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生物信息学

“十一五”国家规划教材

作者:
刘娟
定价:
38.00 元
版面字数:
460千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2025年
ISBN:
978-7-04-040975-8
物料号:
40975-00
出版时间:
2014-12-25
读者对象:
高等教育
一级分类:
生物科学
二级分类:
生物信息学

本书围绕目前生物信息学研究与应用的主要内容,以丰富的实例,重点介绍了相关数据库和软件的功能、应用策略和使用方法。具体内容包括:核酸与蛋白质序列数据资源、序列比较与相似序列搜索、分子系统发育分析、基因组结构注释、蛋白质结构分析、蛋白质序列分析、Microarray基因表达数据分析、蛋白质组数据分析、生物信息学在疾病相关基因与药物发现中的应用,以及生物信息导航资源。本书试图综合介绍生物信息学研究解决的问题、基本方法、现有成果与存在的问题,特别是能使读者把握生物信息学自身的特点和分析解决问题的基本途径,使不同专业背景读者都能有一定的收获。

本书适合作为生命科学、计算机科学等相关专业的教材使用,也可供相关科研人员参考使用。

  • 目录
    • 前辅文
      • 1 绪言
        • 1.1 生物信息学的发展历史
          • 1.2 本书内容简介
            • 1.3 贯穿本书的例子
            • 2 序列数据资源
              • 2.1 分子生物学数据库
                • 2.2 序列数据存储格式
                  • 2.3 核酸序列数据库
                    • 2.3.1 GenBank数据库
                      • 2.3.2 RefSeq数据库
                        • 2.3.3 EPD数据库
                        • 2.4 蛋白质序列数据库
                          • 2.4.1 UniProt简介
                            • 2.4.2 UniProtKB数据库
                            • 2.5 基因组数据资源
                              • 2.5.1 基础知识
                                • 2.5.2 不同物种的基因组数据库
                                  • 2.5.3 人类基因组数据库
                                  • 2.6 数据的检索与获取
                                    • 2.6.1 检索工具
                                      • 2.6.2 获取序列数据的例子
                                      • 思考题
                                      • 3 序列比对与比对搜索
                                        • 3.1 基本概念
                                          • 3.1.1 比对序列的选择:核苷酸序列还是蛋白质序列
                                            • 3.1.2 同源性、相似性和一致性
                                              • 3.1.3 空位
                                                • 3.1.4 多序列比对
                                                • 3.2 Dayhoff模型:可接受点突变
                                                  • 3.2.1 PAM1矩阵
                                                    • 3.2.2 PAM250和其他PAM矩阵
                                                      • 3.2.3 从突变概率矩阵到对数比值打分矩阵
                                                        • 3.2.4 双序列比对中PAM矩阵的实际有用性
                                                          • 3.2.5 PAM矩阵的重要替代者:BLOSUM打分矩阵
                                                            • 3.2.6 双序列比对和检测限度
                                                            • 3.3 比对算法:全局和局部
                                                              • 3.3.1 全局序列比对:Needleman-Wunsch算法
                                                                • 3.3.2 局部比对:Smith-Waterman算法
                                                                  • 3.3.3 Smith-Waterman算法的快速和启发式版本
                                                                  • 3.4 双序列比对的显著性
                                                                    • 3.4.1 双序列比对统计显著性检验
                                                                      • 3.4.2 全局比对的统计显著性
                                                                        • 3.4.3 局部比对的统计显著性
                                                                        • 3.5 局部比对搜索基本工具BLAST
                                                                          • 3.5.1 BLAST搜索的关键步骤
                                                                            • 3.5.2 BLAST算法:列表、扫描、延伸
                                                                              • 3.5.3 BLAST算法的统计学和E值
                                                                                • 3.5.4 BLAST的各类分值
                                                                                  • 3.5.5 BLAST搜索示例:应用搜索原则
                                                                                    • 3.5.6 BLAST搜索示例:多结构域蛋白的搜索
                                                                                      • 3.5.7 BLAST搜索示例:改变打分矩阵
                                                                                      • 3.6 寻找远缘相关的蛋白质:PSI-BLAST
                                                                                        • 3.6.1 基本步骤
                                                                                          • 3.6.2 PSI-BLAST的结果评估
                                                                                            • 3.6.3 PSI-BLAST的错误:破坏的问题
                                                                                            • 3.7 模式识别BLAST(PHI-BLAST)
                                                                                              • 3.8 用BLAST来发现新基因
                                                                                                • 思考题
                                                                                                • 4 基因组结构注释
                                                                                                  • 4.1 引言
                                                                                                    • 4.1.1 基因及其结构
                                                                                                      • 4.1.2 基因结构预测概述
                                                                                                      • 4.2 基于EST序列数据识别基因结构
                                                                                                        • 4.2.1 判别基因序列的真实EST匹配的措施
                                                                                                          • 4.2.2 真实EST匹配的识别流程
                                                                                                            • 4.2.3 确定EST对应的基因结构
                                                                                                            • 4.3 基因结构预测的统计学建模方法
                                                                                                              • 4.3.1 基于多级优化预测基因结构的基本思想
                                                                                                                • 4.3.2 基因结构的分级建模
                                                                                                                  • 4.3.3 基因结构预测的动态规划算法
                                                                                                                    • 4.3.4 基于统计学方法预测基因结构的效果
                                                                                                                    • 4.4 基因组结构的自动注释
                                                                                                                      • 4.4.1 Ensembl的基因组注释流程
                                                                                                                        • 4.4.2 Ensembl自动注释结果与人工注释结果比较
                                                                                                                        • 思考题
                                                                                                                        • 5 分子系统发生分析
                                                                                                                          • 5.1 分子水平的进化介绍
                                                                                                                            • 5.1.1 问题的历史起源
                                                                                                                              • 5.1.2 分子钟
                                                                                                                              • 5.2 基本概念
                                                                                                                                • 5.2.1 系统发生树的基本概念
                                                                                                                                  • 5.2.2 直系同源和旁系同源
                                                                                                                                  • 5.3 分子系统发生树的构建
                                                                                                                                    • 5.3.1 选择可供分析的序列
                                                                                                                                      • 5.3.2 多序列比对
                                                                                                                                        • 5.3.3 构建系统发生树
                                                                                                                                          • 5.3.4 方法的选取
                                                                                                                                            • 5.3.5 常用分析软件
                                                                                                                                            • 思考题
                                                                                                                                            • 6 蛋白质结构
                                                                                                                                              • 6.1 蛋白质结构
                                                                                                                                                • 6.2 蛋白质结构数据库和结构可视化
                                                                                                                                                  • 6.2.1 PDB数据库
                                                                                                                                                    • 6.2.2 蛋白质结构家族分类数据库
                                                                                                                                                      • 6.2.3 蛋白质结构的可视化
                                                                                                                                                      • 6.3 蛋白质结构分析
                                                                                                                                                        • 6.3.1 蛋白质结构比对
                                                                                                                                                          • 6.3.2 结构模型品质的分析
                                                                                                                                                            • 6.3.3 蛋白质内部相互作用分析
                                                                                                                                                              • 6.3.4 溶剂可接近表面的计算及分析
                                                                                                                                                                • 6.3.5 功能位点的分析
                                                                                                                                                                • 6.4 蛋白质结构预测
                                                                                                                                                                  • 6.4.1 蛋白质结构比较建模
                                                                                                                                                                    • 6.4.2 蛋白质结构从头预测方法
                                                                                                                                                                      • 6.4.3 二级结构预测
                                                                                                                                                                        • 6.4.4 结构预测的策略
                                                                                                                                                                        • 思考题
                                                                                                                                                                        • 7 蛋白质序列分析与功能预测
                                                                                                                                                                          • 7.1 引言
                                                                                                                                                                            • 7.2 功能描述
                                                                                                                                                                              • 7.2.1 基因本体
                                                                                                                                                                                • 7.2.2 利用GO术语的功能注释
                                                                                                                                                                                • 7.3 基于序列相似性的功能预测
                                                                                                                                                                                  • 7.3.1 基本预测方法
                                                                                                                                                                                    • 7.3.2 分析与讨论
                                                                                                                                                                                      • 7.3.3 蛋白质家族与序列的相似性聚类
                                                                                                                                                                                      • 7.4 基于蛋白质信号的功能预测
                                                                                                                                                                                        • 7.4.1 蛋白质信号
                                                                                                                                                                                          • 7.4.2 信号的描述
                                                                                                                                                                                            • 7.4.3 蛋白质模体、结构域和家族数据库
                                                                                                                                                                                              • 7.4.4 分析与讨论
                                                                                                                                                                                              • 7.5 基于蛋白质序列特征的功能预测
                                                                                                                                                                                                • 7.5.1 序列的理化性质
                                                                                                                                                                                                  • 7.5.2 跨膜与卷曲螺旋分析
                                                                                                                                                                                                    • 7.5.3 蛋白质翻译后修饰分析
                                                                                                                                                                                                      • 7.5.4 亚细胞定位预测
                                                                                                                                                                                                        • 7.5.5 基于序列特征的蛋白质分子功能预测
                                                                                                                                                                                                        • 7.6 功能预测的其他思路
                                                                                                                                                                                                          • 思考题
                                                                                                                                                                                                          • 8 微阵列数据分析
                                                                                                                                                                                                            • 8.1 微阵列
                                                                                                                                                                                                              • 8.1.1 微阵列实验过程
                                                                                                                                                                                                                • 8.1.2 微阵列制备
                                                                                                                                                                                                                  • 8.1.3 杂交方式
                                                                                                                                                                                                                    • 8.1.4 图像分析
                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.5 数据标准化
                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.6 基因表达矩阵
                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.7 基因表达数据分析
                                                                                                                                                                                                                          • 8.2 数据预处理
                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.1 全局归一化
                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.2 散点分析
                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.3 数据全局归一化中的局部归一化
                                                                                                                                                                                                                                • 8.3 差异表达基因的检测
                                                                                                                                                                                                                                  • 8.3.1 基本检验方法
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3.2 分析实例
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.3 疾病基因表达谱差异分析
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.4 微阵列数据的分类分析方法
                                                                                                                                                                                                                                        • 8.4.1 聚类分析
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.4.2 分类分析
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.5 构建基因调控网络
                                                                                                                                                                                                                                            • 8.5.1 基因调控网络的简单例子
                                                                                                                                                                                                                                              • 8.5.2 微分方程模型
                                                                                                                                                                                                                                                • 8.5.3 布尔网络模型
                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.5.4 贝叶斯网络模型
                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.6 微阵列数据与分析软件
                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.6.1 数据交换标准
                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.6.2 微阵列数据库
                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.6.3 微阵列数据分析流程
                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.6.4 微阵列数据分析工具
                                                                                                                                                                                                                                                          • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                          • 9 蛋白质组数据分析
                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.1 二维凝胶电泳数据分析
                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.1.1 二维凝胶电泳原理
                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.1.2 二维凝胶电泳数据及其应用
                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2 蛋白质质谱数据分析
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.2.1 质谱技术
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.2.2 蛋白质的质谱分析
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3 蛋白质互作生物信息学
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.3.1 亲和层析和质谱
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.3.2 酵母双杂交系统
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.3.3 蛋白质-蛋白质互作预测
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.3.4 蛋白质相互作用数据库
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.4 分析细胞通路的生物信息学方法
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10 疾病相关研究
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.1 疾病基因相关研究的概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.2 疾病相关的数据资源
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.1 人类在线孟德尔遗传数据库
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.2 遗传关联数据库
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.2.3 人类基因突变数据库
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.2.4 癌症数据库
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.2.5 单核苷酸多态性数据库
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3 疾病基因发现
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11 SNP芯片及深度测序数据分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.1 SNP简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.2 结构变异
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.3 SNP实验简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.3.1 Illumina芯片
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.3.2 Affymetrix芯片
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.4 深度测序技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.5 序列数据基本格式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.5.1 FASTQ
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.5.2 SAM和BAM
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.5.3 BED
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.5.4 VCF
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.6 实例数据分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.6.1 利用深度测序发现SNV
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.6.2 利用SNP芯片检测拷贝数变异
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考书目
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      课程网址: null

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