生物信息學

本書閲讀對象為本科、研究生和從事生物學及其相關專業領域（如醫學、農學等）科研與開發人員等，可以作為生物信息學專業學生的入門教材和非生物信息學專業學生和科研工作者的基礎教材。本書共分為四部分：生物信息學基礎（*篇）、高通量測序數據分析（第二篇）、生物信息學外延與交叉（第三篇）和生物信息學資源與實踐（第四篇）。各篇內容：（1）作為生物信息學的基礎篇，*篇包括8章內容，涵蓋序列數據產生、分子數據庫、序列聯配算法、基因預測、系統發生樹構建和蛋白質結構預測等。同時也涵蓋了生物信息學計算機基礎部分，包括操作系統、主要編程語言等。該篇主要目的是使初學者掌握生物信息學的基本概念和主要方法。（2）第二篇為高通量序列數據分析，主要針對目前第二代和第三代測序技術產生的核苷酸序列數據，涵蓋基於高通量測序數據的基因組拼接、基因組變異、轉錄組、非編碼RNA、甲基化和宏基因組等生物信息學分析原理和技術。（3）第三篇為生物信息學外延與交叉，介紹了與生物信息學緊密相關的四個生物學領域：系統生物學、羣體遺傳學、數量遺傳學和合成生物學。（4）*後一篇為生物信息學資源與實踐篇，主要羅列了生物信息學主要相關術語、專業詞彙、數據庫和公開軟件等資源，並提供了8個生物信息學實驗課程內容。上述*篇和第四篇內容建議作為本科教學的基本內容，第二篇和第三篇可以作為研究生和生物信息學專業學生教學內容。

緒論

第一節 生物信息與生物信息學

一、迅速增長的生物信息

二、生物信息學的概念

第二節 生物信息學簡史與展望

一、生物信息學發展簡史

二、生物信息學技術的應用

三、生物信息學學科展望

第三節 本書的組織與使用

*第一篇 生物信息學基礎

第1-1章 生物信息類型及其產生途徑

第一節 生物信息的類型

第二節 DNA測序技術

一、第一代測序技術

二、第二代測序技術

三、第三代測序技術

第三節 高通量測序技術的應用

一、DNA／RNA相關測序

二、蛋白質一DNA／RNA互作測序

三、甲基化／宏基因組測序

第四節 蛋白質序列及其結構測定

一、蛋白質序列與蛋白質互作測定

二、蛋白質結構測定

第1-2章 分子數據庫

第一節 分子數據庫概述

一、分子數據庫概念

二、數據庫記錄格式

三、數據庫冗餘、序列遞交和檢索

第二節 核苷酸及其相關數據庫

一、DNA／RNA序列數據庫

二、基因組數據庫

三、非編碼RNA數據庫

第三節 蛋白質及其相關數據庫

第四節 代謝途徑等專業數據庫

一、代謝途徑數據庫

二、代謝組學數據庫和表型數據庫

第1-3章 兩條序列聯配算法及序列搜索

第一節 序列聯配基本概念

第二節計分矩陣

一、計分矩陣的一般原理

二、氨基酸替換矩陣

三、位置特異性計分矩陣(PSSM)

第三節 兩條序列聯配算法

一、Needleman-Wunsch算法

二、Smith-WaterTnan算法

第四節 BLAST算法及數據庫搜索

一、BLAST算法

二、利用BLAST 進行數據庫序列搜索

三、序列相似性的統計推斷

第1-4章 多條序列聯配算法及功能域分析

第一節 多序列聯配概念及其算法

一、多序列聯配概念

二、多序列全局聯配算法

三、多序列局部聯配算法

第二節 蛋白質序列功能域分析與模型

一、功能域概念

二、功能域模型

第三節 熵與信息量

一、不確定性與信息量

二、信息熵的應用

第1-5章 基因預測與功能註釋

第一節 基因組序列構成與基因預測

一、基因組序列的基本構成

二、基因預測及其基本方法

……

第1-6章 系統發生樹構建

第1-7章 蛋白質結構預測與藥物設計

第1-8章 生物信息學計算機基礎

*第二篇 高通量測序數據分析

第2-1章 基因組拼接與分析

第2-2章 基因組變異與分析

第2-3章 轉錄組分析

第2-4章 非編碼RNA分析

第2-5章 甲基化與組蛋白修飾分析

第2-6章 宏基因組分析

第2-7章 蛋白質組分析

*第三篇 生物信息學外延與交叉

第3一1章 系統生物學

第3-2章 羣體遺傳學

第3-3章 數量遺傳學

第3-4章 合成生物學

*第四篇 生物信息學資源與實踐

第4-1章 生物信息學常用代碼和關鍵詞

第4-2章 生物信息學數據庫和在線分析工具

第4-3章 生物信息學實驗

第4-4章 生物信息學常用英文術語及釋義

參考文獻 ^[2] 

樊龍江 浙江大學生物信息學研究所和作物科學研究所教授，生物信息學和作物遺傳育種專業博士生導師。教育部“新世紀優秀人才支持計劃”獲得者，浙江省生物信息學學會副理事長，德國DAAD訪問學者。自2000年起，直接參與浙江大學生物信息學學科籌建，為浙江大學第一批生物信息學專業導師。 ^[2]