第1章 概论 1
1.1 常用符号 1
1.1.1 英文大、小写字母与希腊字母的表示 1
1.1.2 数学函数公式与符号的表示 4
1.1.3 一些重要的单位符号 5
1.2 主要内容与结果 6
1.2.1 ID的理论要点 6
1.2.2 蛋白质一级结构的语义分析 7
1.2.3 蛋白质空间结构的ID分析 10
1.2.4 蛋白质空间结构的动力学问题 11
1.2.5 蛋白质的三维结构研究 13
1.2.6 蛋白质空间形态的研究 15
1.3 其他问题的说明 16
1.3.1 关于数据库与数据处理中的一些问题 16
1.3.2 对本书附带光盘的说明 17
第一部分 基本原理与方法 21
第2章 ID与生物信息学 21
2.1 ID概述 21
2.1.1 ID的目的与意义 21
2.1.2 ID与物理学 23
2.1.3 ID的主要研究方法 25
2.1.4 ID所存在的问题与注意事项 27
2.2 生物信息学简介 28
2.2.1 生物信息学的研究目标与特征 28
2.2.2 生物信息学的范畴与内容 29
2.2.3 后基因组研究中的一些问题 30
2.3 对光盘的说明 32
2.3.1 数据库的选择与预处理 32
2.3.2 对光盘中文件的说明 33
2.3.3 光盘阅读的注意事项 34
第3章 ID的基本原理与方法 36
3.1 ID的研究对象与数据库的类型与要素 36
3.1.1 数据库的类型与结构特征 36
3.1.2 数据库的基本要素 37
3.1.3 人类自然语言文字与生物信息语言的比较 40
3.2 信息统计分析法 42
3.2.1 IDF的一般定义与性质 42
3.2.2 三种特殊类型的IDF 43
3.2.3 由交互信息与条件概率产生的IDF 45
3.2.4 IDF的若干性质 47
3.2.5 局部词与局部词词库 48
3.3 组合分析法与图论的概述 49
3.3.1 组合分析法的目的、内容与意义 49
3.3.2 有关图与树的基本知识 52
3.4 数据库的核心词与核心词词库 54
3.4.1 有关数据结构的记号与说明 54
3.4.2 核心词的定义与性质 55
3.4.3 核心词词库递推计算法 57
第4章 语义分析概论 59
4.1 词与词法分析要点 59
4.1.1 词库的词法与句法分析的几个基本概念 59
4.1.2 有关词法分析的一些定义、记号与模型 60
4.1.3 词库中词的网络结构关系 62
4.1.4 有关极小树网图结构的一些定义 62
4.1.5 核心词的词法分析 64
4.2 词与句的结构关系与同源蛋白质组的类型分析 65
4.2.1 词与句的关系数据库 65
4.2.2 由关系数据库作有关语法问题的讨论 68
4.2.3 网络结构中的布尔代数 69
4.3 句或蛋白质的信息动力函数（SIDF或PIDF） 70
4.3.1 引进PIDF的基本思想及其定义 70
4.3.2 PIDF的随机分析概述 72
4.3.3 PIDF的运动及其他类型的分析 75
第5章 英语文库词法与句法结构的ID分析 77
5.1 英语文库数据结构概述 77
5.1.1 英语文库的选择与说明 77
5.1.2 Ω0与Ω1文库的基本状况 78
5.2 英语Ω0文库词库搜索与分析 80
5.2.1 低阶词库搜索与分析 80
5.2.2 中、高阶词库搜索与分析 84
5.2.3 Ω0数据库的句法分析 86
5.3 英语文库Ω1结构的信息统计分析法 89
5.3.1 Ω1文库的概况 89
5.3.2 IDF阈值参数的选择与局部词的搜索 89
5.3.3 由IDF产生文库Ω1中的局部词 90
5.3.4 由交互信息产生的IDF与高阶英语词的递推计算 96
5.3.5 关于标点符号的分析 99
5.4 数据库Ω1结构的组合分析法 101
5.4.1 随机组合分析法的计算结果 101
5.4.2 数据库Ω1中的词与核心词分析 102
5.4.3 由数据库Ω0中的高阶词产生的核心词 105
5.5 英语数据库Ω1的M-PIDF分析 107
5.5.1 Ω1数据库的M-PIDF 107
5.5.2 M-PIDF的定义与性质 107
5.5.3 利用ID对英语文库分析的综述 111
第二部分 蛋白质一级结构研究中的ID方法第6章 蛋白质一级结构数据库的信息统计与组合分析 115
6.1 蛋白质数据库结构分析概论 115
6.1.1 蛋白质结构数据库与软件包 115
6.1.2 蛋白质结构分析概论 117
6.1.3 SP′06数据库的一般性质 118
6.2 SP′06数据库的信息统计分析 122
6.2.1 氨基酸的IDF(AIDF) 122
6.2.2 由SP′06数据库产生局部词的词库 123
6.3 SP′06数据库的组合分析 127
6.3.1 随机组合分析的计算结果 127
6.3.2 SP′06数据库的核心词 128
6.3.3 核心词的收缩分析 130
第7章 蛋白质一级结构语义分析 133
7.1 SP′06数据库词库的词法分析 133
7.1.1 词库的构建与词法分析要点 133
7.1.2 蛋白质中周期序列的分析 134
7.1.3 词库D的极小化与极大化网络结构 141
7.1.4 由短词组合所构成复合词 142
7.2 SP′06数据库中词与句的关系分析 143
7.2.1 词与句的关系数据库的类型与记号 143
7.2.2 计算结果 144
7.2.3 词与句的“覆盖率”分析 146
7.3 同源蛋白质组的网络结构分析 147
7.3.1 对同源蛋白质组的搜索计算 148
7.3.2 同源蛋白质组的布尔网络结构 152
7.3.3 利用同源蛋白质组作人造蛋白质的构造设计 154
7.4 一些具有特殊结构的蛋白质 159
7.4.1 重要的小肽、寡肽与小蛋白 159
7.4.2 一些特殊分布类型的蛋白质 161
7.4.3 游程与周期序列所对应的蛋白质 164
第8章 蛋白质的IDF与PIDF分析 169
8.1 关于PIDF的计算与分析 169
8.1.1 关于PIDF记号的补充与计算结果 169
8.1.2 PIDF的因子分析 173
8.2 关于K（t）与K'（t）阵列的分析 176
8.2.1 K（t）与K'（t）阵列的统计计算 176
8.2.2 不同随机向量？t与？t′的数据结构分析 182
8.2.3 关于互相关函数的计算的结果讨论 185
8.3 数据阵列Ks的运动分析 186
8.3.1 数据阵列Ks的运动方程 186
8.3.2 数据阵列Ks的运动特征 187
8.3.3 关于运动区域的性质 189
8.3.4 计算结果与结果分析 191
8.4 蛋白质M-PIDF的频谱分析 193
8.4.1 频谱分析概论 193
8.4.2 M-PIDF的Fourier变换 195
8.4.3 不同长度蛋白质的频谱结构分析 197
8.4.4 蛋白质数据库的频谱分析 200
8.4.5 SP′06数据库中蛋白质M-PIDF的频谱分析 200
8.5 M-PIDF的其他分析问题 203
8.5.1 完全随机序列的选择与它们的M-PIDF 203
8.5.2 完全随机序列M-PIDF的因子分解及其运动方程 206
8.5.3 蛋白质的判定问题 209
8.5.4 关于标点符号的讨论 211
第三部分 蛋白质的三维结构分析 215
第9章 四原子与多原子点的空间几何 215
9.1 四原子点的空间几何结构 215
9.1.1 空间四原子点的结构表示及其参数系 215
9.1.2 基本参数系的相互关系 217
9.1.3 空间四原子点的其他参数 219
9.2 四原子点一些特殊结构的计算 219
9.2.1 四原子点的位相分析 219
9.2.2 四原子点的平面展开 220
9.2.3 方程组（9.2.3）与（9.2.4）的求解计算 222
9.3 多原子点结构分析的几何理论 224
9.3.1 有关记号与类型 224
9.3.2 五原子点的参数系 226
9.3.3 若干特殊四原子或五原子点 227
第10章 氨基酸的一般性质及其分子官能团 230
10.1 氨基酸概论 230
10.1.1 氨基酸的化学成分与性质 230
10.1.2 氨基酸的相互连接 235
10.1.3 遗传密码子 236
10.2 氨基酸的分子结构特征 238
10.2.1 氨基酸的分子结构模型 238
10.2.2 氨基酸的空间形态特征 240
10.2.3 氨基酸侧链中非氢原子的组合形态分析 243
10.3 氨基酸中的氢原子与分子官能团 245
第11章 一般空间质点系研究中的几个理论问题 251
11.1 图论的补充知识 251
11.1.1 着色图的定义与类型 251
11.1.2 非氢原子空间结构的全着色图 253
11.2 空间结构的稳定性分析 254
11.2.1 稳定性的定义与类型 255
11.2.2 基本几何图形的组合 256
11.3 活动坐标系理论 259
11.3.1 活动坐标系的定义与性质 259
11.3.2 氨基酸的活动坐标系 260
第12章 氨基酸的空间结构分析 264
12.1 氨基酸中部分原子的结构分析 264
12.1.1 一般氨基酸原子的公共特征分析 264
12.1.2 甘氨酸中的原子结构 266
12.1.3 脯氨酸的原子结构 268
12.2 氨基酸侧链中非氢原子的空间结构 270
12.2.1 非氢原子空间结构的计算 271
12.2.2 按分子官能团稳定性结构模型计算 272
12.2.3 活动坐标系下第2层非氢原子点的运动状况 275
12.2.4 侧链中其他非氢原子点的扭动分析 277
12.3 氨基酸中分子官能团的运动 281
12.3.1 非氢原子绕侧链的运动问题 281
12.3.2 具有环形圈的侧链结构 282
12.3.3 带环形侧链的摆动与旋转 284
12.4 氢原子在氨基酸中的运动变化 286
12.4.1 基本分子官能团的表示与它们的形态 286
12.4.2 基本分子官能团的类型与表达 288
12.4.3 计算结果与分析 291
12.4.4 氨基酸空间结构分析小结 297
第13章 蛋白质主链的三角形拼接带 300
13.1 概论 300
13.1.1 蛋白质三维结构概述 300
13.1.2 主链三角形拼接带的类型与参数 301
13.1.3 三角形拼接带的有关性质 304
13.1.4 计算结果与分析 304
13.2 小三角形拼接带的结构分析 306
13.2.1 小三角形拼接带的基本特征 306
13.2.2 扭角分布与氨基酸的关系分析 309
13.3 三角形拼接带的其他性质 312
13.3.1 三角形拼接带的一些其他性质 312
13.3.2 三角形拼接带的平面展开 314
13.3.3 计算公式与计算结果 315
第14章 主链的中位点曲线分析 318
14.1 中位点曲线的定义与性质 318
14.1.1 中位点曲线的定义记号与一般性质 318
14.1.2 中位点曲线的有关参数的性质 319
14.2 关于中位点曲线的计算与分析 321
14.2.1 计算模型与结果 321
14.2.2 中位点曲线与蛋白质二级结构关系问题 323
14.2.3 关于β折叠结构的讨论 329
14.3 中位点曲线的平面展开 333
14.3.1 关于转角问题的讨论 333
14.3.2 中位点曲线的平面展开 335
14.3.3 中位点曲线的平面展开图的拟合与计算 337
第15章 部分原子的空间结构分析 342
15.1 二肽链中部分原子的空间结构 342
15.1.1 部分已知结论的回顾 342
15.1.2 关于A,C,O,H′,N′,A′六原子点的特性讨论 344
15.1.3 部分原子点位置的预测 346
15.1.4 二肽链双底座原子集合空间结构的讨论 348
15.1.5 三肽链中部分原子的计算 350
15.2 二肽链的中位点曲线计算 350
15.2.1 二肽链的中位转角的计算结果 350
15.2.2 计算结果的分析 357
15.3 三肽链的中位点曲线的计算分析 361
15.3.1 关于三肽链中位点曲线参数的定义与计算 361
15.3.2 三肽链相间双氨酸中位点曲线参数的分布计算 364
15.3.3 计算结果的分析 367
15.4 四肽链的部分分子官能团分析 372
15.4.1 四肽链的部分分子官能团的结构特征 372
15.4.2 四肽链的部分分子官能团的参数表示 373
15.4.3 四肽主链大三角形拼接带的空间形态特征分析 374
15.4.4 关于计算结果的分析 378
15.4.5 一些特殊的四肽链 380
第16章 蛋白质三维结构动力学问题 382
16.1 有关动力学中的一些概念与问题 382
16.1.1 作用力的类型与意义 382
16.1.2 蛋白质空间结构的形成过程 383
16.2 蛋白质三维结构的运动方程 385
16.2.1 决定蛋白质三维结构的参数系 385
16.2.2 蛋白质三维结构的运动方程 387
16.2.3 参数系ψ＊的随机分析 388
16.2.4 计算结果与分析 390
16.3 自由能与收敛性 394
16.3.1 自由能的定义与性质 394
16.3.2 自由能的优化计算与收敛性讨论 395
第17章 三维结构中其他动力学问题的分析 398
17.1 氢键与二硫键的分析 398
17.1.1 氢键与二硫键的分析概论 398
17.1.2 计算结果 399
17.1.3 计算结果分析 400
17.1.4 远程折叠的结构类型 409
17.2 B原子点结构的讨论 410
17.2.1 B原子点与主链关系的结构模型 410
17.2.2 计算结果 412
17.2.3 中位点曲线上的B原子结构 414
17.2.4 五肽链计算分析中的重要参数 417
17.3 氨基酸侧链非氢原子的梢点 418
17.3.1 氨基酸中非氢原子的梢点 418
17.3.2 单氨酸梢点的计算结果与分析 419
17.3.3 单氨酸非氢原子梢点的极坐标计算与分析 421
17.3.4 二肽链的梢点距离计算与分析 424
17.4 以中位点曲线为基础的计算结果与分析 428
17.4.1 对B原子的一般计算结果与分析 428
17.4.2 计算结果的其他分析 430
17.4.3 关于16参数的因子分析 432
17.5 蛋白质三维结构中的其他ID指标 435
17.5.1 蛋白质中位点曲线的折叠系数 435
17.5.2 蛋白质一级结构与空间结构的比较 436
17.5.3 一些具有特殊成分的蛋白质 437
第四部分 蛋白质的空间形态 441
第18章 蛋白质空间结构的相似性分析 441
18.1 蛋白质结构的相似性问题 441
18.1.1 蛋白质一级结构序列的比对 441
18.1.2 蛋白质的空间形态概述 442
18.1.3 拓扑空间中的一些基本概念 443
18.1.4 蛋白质总体结构的参数指标 444
18.1.5 对凸闭包的形态分类 445
18.2 蛋白质空间形态的比对 447
18.2.1 蛋白质内部结构比对的基本思路与方法 447
18.2.2 离散化的蛋白质序列比对 449
18.3 计算结果与分析 450
18.3.1 对长度在300 AA左右的蛋白质的总体相似性分析 450
18.3.2 内部结构的相似性的比对结果与分析 452
18.3.3 长短蛋白质的比对与定位 458
18.4 其他实例计算 459
18.4.1 离散情形下的实例计算 459
18.4.2 同源蛋白质族的实例比对计算 463
18.4.3 其他同源蛋白质的实例比对计算 466
18.4.4 连续情形下的实例计算 467
第19章 空间质点系的深度理论 470
19.1 空间质点系的深度分析 470
19.1.1 深度分析概论 470
19.1.2 深度的定义与计算 472
19.2 深度的一些基本性质 474
19.2.1 T深度的一般性质 474
19.2.2 L深度的性质 475
19.3 深度的统计分析 476
19.3.1 T深度与L深度的关系分析 477
19.3.2 氨基酸深度的倾向性因子计算 478
19.3.3 深度倾向性因子的其他分析 480
19.3.4 肽链在蛋白质中的深度预测 483
19.4 空间质点系的层次函数 485
19.4.1 层次函数的计算步骤与结果 486
19.4.2 计算结果分析 486
19.4.3 一般多面体的层次函数定义与计算 488
第20章 超图与晶格 489
20.1 超图的定义与性质 489
20.1.1 蛋白质空间形态与空间质点系 489
20.1.2 关于超图的定义与性质 491
20.1.3 一般多面体的超图表示与它的表示要素 493
20.1.4 对多面体的形态结构的分析 495
20.1.5 实例计算 496
20.2 晶格理论 497
20.2.1 晶格群与晶格的定义与类型 497
20.2.2 超晶格群的生成原理 499
第21章 蛋白质空间形态的特征分析 501
21.1 蛋白质的空间形态概论 501
21.1.1 蛋白质的空间形态中的复杂特征 501
21.1.2 复杂结构分析中的几个基本概念 502
21.1.3 几个基本计算关系 504
21.1.4 空间质点系的γ到达半径的定义与性质 506
21.2 由空球产生的网络结构 507
21.2.1 空球网络结构图 507
21.2.2 一些特殊的计算法与它们的主要思路 509
21.2.3 实例计算 510
21.3 γ半径计算中的几个几何问题 511
21.3.1 到达与穿越固定的三角形的定义与记号 512
21.3.2 关于γ到达半径计算中的基本定理 514
21.3.3 γ函数的递推计算 516
21.3.4 实例计算 518
21.4 有关定理的证明与计算公式的推导 519
21.4.1 若干定理的证明 519
21.4.2 若干几何计算公式的推导 522
第22章 蛋白质空间结构的凹槽的计算 526
22.1 空间质点系的圆柱形凹槽与棺形凹槽的结构分析 526
22.1.1 概论 526
22.1.2 棺形凹槽的计算分析 528
22.2 不规则凹槽的计算 531
22.2.1 不规则凹槽的一般计算法 531
22.2.2 步骤22.2.2与步骤22.2.3的补充计算 533
22.3 蛋白质三维结构与空间形态的综合研究 535
22.3.1 综合研究的基础与方法 536
22.3.2 对计算结果的综合分析 537
附录A 原子、分子与分子生物官能团 540
A.1 原子与分子 540
A.1.1 原子结构 540
A.1.2 元素结构的周期律 542
A.1.3 分子中原子的相互作用 543
A.1.4 分子间的相互作用力 545
A.2 生物分子官能团概述 547
A.2.1 研究生物分子官能团的意义 547
A.2.2 分子官能团的构造原理与最基本的生物分子官能团 548
A.2.3 分子官能团的形态结构 549
A.2.4 生物分子官能团的构型的理论计算 552
A.3 分子官能团的相互作用 553
A.3.1 分子官能团的相互作用的基本形式与规则 553
A.3.2 分子官能团相互作用类型 554
A.4 水分子的动力学性质 555
A.4.1 水分子的形态特征 555
A.4.2 水分子与其他分子官能团的相互作用 557
A.4.3 有关水分子的动力学理论 557
A.5 蛋白质与肽链 561
A.5.1 蛋白质的合成与分解 563
A.5.2 关于蛋白质组学的一些讨论 564
A.5.3 几种重要的肽链 564
A.5.4 蛋白质的功能、分类与命名 564
A.5.5 几种重要蛋白质的简介 566
附录B 光盘文件目录表及其说明 571
B.1 光盘中的数据文件 571
B.1.1 DATA0文件包 571
B.1.2 DATA1与DATA2文件包 571
B.2 对光盘阅读的注意事项 572
参考文献 573
索引 583