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第一章 信息学与生物信息 1

1．1信息学 1

1．1．1信息 1

1．1．2信息的度量 2

1．2生物信息 4

1．2．1生物信息的基本特征——遗传密码 4

1．2．2生命中信息的传递 5

1．2．3密码子与氨基酸在概率上的相关性 6

1．2．4第二遗传密码 10

1．3生物进化与信息进化 12

1．4生物信息学简介 21

1．4．1生物信息学的产生 21

1．4．2生物信息学的内容和特点 22

1．4．3生物信息学的知识基础 24

1．4．4生物信息学研究的现状及展望 25

第二章 生物学实验及其计算分析 28

2．1生物学研究的发展 28

2．2生物学实验数据 30

2．3生物学实验数据的数学统计 31

2．4生物数据的大规模计算 33

2．5生物信息的分析方法 33

2．6在线计算 35

第三章 基因组研究 37

3．1人类基因组研究计划 37

3．2基因组研究的进展概况 45

3．3基因组作图策略 48

3．4结构基因组学 50

3．5功能基因组学 51

3．6蛋白质组学 57

3．7微生物基因组的研究 62

3．8基因专利 66

第四章 基因组水平的实验技术 68

4．1DNA芯片技术 68

4．1．1芯片技术的概念和应用原理 68

4．1．2基因芯片的应用 69

4．2质谱技术及其在大规模生物学分析中的应用 70

4．2．1质谱技术主要特点和质谱仪的组成 71

4．2．2生物质谱技术 71

4．2．3生物分子的质谱分析 73

4．2．4生物质谱数据库 76

4．3基因差异表达分析 77

4．3．1真核生物基因的差异表达 77

4．3．1．1消减杂交法 78

4．3．1．2抑制消减杂交法 78

4．3．1．3mRNA差异显示法 80

4．3．1．4代表性序列差别分析法 86

4．3．2原核生物的差异显示 87

4．3．3基因表达连续分析技术 90

4．4分子标记 91

第五章 因特网 94

5．1因特网基础 94

5．2电子邮件 96

5．3文件传输和文件浏览 98

5．3．1文件传输 98

5．3．2文件浏览 99

5．3．3信息查询 100

第六章 生物学数据库 102

6．1生物学数据库的构建 102

6．2NCBI数据库的数据模型 105

6．2．1NCBI数据模型的文献 108

6．2．2NCBI数据模型的序列 110

6．3主要的生物学数据库 114

6．3．1GenBank序列数据库 116

6．3．1．1一级和二级数据库 117

6．3．1．2格式与内容 117

6．3．2结构数据库 121

6．3．2．1三维分子结构数据的一些概念 122

6．3．2．2PDB——美国Brookhaven国家实验室蛋白质数据库 123

6．3．2．3NCBI的分子建模数据库（MMDB） 125

6．3．2．4结构信息的显示 126

6．3．2．5结构的浏览 127

6．3．3其他生物学数据库 131

6．4染色体的物理图谱 132

6．4．1物理图谱的制作 132

6．4．2NCBI的基因组图谱 134

6．4．3基因图谱 137

6．4．4来源基因组图谱 137

第七章 提交DNA序列到数据库 140

7．1提交的内容 142

7．2核苷酸序列的小规模提交 144

7．3大规模提交 147

7．3．1Sequin的功能 147

7．3．2Sequin的数据模型 148

7．3．3提交单个的序列 149

7．3．4提交一个比对的序列集 151

7．4提交EST数据 153

7．5提交数据的更新 153

7．6生物学数据库中心 154

第八章 数据库在线分析 155

8．1NCBI的电子邮件服务器 156

8．2数据查询——Entrez检索 157

8．2．1Entrez的电子邮件检索格式 161

8．2．2WWW网站的Entrez在线检索 172

8．3数据比对——BLAST相似性搜索 174

8．3．1BLAST搜索的基础 175

8．3．2PowerBLAST 179

8．3．3BLAST相似性比对实例 180

8．4FASTA 183

第九章 生物信息学软件 185

9．1生物信息学软件简介 185

9．2OMIGA 188

9．2．1OMIGA的功能简介 190

9．2．2OMIGA示例 191

9．3DNASIS 200

9．4E/GCG 206

9．5RNAStructure 208

第十章 生物系统发生分析 211

10．1分子进化 211

10．2进化模型 212

10．2．1建模和比对 212

10．2．1．1数据比对的原理 213

10．2．1．2取代模型 214

10．2．1．3比对 217

10．2．1．4提取数据集 223

10．2．2系统发生进化树的建立 224

10．2．2．1建树方法 224

10．2．2．2进化树搜索 229

10．2．2．3建立并搜索进化树的其他方法 230

10．2．2．4确定树根 230

10．2．3评估进化树和数据 230

10．3系统发生分析软件 234

10．3．1PHYLIP 234

10．3．2ClustalW在线分析 242

10．3．3PAUP 243

10．3．4其他程序 246

10．4全基因组的系统发生分析 249

第十一章 基因表达序列预测与蛋白质结构预测 252

11．1基因表达预测 252

11．1．1开放阅读框架（ORFs）预测 252

11．1．2多序列比对 254

11．1．3基元和模型 257

11．1．3．1数据库 257

11．1．3．2搜索工具 258

11．1．4全基因组序列分析 259

11．2蛋白质的三维结构 263

11．3基于DNA序列的蛋白质结构预测 265

11．3．1遮蔽重复DNA 265

11．3．2数据库搜索 266

11．3．3密码子偏好的检测 266

11．3．4探查DNA中的功能性位点 267

11．3．5复合的基因语法分析 268

11．3．6搜寻tRNA基因 268

11．4基于蛋白质序列的蛋白质结构预测 269

11．4．1蛋白质的模块性质 269

11．4．2有关生物大分子的结构计算 270

11．4．3基于组成的蛋白质结构预测 271

11．4．4基于序列物理性质的蛋白质结构预测 272

11．4．5蛋白质二级结构和折叠类型 273

11．4．6蛋白质特殊结构或结构特征 276

11．4．7蛋白质的三级结构 278

第十二章 药物分子设计与生物信息学 281

12．1药物分子设计中的一些基本概念 282

12．1．1受体和配体 282

12．1．2先导化合物 283

12．1．3组合化学与化合物库 283

12．1．4合理药物设计与计算机辅助药物设计 283

12．1．5筛选途径和先导化合物的优化 284

12．1．6新药开发的整个过程 284

12．2基于结构和作用机理的药物设计 284

12．2．1基于配体的药物设计 286

12．2．1．1定量构效关系（QSAR）法 286

12．2．1．2药效基团模型方法 288

12．2．2基于受体的药物设计 289

12．2．2．1分子可视化和建模技术 289

12．2．2．2结构数据库分子的对接 289

12．2．2．3片段组装先导物 290

12．2．2．43D数据库方法 291

12．2．2．5势能函数的简化 292

12．2．3基于机理的药物设计 292

12．3药物发现与生物信息学 293

12．4药物分子设计中的生物信息学和化学信息学 296

12．4．1生物大分子的结构信息的利用 296

12．4．2化学信息——数据库及搜索方法 297

12．4．2．1药效基团模型搜索 297

12．4．2．2三维分子相似性数据库搜索 297

12．4．3组合化学与高通量筛选 300

12．5新药研究的发展方向 302

12．6药物基因组学 303

附录 基因组研究与生物信息学网址 305