第1章 绪论 1
1.1 生物信息学的产生与发展 2
1.2 生物信息学的研究目的与研究内容 3
1.2.1 生物信息学研究目的 3
1.2.2 生物信息学研究内容 3
1.3 生物信息学在医学中的应用 5
1.3.1 鉴定单基因疾病的关键致病基因 6
1.3.2 研究人类复杂疾病的发生机理 6
第2章 分子生物学数据库 7
2.1 概述 7
2.2 核酸序列数据库 8
2.2.1 GenBank数据库 8
2.2.2 欧洲核酸档案 17
2.3 蛋白质序列数据库 17
2.3.1 PIR数据库 18
2.3.2 Swiss-Prot数据库 19
2.3.3 UniProt数据库 19
2.4 蛋白质结构数据库 21
2.4.1 蛋白质结构数据库PDB 21
2.4.2 蛋白质结构分类数据库SCOP 23
2.4.3 蛋白质二级结构数据库DSSP 25
2.5 其他分子生物学数据库 26
第3章 序列比对 29
3.1 序列比对基础 29
3.1.1 序列比对的分类 29
3.1.2 序列的相似性 30
3.1.3 序列比对的打分矩阵 33
3.1.4 序列比对的空位罚分 41
3.2 双序列比对 42
3.2.1 概述 42
3.2.2 点阵法 42
3.2.3 动态规划法 44
3.2.4 BLAST算法 51
3.3 多序列比对 52
3.3.1 概述 52
3.3.2 SP模型 53
3.3.3 动态规划法 54
3.3.4 星形比对算法 55
3.3.5 CLUSTAL W算法 56
第4章 核酸序列分析 59
4.1 DNA序列信息分析 59
4.1.1 DNA序列的基本信息 60
4.1.2 DNA序列的特征信息 63
4.2 基因组结构注释分析 69
4.2.1 重复序列分析 69
4.2.2 基因识别 70
4.3 RNA序列分析 74
4.3.1 mRNA可变剪接分析 74
4.3.2 miRNA与靶基因预测分析 78
第5章 基因组功能注释分析 80
5.1 基因组注释的基础知识 81
5.1.1 基因组的组装版本 81
5.1.2 基因组的坐标系统 82
5.1.3 基因组注释常用格式 82
5.1.4 基因组坐标的逻辑运算模式 87
5.2 基因组功能注释的准备工作 89
5.2.1 基因组组装版本间的坐标转换 89
5.2.2 常用格式间的转换 91
5.2.3 基因组坐标的逻辑运算 91
5.3 基因组功能的高级注释 94
5.3.1 基因组变异位点的注释 94
5.3.2 基因集富集分析 98
5.3.3 制作序列标识 100
5.3.4 基因组功能注释分析平台 102
第6章 蛋白质序列信息分析 105
6.1 蛋白质序列的基本信息分析 106
6.1.1 蛋白质的氨基酸组成分析 107
6.1.2 蛋白质的理化性质分析 111
6.1.3 蛋白质的亲疏水性分析 113
6.2 蛋白质序列的特征信息分析 116
6.2.1 蛋白质的跨膜区分析 116
6.2.2 蛋白质的信号肽分析 119
6.2.3 蛋白质的卷曲螺旋分析 122
6.3 蛋白质序列的功能信息分析 126
6.3.1 基于蛋白质基序的功能分析 126
6.3.2 蛋白质的结构域和功能位点分析 129
6.3.3 基于蛋白质同源性的功能分析 130
第7章 蛋白质结构分析 135
7.1 蛋白质二级结构预测 135
7.1.1 Chou-Fasman方法 136
7.1.2 GOR（Garnier-Osguthorpe-Robson）方法 138
7.1.3 PHD预测方法 140
7.1.4 NNSSP预测方法 144
7.1.5 多元预测方法 145
7.2 蛋白质空间结构预测 147
7.2.1 同源建模方法（homology modeling） 147
7.2.2 串线法（threading） 151
7.2.3 从头预测（ab initio）方法 153
第8章 生物信息学与人类复杂疾病 158
8.1 人类复杂疾病及其分子机理 158
8.1.1 人类疾病及复杂疾病 158
8.1.2 复杂疾病发生的分子机理 160
8.2 复杂疾病的分子机理分析 164
8.2.1 基因芯片技术及数据分析 164
8.2.2 蛋白质组学和蛋白质表达分析 168
8.2.3 转录调控的高通量分析 171
8.2.4 高通量基因分型分析 172
8.3 复杂疾病与生物分子网络 174
8.3.1 典型的生物分子网络简介 174
8.3.2 复杂生物分子网络的分析与构建 178
参考文献 180