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第一章 概论 1

1.1生物信息学产生的背景 1

1.2人类基因组计划 2

1.3什么是生物信息学 3

1.4生物信息学的研究目标和内容 5

1.5生物信息学的发展 7

1.6生物信息学研究方法的新进展 8

1.7国内外对生物信息学研究现状 9

1.8生物信息学的主要意义和展望 11

1.9生物信息学与生物实验的关系 12

主要参考文献 13

第二章 生物学基础 14

2.1生命起源和分子进化 14

2.1.1生命起源的三个阶段 14

2.1.2生命起源的假说 15

2.1.3生命起源物质组成的争论 15

2.2生物的分类 17

2.3核酸 19

2.3.1核酸的化学组成 19

2.3.2 DNA的一级结构 20

2.3.3 DNA的二级结构 22

2.3.5生物体中的DNA 24

2.3.4 DNA的三级结构 24

2.3.6 RNA的结构 25

2.3.7核酸的变性、复性与杂交 27

2.4蛋白质 28

2.4.1蛋白质的组成 28

2.4.2蛋白质的分子结构 29

2.5染色体和基因 39

2.5.1染色体和染色质 39

2.4.3蛋白质结构预测和分子设计 39

2.5.2基因及真核生物基因组 40

2.6中心法则 45

2.6.1中心法则的内容 45

2.6.2 DNA的复制 49

2.7基因工程技术简介 49

2.7.1概论 49

2.7.2基因克隆的技术路线 50

2.7.3基因组文库 57

2.7.4重组DNA技术在医学生物学中的应用 59

3.1 Internet入门 62

3.1.1 Internet浅述 62

第三章 计算机网络基础 62

3.1.2 Internet服务 65

3.1.3 Internet工作原理 69

3.2 Internet Explorer简介 70

3.2.1 Internet Explorer真面目 71

3.2.2 IE的特点 71

3.3电子邮件基础知识 72

3.3.1电子邮件的特点 72

3.3.2邮件的一些使用技巧 73

3.3.3邮件的一些使用注意事项 74

3.4.2搜索引擎语法规则 75

3.4搜索引擎 75

3.4.1有关搜索引擎 75

3.4.3使用搜索引擎的策略 76

3.5文件传输 76

3.5.1文件传输与FIP 76

3.5.2在文件传输之前压缩文件 77

3.5.3网络电话与会议 78

3.6上网安全知识 79

3.6.1怎样认识病毒和黑客 79

3.6.2电脑病毒与安全 80

3.6.3黑客与安全 83

3.6.4上网安全问题 85

第四章 生物信息数据库及其信息检索 86

4.1生物信息数据库的类型 86

4.2序列数据库 89

4.2.1核酸序列数据库 89

4.2.2蛋白质序列数据库 105

4.3结构数据库 106

4.3.1蛋白质结构数据库 107

4.3.2数据库结构显示程序 109

4.4生物数据库的信息检索 112

4.4.2 Entrez系统 113

4.4.1 Retrieve服务器 113

4.4.3 SRS检索工具 116

4.5向数据库提交数据 122

主要参考文献 122

第五章 序列比对与算法 123

5.1序列两两比对 123

5.2多序列比对 130

5.2.1多序列比对程序CLUSTALW 130

5.2.2 tree-based算法和iterative算法 131

5.2.3中心算法 131

5.3序列分析算法 131

5.3.1动态规划算法 132

5.3.2隐马尔可夫模型 137

5.3.3人工神经网络 156

主要参考文献 173

第六章 核酸序列分析 174

6.1 DNA序列分析的意义 174

6.2基因结构 175

6.3序列翻译与ORF预测 176

6.4核酸序列分析框架 178

6.6数据库搜索 179

6.5基因识别的两种途径 179

6.7生物信息学软件 181

6.7.1商业软件包 181

6.7.2基于WEB的免费软件包 181

6.8新测定DNA序列的分析实例 184

6.8.1框架 184

6.8.2功能性位点（Pattern或Motif）搜索 184

6.8.3编码区的确定 186

6.8.4核酸分子的立体结构 192

主要参考文献 194

7.1蛋白质结构预测 195

7.1.1预测蛋白质的物理性质 195

第七章 蛋白质结构预测和分子设计 195

7.1.2从氨基酸组成辨识蛋白质 197

7.1.3蛋白质二级结构预测 198

7.1.4其他特殊局部结构 202

7.1.5蛋白质的三维结构预测 205

7.2蛋白质工程分子设计简介 206

7.2.1分子设计的基本条件 207

7.2.2分子设计的基本方法 209

主要参考文献 209

8.1.1问题的提出 210

8.1.2发展的历史 210

8.1概论 210

第八章 人类基因组计划 210

8.1.3 HGP的任务与进展 211

8.2参与基因组计划的机构 212

8.2.1国际机构 212

8.2.2其他研究机构 214

8.3图谱 215

8.3.1遗传图谱 215

8.3.2物理图谱 217

8.3.3序列图谱 219

8.3.4基因图谱 219

8.4测序 220

8.5基因组序列信息分析工具 222

8.5.1 Wisconsin软件包 222

8.5.2 ACEDB 223

8.5.3其他工具 223

8.6人类基因组信息数据库 223

8.6.1 NCBI Entrez的染色体图谱 224

8.6.2 GDB的染色体图谱 224

8.7生物信息学在基因组研究中的应用 224

8.7.1当前主要研究内容 225

8.7.2生物信息学在基因组研究中的发展趋势 230

8.7.3生物信息学的发展展望 233

8.8后基因组计划 234

8.8.1人类基因组多样性 235

8.8.2基因组的表达调控和蛋白产物的功能 235

主要参考文献 235

第九章 蛋白质组信息学 237

9.1蛋白质组学简介 237

9.1.1蛋白质组学的概念 237

9.1.2蛋白质组研究的理论基础 239

9.1.3蛋白质组研究的技术路线 239

9.2蛋白质组信息学 240

9.3蛋白质组分析的内容和方法 242

9.4蛋白质组信息学相关资源 245

9.5我国蛋白质组研究进展 246

主要参考文献 247

第十章 生物信息学前沿 248

10.1生物芯片技术 248

10.1.1生物芯片简介 248

10.1.2与生物芯片相关的技术 250

10.1.3生物芯片数据分析 252

10.1.4生物芯片数据分析的展望 260

10.2.1药物基因组学 263

10.2药物设计与生物信息学 263

10.2.2药物蛋白质组学 266

10.2.3生物信息学、基因组学和蛋白质组学与药物设计 270

10.2.4计算机辅助药物设计 274

10.2.5药物设计实例 285

10.3基因诊断与治疗 287

10.3.1基因诊断 287

10.3.2基因治疗 312

主要参考文献 339

附录一 生物信息学名词解释 341

附录二 习题 346