化 14

1.3.6全基因組的比較研究 14

1.3.7蛋白質組學研究 15

1.3.8基因功能預測 15

1.3.9新藥設計 15

1.3.10遺傳疾病的研究 16

1.3.11生物芯片 16

1.4生物信息學研究人員應具備的基本知識和技能 17

1.4.1生物學基礎 17

1.4.2數學統計方法 17

1.4.3掌握常用的分析工具 18

1.4.4適應在使用命令行的計算機環境下工作 18

1.4.5掌握計算機編程技能 18

1.4.6動態規劃 19

1.4.7機器學習與模式識別技術 19

1.4.8數據庫技術 20

1.4.9人工神經網絡技術 20

1.4.10專家系統 21

1.4.11分子模型化技術 21

1.4.12生物分子的計算機模擬 22

第2章生物學基礎 23

2.1模式生物 24

2.1.1華美廣杆線蟲 24

2.1.2黑腹果蠅 26

2.1.3斑馬魚 28

2.1.4大腸埃希菌 29

2.1.5釀酒酵母 30

2.1.6擬南芥 30

2.1.7小鼠 31

2.2生物大分子及其結構 33

2.2.1蛋白質的結構和功能 34

2.2.2遺傳信息載體——DNA 47

2.3分子生物學中心法則 50

2.3.1DNA的複製 51

2.3.2轉錄 53

2.3.3翻譯 54

2.3.4mRNA的反轉錄與cDNA 55

2.4基因組結構 55

2.4.1染色體結構 56

2.4.2基因的結構 56

2.4.3原核生物基因組 57

2.4.4真核生物基因組 58

第3章生物信息數據庫及其信息檢索 61

3.1生物信息數據庫概述 62

3.2核酸數據庫 63

3.2.1GenBank 63

3.2.2EMBL-Bank 65

3.2.3DDBJ 65

3.2.4基因組數據庫 66

3.2.5表達序列標記數據庫dbEST 67

3.2.6序列標記位點數據庫dbSTS 68

3.2.7面向基因聚類數據庫UniGene 68

3.3蛋白質數據庫 68

3.3.1PIR 68

3.3.2SWISS-PROT 70

3.3.3TrEMBL 71

3.4生物大分子結構數據庫 72

3.4.1PDB 72

3.4.2MMDB 75

3.5其他數據庫 75

3.6數據庫的搜索和集成 80

3.6.1數據庫的搜索 80

3.6.2數據庫的集成 84

第4章序列對比 89

4.1序列的相似性 90

4.2兩兩對比 97

4.2.1核酸得分矩陣 99

4.2.2蛋白質得分矩陣 100

4.2.3兩兩比對算法 105

4.3多重對比 109

第5章分子進化與系統發生分析 117

5.1分子進化 118

5.1.1中性突變 118

5.1.2遺傳漂變 119

5.1.3分子進化速率與分子鐘 120

5.2分子系統發生分析 121

5.3系統發生樹的構建方法 126

5.3.1距離法 126

5.3.2最大簡約法 128

5.3.3最大似然法 133

5.4系統發生樹的可靠性 135

5.4.1自舉檢驗 136

5.4.2參數檢驗 137

第6章蛋白質結構預測 139

6.1蛋白質二級結構預測 141

6.1.1Chou-Fasman方法 143

6.1.2GOR方法 146

6.1.3基於氨基酸疏水性的預測方法 149

6.1.4最鄰近方法 151

6.1.5綜合法 152

6.2蛋白質空間結構預測 153

6.2.1同源模型化方法 153

6.2.2線索化方法 156

6.2.3從頭預測方法 159

6.2.4預測方法評價 166

第7章蛋白質組信息學 169

7.1蛋白質組學概述 170

7.2蛋白質組信息學 174

7.2.1蛋白質序列數據庫 175

7.2.2蛋白質序列二次數據庫 175

7.2.3蛋白質結構數據庫 176

7.2.4蛋白質結構二次數據庫 178

7.2.5蛋白質組資源數據庫 179

7.3蛋白質組信息學相關資源與應用前景 179

第8章基因芯片 181

8.1基因芯片概述 182

8.2基因芯片數據分析 190

8.2.1差異基因表達分析 191

8.2.2聚類分析 194

8.2.3判別分析 196

8.2.4其他分析 198

第9章藥物基因組學 201

9.1藥物基因組學概述 202

9.1.1藥物個體反應性的遺傳基礎 203

9.1.2藥物遺傳性狀的鑑定方法 204

9.1.3藥物研發的基本過程 206

9.2計算機輔助藥物設計 208

9.2.1間接藥物設計 208

9.2.2直接藥物設計 210

9.3基因診斷與治療 212

9.3.1基因診斷 212

9.3.2基因治療 223

參考文獻 232 ^[2]