第1章 信息学与生物信息学技术 1
1.1 信号、信息、密码与生物信息学技术 1
1.2 生物信息学技术的特点 2
1.2.1 生物信息的储存与传递 2
1.2.2 生物信息传递的密码子 3
1.2.3 信息和密码的层次性 4
1.2.4 信息传递中的“非等价”与多义表达 5
1.2.5 内含子、重复序列与DNA多态性 5
1.2.6 基因突变和中性突变理论 6
1.3 生物系统的复杂性和生物信息学技术研究的局限性 6
第2章 生物信息数据 8
2.1 核酸的序列与表示方式 9
2.2 蛋白质的序列与表示方式 10
2.3 生物信息数据的存储格式 11
2.3.1 序列最简单注释的FASTA格式 11
2.3.2 序列详细注释的GenBank格式 13
2.3.3 序列详细注释的EMBL格式 18
2.4 生物大分子结构数据的存储格式 19
第3章 生物信息数据库 24
3.1 生物信息数据库概述 24
3.1.1 数据库 24
3.1.2 生物信息数据库 24
3.1.3 生物信息数据库分类及发展方向 26
3.2 核酸序列数据库 28
3.2.1 核酸序列基本数据库 28
3.2.2 核酸序列二级数据库 29
3.3 蛋白质序列数据库 30
3.3.1 蛋白质序列基本数据库 30
3.3.2 蛋白质序列二级数据库 34
3.4 生物大分子结构数据库 42
3.4.1 生物大分子结构基本数据库 43
3.4.2 蛋白质结构二级数据库 44
第4章 生物信息的检索及策略 48
4.1 生物信息检索概述 48
4.1.1 信息检索的概念 48
4.1.2 检索系统的类型 48
4.1.3 生物信息检索系统 48
4.1.4 信息检索策略 49
4.2 NCBI数据库检索系统Entrez 50
4.2.1 美国国家生物技术信息中心NCBI 50
4.2.2 NCBI数据库 51
4.2.3 Entrez简介 52
4.2.4 Entrez系统检索规则与策略 53
4.2.5 Entrez检索策略的定制 55
4.3 EBI的数据库检索系统SRS 67
第5章 序列的分析与相似性搜索 68
5.1 序列分析与相似性搜索概述 68
5.2 序列比对 69
5.2.1 序列比对的原理 69
5.2.2 记分规则 70
5.2.3 序列比对算法 72
5.2.4 多序列比对算法 74
5.3 基于相似性分析的数据库搜索 74
5.3.1 局域比对搜索工具BLAST 74
5.3.2 BLAST的检索程序与功能 75
5.4 序列分析软件 76
5.4.1 本地机上进行序列的简单分析 76
5.4.2 利用序列相似性搜索对蛋白质序列的功能注释与分析 86
第6章 系统发育分析与分子进化 97
6.1 生物分类与系统发育分析概述 97
6.1.1 生物分类系统 97
6.1.2 系统发育分类学 97
6.1.3 生物进化过程 98
6.1.4 系统发育进化树：进化关系的表示方法 99
6.1.5 系统进化的分析方法 100
6.1.6 分子进化与中性学说 101
6.1.7 分子进化研究的重要意义 104
6.2 分子进化分析的方法与流程 105
6.2.1 系统学的建树方法 105
6.2.2 建树算法比较 107
6.2.3 分子进化分析的流程 107
6.3 分子进化树分析软件 108
6.3.1 多序列比对软件 108
6.3.2 进化分析软件 109
6.3.3 树结构显示软件 109
6.4 系统发育分析／分子进化分析示例 110
6.4.1 基于细胞色素c氨基酸序列的真核生物系统发育分析 110
6.4.2 基于12S rRNA基因序列的鹳形目鸟类系统发育分析 119
6.5 NCBI上的系统分类 127
6.5.1 NCBI的系统分类数据库 127
6.5.2 NCBI的分类浏览器 128
6.6 进化分析所涉及的13种鹳形目鸟类的形态分类简介 128
第7章 生物大分子三维结构的可视化分析 133
7.1 分子三维结构可视化概述 133
7.1.1 分子结构模型的建立 133
7.1.2 模型可视化的建立方法 133
7.2 分子结构的显示模型 134
7.2.1 小分子的显示模型 134
7.2.2 生物大分子的结构显示模型 135
7.2.3 生物大分子的分子表面模型 136
7.2.4 光影效果及分辨率 138
7.3 生物大分子结构数据文件的获取 138
7.3.1 生物大分子结构数据的浏览 138
7.3.2 结构数据文件的检索与下载 139
7.4 生物大分子三维结构的可视化分析软件 141
7.4.1 RasMol软件 142
7.4.2 VMD软件 153
7.4.3 PyMOL软件 166
第8章 同源模建及分子动力学模拟分析 174
8.1 生物大分子立体结构研究概述 174
8.1.1 生物大分子结构确定方法 174
8.1.2 蛋白质结构的同源模建 175
8.1.3 同源模建的基本步骤 176
8.2 细胞色素c蛋白的同源模建 176
8.2.1 利用SWISS-MODEL服务器进行同源模建 177
8.2.2 模建结构的输出与分析 179
8.2.3 利用SWISS-PDBViewer软件比对分析目标与模板结构 182
8.3 分子动力学模拟 185
8.3.1 分子动力学简述 185
8.3.2 分子动力学模拟的重要性 186
8.3.3 分子动力学模拟的基本概念 187
8.3.4 分子动力学模拟软件 190
8.3.5 利用NAMD进行分子动力学模拟与分析 191
第9章 Origin数据分析与图表绘制软件 205
9.1 软件概述 205
9.1.1 软件界面 205
9.1.2 菜单栏 206
9.2 数据管理 208
9.2.1 数据的输入 208
9.2.2 数据计算与格式设定 209
9.3 图表的绘制 210
9.3.1 数据工具栏 210
9.3.2 二维图表的绘制 211
9.3.3 图表的编辑与修饰 211
9.3.4 多图层图表的绘制 212
9.3.5 图表中多个坐标轴的创建 215
9.3.6 三维图表的绘制 220
9.4 数据分析与非线性拟合 223
9.4.1 实验数据的统计分析 223
9.4.2 图表中数据误差分布的标注 225
9.4.3 实验数据的曲线拟合分析 226
第10章 Reference Manager参考文献管理软件 233
10.1 软件概述 233
10.1.1 RM主要功能 234
10.1.2 在线帮助 234
10.1.3 数据库的容量 234
10.1.4 参考文献的类型 234
10.2 RM数据库的浏览与编辑 234
10.2.1 打开Sample数据库 234
10.2.2 自定义参考文献的列表显示 235
10.2.3 数据库间参考文献的操作 236
10.3 RM数据库的建立 236
10.3.1 互联网文献数据库的检索输入 237
10.3.2 参考文献的批量输入 238
10.3.3 文献记录的插入与编辑 239
10.3.4 拼写检查与文献校对 241
10.4 数据库的检索 241
10.4.1 检索策略的建立 241
10.4.2 检索流程 241
10.5 同义词组的管理与使用 242
10.5.1 词组的编辑 242
10.5.2 同义词的建立 243
10.5.3 期刊杂志列表的复制 244
10.5.4 利用同义词组检索参考文献 244
10.6 在字处理程序中建立参考文献列表目录 245
10.6.1 Word字处理程序中的RM工具栏 245
10.6.2 利用RM在论文写作中引用文献 246
10.6.3 参考文献引用及列表格式的生成 247
参考文献 251