生物信息学

第1章生物信息学概述
1.1背景与定义
1.1.1生物学原始数据量的急剧扩增
1.1.2名词“bioinformatics”的第一次出现
1.1.3定义
1.2研究内容
1.2.1生物信息的存储与获取
1.2.2序列比对
1.2.3测序与拼接
1.2.4基因预测
1.2.5生物进化与系统发育分析
1.2.6蛋白质结构预测
1.2.7RNA结构预测
1.2.8分子设计及药物设计
1.2.9代谢网络分析
1.2.10生物芯片
1.2.11DNA计算
1.3数据库、软件、科研教育机构
1.3.1数据库
1.3.2软件
1.3.3科研教育机构
1.4期刊与著作
1.4.1期刊
1.4.2著作
1.5生物学、计算机技术与数学基础
1.5.1生物学
1.5.2计算机技术
1.5.3数学
1.6展望
1.6.1研究内容的展望
1.6.2应用领域的拓展
1.6.3研究者的回报
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参考文献

第2章生物信息学的生物学基础
2.1生物学研究的层次
2.1.1宇宙生命的研究目录生物信息学
2.1.2生物与环境的关系
2.1.3生物种类
2.1.4生理
2.1.5细胞
2.1.6生物分子
2.1.7生物进化
2.2分子生物学基础
2.2.1核酸的结构
2.2.2蛋白质的结构
2.2.3DNA的复制
2.2.4基因的转录
2.2.5蛋白质的生物合成
2.3人类基因组计划
2.3.1目标与意义
2.3.2资助
2.3.3研究机构
2.3.4研究方法
2.3.5目前结果
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参考文献

第3章数据库与网络基础
3.1数据库技术基础
3.1.1数据库的基本概念
3.1.2数据库的体系结构和数据独立性
3.1.3关系数据库系统
3.1.4生物数据处理常用的数据库系统
3.2网络技术简介
3.2.1网络基础知识
3.2.2Internet及其应用
3.2.3基于Web的数据库系统
3.2.4基于网络的搜索引擎
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参考文献

第4章UNIX操作系统与计算机语言
4.1UNIX操作系统
4.1.1UNIX历史
4.1.2UNIX系统的特点
4.1.3Redhat Linux 9的安装
4.1.4UNIX的基本使用
4.1.5大型应用软件
4.2计算机语言
4.2.1Perl语言简介
4.2.2Java语言简介
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参考文献

第5章算法与数学基础
5.1算法
5.2图论
5.2.1图
5.2.2寻找最短路
5.2.3欧拉图与哈密顿图
5.2.4树
5.2.5图论在生物信息学中的应用
5.3动态规划
5.4贝叶斯统计
5.4.1经典统计学的几个概念
5.4.2经典统计与贝叶斯统计的差异
5.4.3贝叶斯定理
5.4.4贝叶斯统计在生物信息学中的应用
5.5马尔可夫模型
5.5.1概念
5.5.2转移概率
5.5.3算法过程
5.5.4马尔可夫模型在生物信息学中的应用
5.6隐马尔可夫模型
5.6.1概念
5.6.2算法过程
5.6.3隐马尔可夫模型三个问题的研究
5.6.4隐马尔可夫模型在生物信息学中的应用
5.7神经网络模型
5.7.1神经网络的分类
5.7.2神经网络的学习方法
5.7.3神经网络模型在生物信息学中的应用
5.8遗传算法
5.8.1概念
5.8.2遗传算法运算过程
5.8.3遗传算法在生物信息学中的应用
5.9聚类分析
5.9.1相似性测度及聚类准则
5.9.2聚类算法
5.9.3聚类分析在生物信息学中的应用
5.10其他应用于生物信息学中的算法
5.11生物信息学中算法的发展
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参考文献

第6章序列比对
6.1序列比对的概念
6.2序列比对的意义
6.3全局比对与局部比对
6.3.1全局比对
6.3.2局部比对
6.4计分方法
6.4.1匹配计分
6.4.2结构与性质的计分
6.4.3可观测变换计分
6.4.4空格罚分
6.5比对的算法过程
6.5.1两个序列比对
6.5.2多序列比对
6.6比对软件的使用
6.6.1用比对软件进行两序列比对
6.6.2用比对软件进行多序列比对
6.7计算机语言编写程序进行序列比对
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参考文献

第7章序列拼接
7.1霰弹法测序的DNA序列拼接
7.1.1霰弹法测序原理
7.1.2霰弹法测序拼接的计算模型
7.2杂交测序法的DNA序列拼接
7.2.1杂交测序法原理
7.2.2杂交法测序拼接的计算模型
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参考文献

第8章生物信息数据库的查询与搜索
8.1生物信息数据库
8.1.1核酸序列数据库
8.1.2蛋白质序列数据库
8.1.3结构数据库
8.1.4基因组数据库
8.1.5蛋白组数据库
8.1.6代谢组数据库
8.1.7疾病数据库
8.1.8药物与分子设计数据库
8.1.9分析与记录方式数据库
8.2生物信息数据库的字符匹配查询
8.2.1查询系统SRS
8.2.2查询系统Entrez
8.3生物信息数据库的相似性搜索
8.3.1BLAST
8.3.2FASTA
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参考文献

第9章生物进化与分子系统发育分析
9.1生物进化
9.1.1进化理论的历史
9.1.2进化与自然选择的证据
9.1.3分子进化
9.1.4生物进化与生物信息学的关系
9.2分子系统发育分析
9.2.1分子系统发育分析的概念
9.2.2构建进化树的方法
9.2.3用网上软件构建进化树
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参考文献

第10章基因预测与引物设计
10.1基因特征
10.1.1原核生物的基因特征
10.1.2真核生物的基因特征
10.2基于EST的基因鉴定
10.2.1EST概念
10.2.2EST的获得
10.2.3EST与基因识别
10.2.4EST的其他用途
10.2.5EST数据的不足
10.3基因预测的算法
10.3.1相似性比较预测
10.3.2隐马尔可夫模型
10.3.3神经网络方法
10.3.4密码学方法
10.3.5Z曲线法
10.3.6其他算法
10.4引物设计
10.4.1上、下游引物的3′末端与5′末端
10.4.2引物分子内不互补
10.4.3引物的长度、组分与解链温度
10.5网上的基因预测软件
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参考文献

第11章蛋白质结构及其预测
11.1蛋白质的结构及其实验测定方法
11.1.1蛋白质的结构概述
11.1.2维系蛋白质结构的作用力
11.1.3蛋白质结构的显示软件
11.1.4蛋白质结构的实验测定方法
11.2蛋白质分类
11.2.1按序列特征分类
11.2.2按在生物体中的位置分类
11.2.3按折叠类型分类
11.3蛋白质结构预测算法
11.3.1特殊序列预测
11.3.2蛋白质二级结构的预测
11.3.3蛋白质三级结构的预测
11.4蛋白质结构预测软件
11.4.1蛋白质二级结构预测软件
11.4.2蛋白质三级结构预测软件
11.5编写计算机程序进行蛋白质二级结构预测
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参考文献

第12章RNA结构与预测
12.1RNA的发现及其功能研究
12.2RNA的结构特征及其与功能的关系
12.2.1RNA的结构层次
12.2.2核糖体RNA的结构
12.2.3tRNA的结构
12.2.4mRNA的结构与功能
12.2.5核酶的结构与功能
12.2.6形成RNA特定结构的序列特征
12.3RNA二级结构的预测算法
12.3.1比较序列分析方法
12.3.2动态规划算法
12.3.3对RNA结构预测算法的评价
12.4网上RNA二级结构分析软件
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参考文献

第13章生物芯片
13.1引言
13.2生物芯片的原理
13.2.1生物芯片的制备
13.2.2待检生物样品制备和标记
13.2.3生物分子之间的结合
13.2.4检测原理
13.3数据分析
13.3.1图像分析
13.3.2标准化处理（normalization）
13.3.3Ratio分析（ratio analysis）
13.3.4聚类分析（clustering analysis）
13.3.5基因表达数据库
13.4其他生物芯片技术
13.4.1微流路芯片
13.4.2活体化芯片
13.4.3芯片实验室（lab on a chip）
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参考文献

第14章计算机辅助药物设计
14.1计算机辅助药物设计的概念
14.2药物设计的理论基础
14.2.1受体与配体
14.2.2理论计算方法
14.3结合自由能的计算
14.3.1自由能微扰/热力学积分方法
14.3.2线性相互作用能方法
14.3.3打分函数
14.4基于配体的药物设计
14.4.1定量构效关系方法
14.4.2药效团模型方法
14.5基于受体的药物设计
14.5.1重新配体设计
14.5.2分子对接虚拟筛选
14.5.3生物大分子模建和药物设计集成软件包——InsightⅡ
14.6药物发现集成平台
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第15章生物分子网络与生物系统仿真
15.1生物分子网络
15.1.1生物分子网络的特征与研究方法
15.1.2代谢网络
15.1.3基因调控网络
15.1.4蛋白质相互作用网络
15.2生物系统仿真
15.3系统生物学概况
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参考文献

第16章DNA计算
16.1DNA计算的生物学基础
16.1.1DNA的组成
16.1.2碱基配对
16.1.3DNA分子的制备
16.1.4连接、合成DNA与RNA分子的酶类的作用
16.1.5切割DNA的酶类的作用
16.1.6DNA序列的测定
16.2Adleman开创DNA计算研究领域的实验
16.3DNA计算的应用
16.4问题与展望
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参考文献

附表1生物信息数据库
附表2中国、美国、英国、加拿大、澳大利亚科研教育机构开设生物信息学专业的情况
汉英名词索引
英汉名词索引