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第一章生物信息学概述 1

第一节 生物信息学及其发展 1

一、什么是生物信息学 1

二、生物信息学的诞生和发展 1

目 录 1

三、生物信息学研究的主要推动力 3

第二节 生物信息学的研究领域 5

一、生物信息学在生物学领域的研究内容 5

二、生物信息学在计算机领域的研究内容 13

第三节 生物信息学在药学领域的应用 14

一、初始阶段 14

二、药物设计阶段 15

三、药物开发阶段 17

参考文献 17

一、Internet的建立和发展 19

第二章计算机网络基础 19

第一节 Internet简介 19

二、TCP/IP协议 20

三、IP地址与子网掩码 20

四、域名系统 22

第二节 Internet提供的服务 23

一、World WideWeb 23

二、电子邮件 23

三、文件传输（FTP） 24

第三节 搜索引擎及其使用 24

一、搜索引擎基本类型 24

二、常用搜索引擎简介 25

三、搜索引擎的使用方法 28

参考文献 30

一、概述 31

第三章核酸序列及基因组数据库 31

第一节 核酸序列数据库 31

二、GenBank数据库 33

三、EMBL数据库 38

第二节 基因组与功能基因组数据库 44

一、GDB 44

二、UniGene 45

三、SGD 45

四、TDB 46

五、AceDB 46

六、dbEST 46

七、TRANSFAC 46

八、TRRD 47

九、COMPEL 47

参考文献 48

十、CUTG 48

第四章 蛋白质序列及结构数据库 50

第一节 蛋白质序列数据库 50

一、概述 50

二、SwissProt蛋白质序列数据库 50

三、PIR蛋白质序列数据库 55

四、PROSITE 56

五、PRINTS 58

六、TrEMBL 59

七、NRL3D 59

第二节 蛋白质序列复合数据库 59

一、NRDB 60

二、OWL 60

三、MIPSX 60

一、蛋白质结构数据库PDB 61

四、SWISS-PROT+TrEMBL 61

第三节 蛋白质结构数据库 61

二、结构信息显示 65

三、结构浏览器 68

第四节 蛋白质结构分类数据库 70

一、蛋白质结构域的折叠模式 70

二、蛋白质结构分类数据库 71

参考文献 74

第五章 生物医药学信息检索 76

第一节 集成式数据库检索系统 76

一、Entrez系统 76

二、SRS系统 85

第二节 生物医药文献资源 90

一、Medline 90

二、医药搜索引擎 91

三、专利全文检索系统 92

四、中文生物医药文献检索 93

参考文献 97

第六章序列比对方法和相似性搜索 98

第一节 概述 98

第二节 双重序列比对 99

一、序列比对的基本概念 99

二、动态规划算法与全局比对 100

三、局部比对 103

四、打分矩阵和空位罚分 104

第三节 多序列比对 109

第四节 点阵作图法 112

第五节 序列比对的统计学显著性 115

一、概述 116

第六节 数据库中的相似性搜索 116

二、FASTA搜索 117

三、BLAST搜索 120

参考文献 127

第七章核酸序列分析 129

第一节 基因结构分析 129

一、生物体基因结构 129

二、基因识别及预测 132

三、其他位点分析 137

四、基因结构分析的一般步骤 141

第二节 核酸序列组装和基因定位分析 142

一、核酸序列组装及电子克隆 142

二、基因定位分析 144

一、利用EST数据库（dbEST）发现新基因 145

第三节 新基因的发现及功能预测 145

二、从基因组DNA序列中预测新ORF 146

三、通过核酸序列同源性比较进行功能预测 146

参考文献 146

第八章蛋白质序列分析 147

第一节 蛋白质组成及基本性质 147

一、分子量及等电点 147

二、蛋白质辨识 147

三、酶切及断裂位点 149

四、疏水性 150

第二节 蛋白质二级结构预测 152

一、二级结构预测方法 152

二、二级结构预测软件 155

三、二级结构预测的准确度 157

第三节 特殊结构或结构特征分析 159

一、跨膜区 159

三、卷曲螺旋分析 163

二、信号肽和蛋白质定位 163

第四节 蛋白质三级结构预测 164

一、同源模建 164

二、折叠模式识别 165

三、从头预测 167

参考文献 168

第九章 新药开发中的生物信息学软件 170

第一节 概述 170

一、核酸和蛋白质序列分析 170

二、蛋白质高级结构分析 171

三、蛋白质组研究图谱的处理 171

四、蛋白质、核酸三维结构显示 171

第二节 PCR引物设计及其软件介绍 172

一、引物设计的原则 172

五、格式转换 172

二、WONDERFUL生物信息学系统的引物设计功能介绍 173

第三节 DNA序列分析软件 177

一、酶切位点分析 178

二、核酸基序分析 178

三、环状序列分析 179

四、开放阅读框ORF搜索 179

五、CpG岛搜索 179

六、编码测试法预测编码区 180

七、序列转换 181

八、序列统计 181

第四节 蛋白质序列分析软件 182

一、蛋白酶切位点分析 182

二、蛋白质基序分析 183

三、蛋白质特性分析 183

第五节 序列比对软件 184

四、蛋白质二级结构预测 184

一、双序列比对 185

二、多序列比对 187

第六节 RNA结构预测及其软件介绍 188

一、RNA二级结构预测的理论和方法 188

二、RNA结构预测软件 191

第七节 生物信息软件的工业标准GCG简介 194

第八节 生物分子与建模软件InsightⅡ 199

一、功能及模块 199

二、应用领域 203

参考文献 206

第十章计算机辅助药物设计 207

第一节 生物信息学与药物设计 207

一、新药研究与开发过程 207

二、合理药物设计 208

三、生物信息学与新药设计 209

第二节 先导化合物的计算机辅助设计 212

一、计算机辅助先导化合物设计的基本原理和方法 212

二、基于分子可视化和模建技术设计先导化合物 213

三、三维结构搜寻 214

四、全新药物设计 218

五、间接药物设计 221

第三节 先导化合物的计算机辅助优化 222

一、定量构效关系中的Hansch方法 222

二、定量构效关系研究中的Free-Wilson方法 223

三、分子连接性法 223

四、三维定量构效关系（3D-QSAR） 224

第四节 新型多肽及蛋白质分子设计 227

一、定点突变 228

二、盒式突变 228

四、蛋白质的从头设计 229

三、蛋白质融合 229

参考文献 231

第十一章计算机辅助疫苗设计 233

第一节 免疫学基本概念 233

一、基本概念 233

二、主要组织相容性系统 233

三、人工免疫与疫苗 235

四、新疫苗的研制和展望 236

第二节 免疫应答 238

一、概述 238

二、免疫应答的细胞学基础 238

三、T细胞介导的免疫应答 239

四、B细胞介导的免疫应答 240

第三节 抗原表位预测方法 240

一、表位测定方法 240

二、基于基序的表位预测方法 241

三、基于人工神经网络的表位预测 243

四、基于分子模拟的表位预测方法 244

第四节 计算机辅助疫苗设计相关软件及应用 244

一、SYFPEITHI 245

二、TEPITOPE 246

三、MHCPred 246

四、其他软件及数据库 247

参考文献 248

第十二章生物芯片技术 249

第一节 基因芯片 249

一、基因芯片的制备 250

二、基因芯片的应用 251

第二节 蛋白质芯片 255

一、蛋白质芯片的类型与制备 255

二、蛋白质芯片的应用 256

第三节 生物芯片技术在新药研究中的应用 258

一、基因芯片与药物靶标 258

三、存在问题和发展前景 258

二、药理作用及药物毒性的评价 259

三、药物筛选 260

四、中药标准化鉴定 261

五、诊断芯片 261

第四节 生物芯片与生物信息学 262

一、确定芯片检测目标 262

二、芯片设计 263

三、生物芯片检测数据分析 269

参考文献 270

第一节 药物基因组学的发展 272

一、概述 272

第十三章药物基因组学 272

二、药物基因组学的产生和发展 273

第二节 药物基因组学的研究内容和方法 274

一、药物基因组学的研究内容 274

二、药物基因组学的研究方法和技术 276

第三节 药物基因组学的应用前景 277

一、为药物开发开辟一个全新领域 277

二、合理用药与个体化治疗 279

三、为医药公司带来无限商机 279

四、药物的临床和临床前研究 280

五、在中药现代化研究中的应用 280

参考文献 281

附1 生物信息学大事记 282

附2 FASTA和BLAST搜索参考 284

附3生物信息学常用数据库 287