信息动力学与生物信息学 蛋白质与蛋白质组的结构分析 英文版PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 常用符号 1

1.1.1 英文大、小写字母与希腊字母的表示 1

1.1.2 数学函数公式与符号的表示 4

1.1.3 一些重要的单位符号 5

1.2 主要内容与结果 6

1.2.1 ID的理论要点 6

1.2.2 蛋白质一级结构的语义分析 7

1.2.3 蛋白质空间结构的ID分析 10

1.2.4 蛋白质空间结构的动力学问题 11

1.2.5 蛋白质的三维结构研究 13

1.2.6 蛋白质空间形态的研究 15

1.3 其他问题的说明 16

1.3.1 关于数据库与数据处理中的一些问题 16

1.3.2 对本书附带光盘的说明 17

第一部分 基本原理与方法 21

第2章 ID与生物信息学 21

2.1 ID概述 21

2.1.1 ID的目的与意义 21

2.1.2 ID与物理学 23

2.1.3 ID的主要研究方法 25

2.1.4 ID所存在的问题与注意事项 27

2.2 生物信息学简介 28

2.2.1 生物信息学的研究目标与特征 28

2.2.2 生物信息学的范畴与内容 29

2.2.3 后基因组研究中的一些问题 30

2.3 对光盘的说明 32

2.3.1 数据库的选择与预处理 32

2.3.2 对光盘中文件的说明 33

2.3.3 光盘阅读的注意事项 34

第3章 ID的基本原理与方法 36

3.1 ID的研究对象与数据库的类型与要素 36

3.1.1 数据库的类型与结构特征 36

3.1.2 数据库的基本要素 37

3.1.3 人类自然语言文字与生物信息语言的比较 40

3.2 信息统计分析法 42

3.2.1 IDF的一般定义与性质 42

3.2.2 三种特殊类型的IDF 43

3.2.3 由交互信息与条件概率产生的IDF 45

3.2.4 IDF的若干性质 47

3.2.5 局部词与局部词词库 48

3.3 组合分析法与图论的概述 49

3.3.1 组合分析法的目的、内容与意义 49

3.3.2 有关图与树的基本知识 52

3.4 数据库的核心词与核心词词库 54

3.4.1 有关数据结构的记号与说明 54

3.4.2 核心词的定义与性质 55

3.4.3 核心词词库递推计算法 57

第4章 语义分析概论 59

4.1 词与词法分析要点 59

4.1.1 词库的词法与句法分析的几个基本概念 59

4.1.2 有关词法分析的一些定义、记号与模型 60

4.1.3 词库中词的网络结构关系 62

4.1.4 有关极小树网图结构的一些定义 62

4.1.5 核心词的词法分析 64

4.2 词与句的结构关系与同源蛋白质组的类型分析 65

4.2.1 词与句的关系数据库 65

4.2.2 由关系数据库作有关语法问题的讨论 68

4.2.3 网络结构中的布尔代数 69

4.3 句或蛋白质的信息动力函数（SIDF或PIDF） 70

4.3.1 引进PIDF的基本思想及其定义 70

4.3.2 PIDF的随机分析概述 72

4.3.3 PIDF的运动及其他类型的分析 75

第5章 英语文库词法与句法结构的ID分析 77

5.1 英语文库数据结构概述 77

5.1.1 英语文库的选择与说明 77

5.1.2 Ω0与Ω1文库的基本状况 78

5.2 英语Ω0文库词库搜索与分析 80

5.2.1 低阶词库搜索与分析 80

5.2.2 中、高阶词库搜索与分析 84

5.2.3 Ω0数据库的句法分析 86

5.3 英语文库Ω1结构的信息统计分析法 89

5.3.1 Ω1文库的概况 89

5.3.2 IDF阈值参数的选择与局部词的搜索 89

5.3.3 由IDF产生文库Ω1中的局部词 90

5.3.4 由交互信息产生的IDF与高阶英语词的递推计算 96

5.3.5 关于标点符号的分析 99

5.4 数据库Ω1结构的组合分析法 101

5.4.1 随机组合分析法的计算结果 101

5.4.2 数据库Ω1中的词与核心词分析 102

5.4.3 由数据库Ω0中的高阶词产生的核心词 105

5.5 英语数据库Ω1的M-PIDF分析 107

5.5.1 Ω1数据库的M-PIDF 107

5.5.2 M-PIDF的定义与性质 107

5.5.3 利用ID对英语文库分析的综述 111

第二部分 蛋白质一级结构研究中的ID方法第6章 蛋白质一级结构数据库的信息统计与组合分析 115

6.1 蛋白质数据库结构分析概论 115

6.1.1 蛋白质结构数据库与软件包 115

6.1.2 蛋白质结构分析概论 117

6.1.3 SP′06数据库的一般性质 118

6.2 SP′06数据库的信息统计分析 122

6.2.1 氨基酸的IDF(AIDF) 122

6.2.2 由SP′06数据库产生局部词的词库 123

6.3 SP′06数据库的组合分析 127

6.3.1 随机组合分析的计算结果 127

6.3.2 SP′06数据库的核心词 128

6.3.3 核心词的收缩分析 130

第7章 蛋白质一级结构语义分析 133

7.1 SP′06数据库词库的词法分析 133

7.1.1 词库的构建与词法分析要点 133

7.1.2 蛋白质中周期序列的分析 134

7.1.3 词库D的极小化与极大化网络结构 141

7.1.4 由短词组合所构成复合词 142

7.2 SP′06数据库中词与句的关系分析 143

7.2.1 词与句的关系数据库的类型与记号 143

7.2.2 计算结果 144

7.2.3 词与句的“覆盖率”分析 146

7.3 同源蛋白质组的网络结构分析 147

7.3.1 对同源蛋白质组的搜索计算 148

7.3.2 同源蛋白质组的布尔网络结构 152

7.3.3 利用同源蛋白质组作人造蛋白质的构造设计 154

7.4 一些具有特殊结构的蛋白质 159

7.4.1 重要的小肽、寡肽与小蛋白 159

7.4.2 一些特殊分布类型的蛋白质 161

7.4.3 游程与周期序列所对应的蛋白质 164

第8章 蛋白质的IDF与PIDF分析 169

8.1 关于PIDF的计算与分析 169

8.1.1 关于PIDF记号的补充与计算结果 169

8.1.2 PIDF的因子分析 173

8.2 关于K（t）与K'（t）阵列的分析 176

8.2.1 K（t）与K'（t）阵列的统计计算 176

8.2.2 不同随机向量？t与？t′的数据结构分析 182

8.2.3 关于互相关函数的计算的结果讨论 185

8.3 数据阵列Ks的运动分析 186

8.3.1 数据阵列Ks的运动方程 186

8.3.2 数据阵列Ks的运动特征 187

8.3.3 关于运动区域的性质 189

8.3.4 计算结果与结果分析 191

8.4 蛋白质M-PIDF的频谱分析 193

8.4.1 频谱分析概论 193

8.4.2 M-PIDF的Fourier变换 195

8.4.3 不同长度蛋白质的频谱结构分析 197

8.4.4 蛋白质数据库的频谱分析 200

8.4.5 SP′06数据库中蛋白质M-PIDF的频谱分析 200

8.5 M-PIDF的其他分析问题 203

8.5.1 完全随机序列的选择与它们的M-PIDF 203

8.5.2 完全随机序列M-PIDF的因子分解及其运动方程 206

8.5.3 蛋白质的判定问题 209

8.5.4 关于标点符号的讨论 211

第三部分 蛋白质的三维结构分析 215

第9章 四原子与多原子点的空间几何 215

9.1 四原子点的空间几何结构 215

9.1.1 空间四原子点的结构表示及其参数系 215

9.1.2 基本参数系的相互关系 217

9.1.3 空间四原子点的其他参数 219

9.2 四原子点一些特殊结构的计算 219

9.2.1 四原子点的位相分析 219

9.2.2 四原子点的平面展开 220

9.2.3 方程组（9.2.3）与（9.2.4）的求解计算 222

9.3 多原子点结构分析的几何理论 224

9.3.1 有关记号与类型 224

9.3.2 五原子点的参数系 226

9.3.3 若干特殊四原子或五原子点 227

第10章 氨基酸的一般性质及其分子官能团 230

10.1 氨基酸概论 230

10.1.1 氨基酸的化学成分与性质 230

10.1.2 氨基酸的相互连接 235

10.1.3 遗传密码子 236

10.2 氨基酸的分子结构特征 238

10.2.1 氨基酸的分子结构模型 238

10.2.2 氨基酸的空间形态特征 240

10.2.3 氨基酸侧链中非氢原子的组合形态分析 243

10.3 氨基酸中的氢原子与分子官能团 245

第11章 一般空间质点系研究中的几个理论问题 251

11.1 图论的补充知识 251

11.1.1 着色图的定义与类型 251

11.1.2 非氢原子空间结构的全着色图 253

11.2 空间结构的稳定性分析 254

11.2.1 稳定性的定义与类型 255

11.2.2 基本几何图形的组合 256

11.3 活动坐标系理论 259

11.3.1 活动坐标系的定义与性质 259

11.3.2 氨基酸的活动坐标系 260

第12章 氨基酸的空间结构分析 264

12.1 氨基酸中部分原子的结构分析 264

12.1.1 一般氨基酸原子的公共特征分析 264

12.1.2 甘氨酸中的原子结构 266

12.1.3 脯氨酸的原子结构 268

12.2 氨基酸侧链中非氢原子的空间结构 270

12.2.1 非氢原子空间结构的计算 271

12.2.2 按分子官能团稳定性结构模型计算 272

12.2.3 活动坐标系下第2层非氢原子点的运动状况 275

12.2.4 侧链中其他非氢原子点的扭动分析 277

12.3 氨基酸中分子官能团的运动 281

12.3.1 非氢原子绕侧链的运动问题 281

12.3.2 具有环形圈的侧链结构 282

12.3.3 带环形侧链的摆动与旋转 284

12.4 氢原子在氨基酸中的运动变化 286

12.4.1 基本分子官能团的表示与它们的形态 286

12.4.2 基本分子官能团的类型与表达 288

12.4.3 计算结果与分析 291

12.4.4 氨基酸空间结构分析小结 297

第13章 蛋白质主链的三角形拼接带 300

13.1 概论 300

13.1.1 蛋白质三维结构概述 300

13.1.2 主链三角形拼接带的类型与参数 301

13.1.3 三角形拼接带的有关性质 304

13.1.4 计算结果与分析 304

13.2 小三角形拼接带的结构分析 306

13.2.1 小三角形拼接带的基本特征 306

13.2.2 扭角分布与氨基酸的关系分析 309

13.3 三角形拼接带的其他性质 312

13.3.1 三角形拼接带的一些其他性质 312

13.3.2 三角形拼接带的平面展开 314

13.3.3 计算公式与计算结果 315

第14章 主链的中位点曲线分析 318

14.1 中位点曲线的定义与性质 318

14.1.1 中位点曲线的定义记号与一般性质 318

14.1.2 中位点曲线的有关参数的性质 319

14.2 关于中位点曲线的计算与分析 321

14.2.1 计算模型与结果 321

14.2.2 中位点曲线与蛋白质二级结构关系问题 323

14.2.3 关于β折叠结构的讨论 329

14.3 中位点曲线的平面展开 333

14.3.1 关于转角问题的讨论 333

14.3.2 中位点曲线的平面展开 335

14.3.3 中位点曲线的平面展开图的拟合与计算 337

第15章 部分原子的空间结构分析 342

15.1 二肽链中部分原子的空间结构 342

15.1.1 部分已知结论的回顾 342

15.1.2 关于A,C,O,H′,N′,A′六原子点的特性讨论 344

15.1.3 部分原子点位置的预测 346

15.1.4 二肽链双底座原子集合空间结构的讨论 348

15.1.5 三肽链中部分原子的计算 350

15.2 二肽链的中位点曲线计算 350

15.2.1 二肽链的中位转角的计算结果 350

15.2.2 计算结果的分析 357

15.3 三肽链的中位点曲线的计算分析 361

15.3.1 关于三肽链中位点曲线参数的定义与计算 361

15.3.2 三肽链相间双氨酸中位点曲线参数的分布计算 364

15.3.3 计算结果的分析 367

15.4 四肽链的部分分子官能团分析 372

15.4.1 四肽链的部分分子官能团的结构特征 372

15.4.2 四肽链的部分分子官能团的参数表示 373

15.4.3 四肽主链大三角形拼接带的空间形态特征分析 374

15.4.4 关于计算结果的分析 378

15.4.5 一些特殊的四肽链 380

第16章 蛋白质三维结构动力学问题 382

16.1 有关动力学中的一些概念与问题 382

16.1.1 作用力的类型与意义 382

16.1.2 蛋白质空间结构的形成过程 383

16.2 蛋白质三维结构的运动方程 385

16.2.1 决定蛋白质三维结构的参数系 385

16.2.2 蛋白质三维结构的运动方程 387

16.2.3 参数系ψ＊的随机分析 388

16.2.4 计算结果与分析 390

16.3 自由能与收敛性 394

16.3.1 自由能的定义与性质 394

16.3.2 自由能的优化计算与收敛性讨论 395

第17章 三维结构中其他动力学问题的分析 398

17.1 氢键与二硫键的分析 398

17.1.1 氢键与二硫键的分析概论 398

17.1.2 计算结果 399

17.1.3 计算结果分析 400

17.1.4 远程折叠的结构类型 409

17.2 B原子点结构的讨论 410

17.2.1 B原子点与主链关系的结构模型 410

17.2.2 计算结果 412

17.2.3 中位点曲线上的B原子结构 414

17.2.4 五肽链计算分析中的重要参数 417

17.3 氨基酸侧链非氢原子的梢点 418

17.3.1 氨基酸中非氢原子的梢点 418

17.3.2 单氨酸梢点的计算结果与分析 419

17.3.3 单氨酸非氢原子梢点的极坐标计算与分析 421

17.3.4 二肽链的梢点距离计算与分析 424

17.4 以中位点曲线为基础的计算结果与分析 428

17.4.1 对B原子的一般计算结果与分析 428

17.4.2 计算结果的其他分析 430

17.4.3 关于16参数的因子分析 432

17.5 蛋白质三维结构中的其他ID指标 435

17.5.1 蛋白质中位点曲线的折叠系数 435

17.5.2 蛋白质一级结构与空间结构的比较 436

17.5.3 一些具有特殊成分的蛋白质 437

第四部分 蛋白质的空间形态 441

第18章 蛋白质空间结构的相似性分析 441

18.1 蛋白质结构的相似性问题 441

18.1.1 蛋白质一级结构序列的比对 441

18.1.2 蛋白质的空间形态概述 442

18.1.3 拓扑空间中的一些基本概念 443

18.1.4 蛋白质总体结构的参数指标 444

18.1.5 对凸闭包的形态分类 445

18.2 蛋白质空间形态的比对 447

18.2.1 蛋白质内部结构比对的基本思路与方法 447

18.2.2 离散化的蛋白质序列比对 449

18.3 计算结果与分析 450

18.3.1 对长度在300 AA左右的蛋白质的总体相似性分析 450

18.3.2 内部结构的相似性的比对结果与分析 452

18.3.3 长短蛋白质的比对与定位 458

18.4 其他实例计算 459

18.4.1 离散情形下的实例计算 459

18.4.2 同源蛋白质族的实例比对计算 463

18.4.3 其他同源蛋白质的实例比对计算 466

18.4.4 连续情形下的实例计算 467

第19章 空间质点系的深度理论 470

19.1 空间质点系的深度分析 470

19.1.1 深度分析概论 470

19.1.2 深度的定义与计算 472

19.2 深度的一些基本性质 474

19.2.1 T深度的一般性质 474

19.2.2 L深度的性质 475

19.3 深度的统计分析 476

19.3.1 T深度与L深度的关系分析 477

19.3.2 氨基酸深度的倾向性因子计算 478

19.3.3 深度倾向性因子的其他分析 480

19.3.4 肽链在蛋白质中的深度预测 483

19.4 空间质点系的层次函数 485

19.4.1 层次函数的计算步骤与结果 486

19.4.2 计算结果分析 486

19.4.3 一般多面体的层次函数定义与计算 488

第20章 超图与晶格 489

20.1 超图的定义与性质 489

20.1.1 蛋白质空间形态与空间质点系 489

20.1.2 关于超图的定义与性质 491

20.1.3 一般多面体的超图表示与它的表示要素 493

20.1.4 对多面体的形态结构的分析 495

20.1.5 实例计算 496

20.2 晶格理论 497

20.2.1 晶格群与晶格的定义与类型 497

20.2.2 超晶格群的生成原理 499

第21章 蛋白质空间形态的特征分析 501

21.1 蛋白质的空间形态概论 501

21.1.1 蛋白质的空间形态中的复杂特征 501

21.1.2 复杂结构分析中的几个基本概念 502

21.1.3 几个基本计算关系 504

21.1.4 空间质点系的γ到达半径的定义与性质 506

21.2 由空球产生的网络结构 507

21.2.1 空球网络结构图 507

21.2.2 一些特殊的计算法与它们的主要思路 509

21.2.3 实例计算 510

21.3 γ半径计算中的几个几何问题 511

21.3.1 到达与穿越固定的三角形的定义与记号 512

21.3.2 关于γ到达半径计算中的基本定理 514

21.3.3 γ函数的递推计算 516

21.3.4 实例计算 518

21.4 有关定理的证明与计算公式的推导 519

21.4.1 若干定理的证明 519

21.4.2 若干几何计算公式的推导 522

第22章 蛋白质空间结构的凹槽的计算 526

22.1 空间质点系的圆柱形凹槽与棺形凹槽的结构分析 526

22.1.1 概论 526

22.1.2 棺形凹槽的计算分析 528

22.2 不规则凹槽的计算 531

22.2.1 不规则凹槽的一般计算法 531

22.2.2 步骤22.2.2与步骤22.2.3的补充计算 533

22.3 蛋白质三维结构与空间形态的综合研究 535

22.3.1 综合研究的基础与方法 536

22.3.2 对计算结果的综合分析 537

附录A 原子、分子与分子生物官能团 540

A.1 原子与分子 540

A.1.1 原子结构 540

A.1.2 元素结构的周期律 542

A.1.3 分子中原子的相互作用 543

A.1.4 分子间的相互作用力 545

A.2 生物分子官能团概述 547

A.2.1 研究生物分子官能团的意义 547

A.2.2 分子官能团的构造原理与最基本的生物分子官能团 548

A.2.3 分子官能团的形态结构 549

A.2.4 生物分子官能团的构型的理论计算 552

A.3 分子官能团的相互作用 553

A.3.1 分子官能团的相互作用的基本形式与规则 553

A.3.2 分子官能团相互作用类型 554

A.4 水分子的动力学性质 555

A.4.1 水分子的形态特征 555

A.4.2 水分子与其他分子官能团的相互作用 557

A.4.3 有关水分子的动力学理论 557

A.5 蛋白质与肽链 561

A.5.1 蛋白质的合成与分解 563

A.5.2 关于蛋白质组学的一些讨论 564

A.5.3 几种重要的肽链 564

A.5.4 蛋白质的功能、分类与命名 564

A.5.5 几种重要蛋白质的简介 566

附录B 光盘文件目录表及其说明 571

B.1 光盘中的数据文件 571

B.1.1 DATA0文件包 571

B.1.2 DATA1与DATA2文件包 571

B.2 对光盘阅读的注意事项 572

参考文献 573

索引 583