基因组学概论 第2版PDF电子书下载

第1章 基因组学概论 1

1.1 人类基因组 2

1.2 人类基因组的内容 4

1.3 编码蛋白质组的基因 7

1.4 基因组结构种类 11

1.4.1 染色体、细胞器和质粒 11

1.4.2 基因 12

1.4.3 基因组的动态组成 15

1.5 基因组测序计划 17

1.6 种群内和种群间的差异 21

1.7 人类基因组测序 21

1.8 人类基因组和医学 22

1.8.1 疾病的预防 23

1.8.2 检测和精确诊断 24

1.8.3 有效治疗手段的发现和实施 24

1.8.4 卫生保健服务 24

1.9 数据库的进化和发展 25

1.9.1 数据库的进化和发展（evo-devo） 26

1.9.2 基因组浏览器 27

1.10 蛋白质进化：物种内和物种间序列及结构的分歧 32

1.11 伦理、法律和社会问题 32

1.12 推荐阅读 36

1.13 练习、问题和网络问题 37

第2章 基因组是生物学的集线器（Hub） 41

2.1 个体、群体、生物圈：过去、现在和未来 42

2.2 中心法则和周边规则 43

2.3 表达模式 43

2.3.1 基因表达的调控 44

2.3.2 蛋白质组学 49

2.3.3 基因组学和发育生物学 49

2.3.4 基因和思维：神经基因组学 51

2.4 群体 54

2.4.1 单核苷酸多态性和单体型 54

2.4.2 临床上重要的单体型：主要组织相容性复合物 58

2.4.3 突变和疾病 59

2.5 遗传性疾病的诱因及其治疗的病例 61

2.5.1 血红蛋白病是由异常血红蛋白引发的分子疾病 61

2.5.2 苯丙酮尿症 62

2.5.3 阿尔茨海默病 64

2.5.4 SNP和癌症 64

2.6 物种 68

2.7 生物圈 69

2.7.1 物种灭绝 70

2.7.2 袋狼的灭绝 72

2.7.3 麋鹿的幸存 72

2.8 推荐阅读 74

2.9 练习、问题和网络问题 75

第3章 图谱、测序、注释和数据库 82

3.1 经典遗传学背景 83

3.2 图谱和旅行指南 84

3.2.1 遗传图谱 85

3.2.2 连锁 86

3.2.3 连锁不平衡 87

3.2.4 染色体带型图 89

3.2.5 直接基于DNA序列的高分辨率图谱 92

3.2.6 限制性酶切图谱 93

3.3 DNA结构的发现 94

3.4 DNA测序 98

3.4.1 Frederick Sanger和DNA测序的发展 98

3.4.2 Maxam-Gilbert化学裂解法 103

3.4.3 DNA自动化测序 103

3.5 组织大规模测序计划 105

3.5.1 产生克隆：分层或“BAC to BAC”基因组测序 105

3.5.2 全基因组鸟枪法测序 106

3.5.3 高通量测序 107

3.5.4 生命科学技术的快速发展（life in the fast lane） 111

3.6 分子生物学数据库 112

3.6.1 核酸序列数据库 113

3.6.2 蛋白质序列数据库 114

3.6.3 遗传性疾病数据库：OMIM和OMIA 114

3.6.4 结构数据库 114

3.6.5 蛋白质结构的分类 115

3.6.6 专业或精品（boutique）数据库 115

3.6.7 表达和蛋白质组学数据库 115

3.6.8 代谢路径数据库 117

3.6.9 文献数据库 118

3.6.10 分子生物学数据库和服务器概观 118

3.7 推荐阅读 118

3.8 练习、问题、网络问题 119

第4章 比较基因组学 124

4.1 引言 125

4.2 生命的一致性和多样性 125

4.3 基因组的大小和结构 131

4.4 病毒基因组 134

4.4.1 重组病毒 136

4.4.2 流感：过去和当前的威胁 136

4.5 原核生物的基因组结构 140

4.5.1 复制和转录 142

4.5.2 基因转移 142

4.6 真核生物基因组结构 142

4.7 如何区别基因组 144

4.7.1 单核苷酸水平的多样性 144

4.7.2 复制 145

4.7.3 染色体水平上的比较：共线性 154

4.8 是什么让我们成为人类？ 154

4.8.1 比较基因组学 154

4.8.2 结合的方法：FOXP2基因 156

4.9 黑猩猩和人类基因组 156

4.10 小鼠和大鼠基因组 157

4.11 研究人类疾病的模式生物 158

4.11.1 秀丽隐杆线虫基因组 158

4.11.2 黑腹果蝇基因组 159

4.11.3 人类、线虫和果蝇的同源基因 160

4.12 DNA元件百科全书计划 163

4.13 推荐阅读 166

4.14 练习、问题和网络问题 167

第5章 进化和基因组变化 172

5.1 进化是探索 173

5.2 生物系统学 175

5.2.1 生物学命名 175

5.2.2 生物学相似性和差异性的测定 176

5.3 同源性和家族 178

5.4 模式匹配——生物信息学的基本工具 178

5.4.1 序列比对 179

5.4.2 最佳比对的定义 183

5.4.3 快速扫描数据库的近似方法 185

5.4.4 三维结构的匹配模式 188

5.5 蛋白质序列、结构及功能的进化 190

5.5.1 单个点突变的影响 191

5.5.2 蛋白质结构和功能的进化 192

5.6 系统发育 193

5.6.1 系统进化树 196

5.6.2 聚类法 197

5.6.3 分支法 198

5.6.4 进化率变化的问题 199

5.6.5 贝叶斯法 200

5.7 快速进化：遗传工程 200

5.8 推荐阅读 201

5.9 练习、问题及网络问题 202

第6章 原核生物基因组 205

6.1 原核生物进化与系统发育的关系 206

6.1.1 原核生物的主要类型 207

6.1.2 是否了解生命系统发生树的根源？ 209

6.2 古细菌 210

6.2.1 甲烷球菌基因组 211

6.2.2 极端温度下的生命 212

6.2.3 超嗜热古菌比较基因组学：热球菌和火球菌 216

6.3 细菌 219

6.3.1 致病菌基因组 220

6.3.2 基因组学和疫苗的研发 222

6.4 宏基因组学：同一个环境样品中收集的全部基因组 223

6.5 推荐阅读 227

6.6 练习、问题和网络问题 228

第7章 真核生物基因组 230

7.1 真核生物的起源和进化 231

7.2 真核生物的进化及其系统发育关系 231

7.2.1 酵母基因组 232

7.2.2 植物的进化 233

7.2.3 玻璃海鞘基因组 236

7.2.4 河豚基因组 238

7.2.5 鸡基因组 240

7.2.6 鸭嘴兽基因组 241

7.2.7 狗基因组 243

7.3 古测序（Palaeosequencing）-古DNA 246

7.4 灭绝鸟类的DNA 247

7.4.1 新西兰恐鸟 247

7.4.2 渡渡鸟和愚鸠 250

7.5 猛犸象DNA高通量测序 250

7.5.1 猛犸象核基因组 251

7.5.2 大象系统发育 251

7.6 推荐阅读 252

7.7 练习、问题和网络问题 253

第8章 基因组学和人类生物学 255

8.1 个性化鉴定基因组学 256

8.1.1 线粒体DNA 258

8.1.2 性别鉴定 258

8.1.3 体型特征 259

8.2 作物驯化 259

8.2.1 玉米 261

8.2.2 水稻 264

8.2.3 可可 264

8.2.4 可可基因组 267

8.3 人类基因组学 269

8.3.1 尼安德特人基因组 269

8.3.2 古代人类群体及其迁徙 270

8.4 基因组学和语言 278

8.5 推荐阅读 279

8.6 练习、问题和网络问题 281

第9章 芯片和转录组学 283

9.1 简介 284

9.2 芯片数据分析 286

9.3 不同生理状态的表达模式 290

9.3.1 酿酒酵母的两阶段生长转变 290

9.3.2 大鼠和果蝇的休眠 294

9.4 发育表达模式的变化 296

9.4.1 黑腹果蝇生命周期表达模式的变化 296

9.4.2 玫瑰花的形成 298

9.5 学习和记忆的表达模式：长时程增强 302

9.6 表达模式的进化 307

9.7 芯片在医学上的应用 309

9.7.1 抗生素耐药性细菌的发展 309

9.7.2 儿童白血病 313

9.8 全转录组鸟枪法测序：RNA测序 315

9.9 推荐阅读 316

9.10 练习、问题和网络问题 317

第10章 蛋白质组学 319

10.1 引言 320

10.2 蛋白质的性质和类型 320

10.3 蛋白质结构 321

10.3.1 蛋白质化学结构 321

10.3.2 多肽链的构象 323

10.3.3 蛋白质折叠模式 325

10.4 翻译后修饰 327

10.5 蛋白质分离和分析 329

10.5.1 聚丙烯酰胺凝胶电泳 330

10.5.2 二维聚丙烯酰胺凝胶电泳 330

10.5.3 质谱 331

10.6 蛋白质结构的分类 334

10.6.1 蛋白质结构分类数据库 335

10.6.2 蛋白质进化过程中折叠模式的变化 336

10.7 许多蛋白质将构象改变作为它们功能机制的一部分 337

10.7.1 酶催化过程中的构象变化 338

10.7.2 马达蛋白 340

10.7.3 蛋白质功能的变构调节 343

10.7.4 丝氨酸蛋白酶抑制剂的构象状态 346

10.8 蛋白质结构预测和建模 347

10.8.1 同源建模 348

10.8.2 蛋白质结构预测的有效方案 352

10.8.3 结构基因组学 353

10.9 定向进化和蛋白质设计 353

10.9.1 枯草杆菌蛋白酶E的定向进化 354

10.9.2 酶的设计 355

10.10 蛋白质复合物和聚合体 355

10.10.1 蛋白质聚集疾病 356

10.10.2 蛋白质-蛋白质复合物的特性 358

10.10.3 多亚基蛋白 360

10.11 推荐阅读 361

10.12 练习、问题和网络问题 362

第11章 系统生物学 366

11.1 系统生物学介绍 367

11.1.1 两个平行的网络：物理和逻辑 367

11.1.2 网络的静力学和动力学 368

11.2 网络图 369

11.3 系统生物学的思想来源 372

11.3.1 序列的复杂性 372

11.3.2 香农熵的定义 373

11.3.3 序列的随机性 374

11.3.4 静态和动态的复杂性 375

11.3.5 计算机的复杂性 376

11.4 代谢组学 377

11.4.1 蛋白质功能的分类和分配 377

11.4.2 代谢网络 381

11.4.3 代谢途径数据库 382

11.4.4 大肠杆菌内甲硫氨酸的合成 382

11.4.5 京都基因与基因组百科全书 384

11.4.6 代谢路径的进化和系统发生 385

11.4.7 古细菌的碳水化合物代谢 387

11.4.8 代谢网络的重建 389

11.5 调控网络 389

11.5.1 信号转导和转录调控 390

11.5.2 调控网络的结构 391

11.6 动力学、稳定性和稳健性 391

11.6.1 通过冗余性提高稳健性 393

11.6.2 动态建模 393

11.7 蛋白质互作网络 395

11.8 蛋白质-DNA相互作用 402

11.8.1 蛋白质-DNA结合的主体结构和序列识别 402

11.8.2 转录调控因子的合集 403

11.9 基因调控 406

11.9.1 大肠杆菌的转录调控网络 407

11.9.2 大肠杆菌乳糖操纵子的调控 410

11.10 酿酒酵母的遗传调控网络 412

11.11 推荐阅读 415

11.12 练习、问题和网络问题 416

索引 420

后记 429