第1章 分子生物学和生物化学 1
目录 1
1.1 遗传物质 2
1.1.1 核苷酸 2
1.1.2 取向 2
1.1.3 碱基配对 3
1.1.4 分子生物学的中心法则 5
1.2 基因结构和遗传信息 6
1.2.1 启动子序列 6
1.2.2 遗传密码 7
1.2.3 开放阅读框 9
1.2.4 内含子和外显子 9
1.3 蛋白质的结构与功能 11
1.3.2 二级、三级和四级结构 12
1.3.1 一级结构 12
1.4 化学键的本质 14
1.4.1 原子结构 15
1.4.2 化合价 15
1.4.3 电负性 16
1.4.4 亲水性与疏水性 16
1.5 分子生物学工具 17
1.5.1 限制性酶消化 17
1.5.2 凝胶电泳 18
1.5.3 印迹和杂交 19
1.5.4 克隆 19
1.5.5 聚合酶链式反应 21
1.5.6 DNA测序 22
1.6.1 C值悖论 23
1.6 基因组信息 23
1.6.2 复性动力学 24
本章总结 25
阅读资料 25
问题 26
第2章 数据库搜索与两两比对 28
2.1 点阵图 29
2.2 简单比对 30
2.3 空位 31
2.3.1 简单空位罚分 31
2.3.2 起始罚分与长度罚分 32
2.4 打分矩阵 32
2.5 动态规划：Needleman和Wunsch算法 35
2.6.1 准全局比对 39
2.6 全局比对与局部比对 39
2.6.2 Smith-Waterman算法 40
2.7 数据库搜索 42
2.7.1 BLAST及其家族 42
2.7.2 FASTA及其相关算法 43
2.7.3 数据库搜索的比对得分与统计显著性 44
2.8 多重序列比对 45
本章总结 46
阅读资料 46
问题 47
第3章 替换模式 49
3.1 基因内的替换模式 50
3.1.1 突变率 50
3.1.2 功能约束 51
3.1.3 同义和异义替换 52
3.1.4 插入删除和伪基因 53
3.1.6 固定 54
3.1.5 替换和突变 54
3.2 估算替换数目 56
3.2.1 Jukes-Cantor模型 56
3.2.2 转换和颠换 57
3.2.3 Kimura的双参数模型 57
3.2.4 多参数模型 58
3.2.5 蛋白质序列间的替换 59
3.3 基因间进化率的变化 60
3.4 分子时钟 61
3.4.1 相对速率检测 62
3.4.2 家系中变异率变化的原因 63
3.5 细胞器的进化 63
本章总结 63
阅读资料 64
问题 65
第4章 基于距离的系统发生分析 66
4.1 分子系统发生学的历史 67
4.2 分子系统发生分析的优点 68
4.3 系统发生树 69
4.3.1 重建系统发生树的术语 69
4.3.2 有根树和无根树 70
4.3.3 基因树和物种树 71
4.3.4 特征和距离数据 72
4.4 距离矩阵法 73
4.4.1 非加权组平均法（UPGMA） 73
4.4.2 分支长度的估计 75
4.4.3 距离变换法 76
4.4.4 近邻关系法 78
4.5 最大似然法 79
4.4.5 邻近归并法 79
4.6 多重序列比对 80
本章总结 80
阅读资料 81
司题 81
第5章 基于特征的系统发生分析 83
5.1 简约法 84
5.1.1 信息位点和非信息位点 84
5.1.2 无权简约法 87
5.1.3 加权简约法 88
5.2 推断出的祖先序列 89
5.3 快速搜索策略 89
5.3.1 分支约束法 89
5.3.2 启发式搜索 91
5.4 一致树 92
5.5.1 自举检验 93
5.5 树的置信度 93
5.5.2 参数检验 94
5.6 各种系统发生分析方法的比较 95
5.7 分子系统发生分析 95
5.7.1 生命之树 96
5.7.2 人类起源 97
本章总结 97
阅读资料 97
问题 98
第6章 基因组学和基因识别 100
6.1 原核基因组 101
6.2 原核基因结构 103
6.2.1 启动子元件 103
6.2.2 开放阅读框 106
6.2.3 假想翻译 106
6.2.4 终止序列 107
6.3 原核基因组中的GC含量 108
6.4 原核基因密度 108
6.5 真核生物基因组 109
6.6 真核生物基因结构 110
6.6.1 启动子元件 111
6.6.2 调控蛋白结合位点 113
6.7 开放阅读框 114
6.7.1 内含子和外显子 114
6.7.2 可变剪接 116
6.8 真核基因组中的GC含量 117
6.8.1 CpG岛 118
6.8.2 等值区 120
6.8.3 密码子使用偏性 121
6.9.1 cDNAs和ESTs 122
6.9 基因表达 122
6.9.2 基因表达的串行分析 124
6.9.3 微阵列 124
6.10 转座 126
6.11 重复元件 126
6.12 真核基因密度 128
本章总结 128
阅读资料 129
问题 130
第7章 蛋白质和RNA结构预测 132
7.1 氨基酸 133
7.2 多肽的组成 136
7.3 二级结构 137
7.3.1 骨架的柔性，Ф和Ψ 137
7.3.2 预测的准确度 138
7.3.3 Chou-Fasman和GOR方法 139
7.4 三级结构和四级结构 141
7.4.1 疏水性 142
7.4.2 二硫键 142
7.4.3 活性结构与最稳定的结构 143
7.5 蛋白折叠建模算法 143
7.5.1 网格模型 144
7.5.2 去网格模型 146
7.5.3 能量函数和优化 147
7.6 结构预测 149
7.6.1 比较建模 149
7.6.2 线索法：反向蛋白折叠 150
7.7 预测RNA二级结构 151
本章总结 152
阅读资料 153
问题 154
第8章 蛋白质组学 155
8.1 从基因组到蛋白质组 156
8.2 蛋白质分类 157
8.2.1 酶的命名 157
8.2.2 家族和超家族 158
8.2.3 折叠 159
8.3 实验技术 159
8.3.1 二维凝胶电泳 159
8.3.2 质谱分析 160
8.3.3 蛋白质微阵列 161
8.4 抑制剂和药物设计 162
8.5 配体筛选 163
8.5.1 配体对接 163
8.5.2 数据库筛选 164
8.6 X射线晶体结构 166
8.7 核磁共振结构 169
8.8 经验方法和预测技术 170
8.9 翻译后修饰的预测 171
8.9.1 蛋白质分类 171
8.9.2 蛋白酶剪切 173
8.9.3 糖基化 173
8.9.4 磷酸化 174
本章总结 175
阅读资料 175
问题 176
附录A 计算机编程和数据结构的简介 178
A.1 建立和执行计算机程序 179
A.2 变量和值 180
A.2.1 数据类型 180
A.2.2 基本运算 181
A.3 程序控制 182
A.3.1 语句和程序块 182
A.3.2 条件执行 183
A.3.3 循环 186
A.4 可读性 188
A.4.1 结构化编程 188
A.4.2 注释 189
A.4.3 描述性变量名 190
A.5 数据结构 190
A.5.1 数组 190
A.5.2 哈希表 192
A.5.3 串的操作 192
A.6 子程序和函数 194
A.7 输入和输出 199
A.8 正则表达式 201
A.9 下一步怎么办 202
阅读资料 203
问题 204
附录B 酶动力学 205
B.1 酶是生物催化剂 206
B.2 Henri-Michaelis-Menten方程 207
B.2.1 Vmax和Km 208
B.2.2 直接作图法 209
B.2.3 Lineweaver-Burk双倒数作图法 211
B.2.4 Eadie-Hofstee作图法 211
B.3 简单抑制系统 212
B.3.1 竞争性抑制作用 212
B.3.2 非竞争性抑制作用 213
B.3.3 不可逆性抑制作用 214
问题 215
B.3.4 pH和温度对酶促反应速度的影响 215
阅读资料 215
附录C PERL程序举例 216
例1：假想翻译 217
例2：点阵图 219
例3：相对速率测试 223
例4：UPGMA 224
例5：共同的祖先 227
例6：剪接点识别 232
例7：疏水性计算——2D-HP模型 235
例8：原子的空间密度计算 240
例9：酶动力学——线性回归 243
词汇表 246
部分问题的答案 287