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第一章 信息学与生物信息1

1．1信息学1

1．1．1信息1

1．1．2信息的度量2

1．2生物信息4

1．2．1生物信息的基本特征——遗传密码4

1．2．2生命中信息的传递5

1．2．3密码子与氨基酸在概率上的相关性6

1．2．4第二遗传密码10

1．3生物进化与信息进化12

1．4生物信息学简介21

1．4．1生物信息学的产生21

1．4．2生物信息学的内容和特点22

1．4．3生物信息学的知识基础24

1．4．4生物信息学研究的现状及展望25

第二章 生物学实验及其计算分析28

2．1生物学研究的发展28

2．2生物学实验数据30

2．3生物学实验数据的数学统计31

2．4生物数据的大规模计算33

2．5生物信息的分析方法33

2．6在线计算35

第三章 基因组研究37

3．1人类基因组研究计划37

3．2基因组研究的进展概况45

3．3基因组作图策略48

3．4结构基因组学50

3．5功能基因组学51

3．6蛋白质组学57

3．7微生物基因组的研究62

3．8基因专利66

第四章 基因组水平的实验技术68

4．1DNA芯片技术68

4．1．1芯片技术的概念和应用原理68

4．1．2基因芯片的应用69

4．2质谱技术及其在大规模生物学分析中的应用70

4．2．1质谱技术主要特点和质谱仪的组成71

4．2．2生物质谱技术71

4．2．3生物分子的质谱分析73

4．2．4生物质谱数据库76

4．3基因差异表达分析77

4．3．1真核生物基因的差异表达77

4．3．1．1消减杂交法78

4．3．1．2抑制消减杂交法78

4．3．1．3mRNA差异显示法80

4．3．1．4代表性序列差别分析法86

4．3．2原核生物的差异显示87

4．3．3基因表达连续分析技术90

4．4分子标记91

第五章 因特网94

5．1因特网基础94

5．2电子邮件96

5．3文件传输和文件浏览98

5．3．1文件传输98

5．3．2文件浏览99

5．3．3信息查询100

第六章 生物学数据库102

6．1生物学数据库的构建102

6．2NCBI数据库的数据模型105

6．2．1NCBI数据模型的文献108

6．2．2NCBI数据模型的序列110

6．3主要的生物学数据库114

6．3．1GenBank序列数据库116

6．3．1．1一级和二级数据库117

6．3．1．2格式与内容117

6．3．2结构数据库121

6．3．2．1三维分子结构数据的一些概念122

6．3．2．2PDB——美国Brookhaven国家实验室蛋白质数据库123

6．3．2．3NCBI的分子建模数据库（MMDB）125

6．3．2．4结构信息的显示126

6．3．2．5结构的浏览127

6．3．3其他生物学数据库131

6．4染色体的物理图谱132

6．4．1物理图谱的制作132

6．4．2NCBI的基因组图谱134

6．4．3基因图谱137

6．4．4来源基因组图谱137

第七章 提交DNA序列到数据库140

7．1提交的内容142

7．2核苷酸序列的小规模提交144

7．3大规模提交147

7．3．1Sequin的功能147

7．3．2Sequin的数据模型148

7．3．3提交单个的序列149

7．3．4提交一个比对的序列集151

7．4提交EST数据153

7．5提交数据的更新153

7．6生物学数据库中心154

第八章 数据库在线分析155

8．1NCBI的电子邮件服务器156

8．2数据查询——Entrez检索157

8．2．1Entrez的电子邮件检索格式161

8．2．2WWW网站的Entrez在线检索172

8．3数据比对——BLAST相似性搜索174

8．3．1BLAST搜索的基础175

8．3．2PowerBLAST179

8．3．3BLAST相似性比对实例180

8．4FASTA183

第九章 生物信息学软件185

9．1生物信息学软件简介185

9．2OMIGA188

9．2．1OMIGA的功能简介190

9．2．2OMIGA示例191

9．3DNASIS200

9．4E/GCG206

9．5RNAStructure208

第十章 生物系统发生分析211

10．1分子进化211

10．2进化模型212

10．2．1建模和比对212

10．2．1．1数据比对的原理213

10．2．1．2取代模型214

10．2．1．3比对217

10．2．1．4提取数据集223

10．2．2系统发生进化树的建立224

10．2．2．1建树方法224

10．2．2．2进化树搜索229

10．2．2．3建立并搜索进化树的其他方法230

10．2．2．4确定树根230

10．2．3评估进化树和数据230

10．3系统发生分析软件234

10．3．1PHYLIP234

10．3．2ClustalW在线分析242

10．3．3PAUP243

10．3．4其他程序246

10．4全基因组的系统发生分析249

第十一章 基因表达序列预测与蛋白质结构预测252

11．1基因表达预测252

11．1．1开放阅读框架（ORFs）预测252

11．1．2多序列比对254

11．1．3基元和模型257

11．1．3．1数据库257

11．1．3．2搜索工具258

11．1．4全基因组序列分析259

11．2蛋白质的三维结构263

11．3基于DNA序列的蛋白质结构预测265

11．3．1遮蔽重复DNA265

11．3．2数据库搜索266

11．3．3密码子偏好的检测266

11．3．4探查DNA中的功能性位点267

11．3．5复合的基因语法分析268

11．3．6搜寻tRNA基因268

11．4基于蛋白质序列的蛋白质结构预测269

11．4．1蛋白质的模块性质269

11．4．2有关生物大分子的结构计算270

11．4．3基于组成的蛋白质结构预测271

11．4．4基于序列物理性质的蛋白质结构预测272

11．4．5蛋白质二级结构和折叠类型273

11．4．6蛋白质特殊结构或结构特征276

11．4．7蛋白质的三级结构278

第十二章 药物分子设计与生物信息学281

12．1药物分子设计中的一些基本概念282

12．1．1受体和配体282

12．1．2先导化合物283

12．1．3组合化学与化合物库283

12．1．4合理药物设计与计算机辅助药物设计283

12．1．5筛选途径和先导化合物的优化284

12．1．6新药开发的整个过程284

12．2基于结构和作用机理的药物设计284

12．2．1基于配体的药物设计286

12．2．1．1定量构效关系（QSAR）法286

12．2．1．2药效基团模型方法288

12．2．2基于受体的药物设计289

12．2．2．1分子可视化和建模技术289

12．2．2．2结构数据库分子的对接289

12．2．2．3片段组装先导物290

12．2．2．43D数据库方法291

12．2．2．5势能函数的简化292

12．2．3基于机理的药物设计292

12．3药物发现与生物信息学293

12．4药物分子设计中的生物信息学和化学信息学296

12．4．1生物大分子的结构信息的利用296

12．4．2化学信息——数据库及搜索方法297

12．4．2．1药效基团模型搜索297

12．4．2．2三维分子相似性数据库搜索297

12．4．3组合化学与高通量筛选300

12．5新药研究的发展方向302

12．6药物基因组学303

附录 基因组研究与生物信息学网址305