生物信息学应用技术

第1章信息学与生物信息学技术

1.1信号、信息、密码与生物信息学技术

1.2生物信息学技术特点

1.2.1生物信息的储存与传递

1.2.2生物信息传递的密码子

1.2.3信息和密码的层次性

1.2.4信息传递中的“非等价”与多义表达

1.2.5内含子、重复序列与DNA多态性

1.2.6基因突变和中性突变理论

1.3生物系统的复杂性和生物信息学技术研究的局限性

第2章生物信息数据

2.1核酸的序列与表示方式

2.2蛋白质的序列与表示方式

2.3生物信息数据的存储格式

2.3.1序列最简单注释的FASTA格式

2.3.2序列详细注释的GenBank格式

2.3.3序列详细注释的EMBL格式

2.4生物大分子结构数据的存储格式

第3章生物信息数据库

3.1生物信息数据库概述

3.1.1数据库

3.1.2生物信息数据库

3.1.3生物信息数据库分类及发展方向

3.2核酸序列数据库

3.2.1核酸序列基本数据库

3.2.2核酸序列二级数据库

3.3蛋白质序列数据库

3.3.1蛋白质序列基本数据库

3.3.2蛋白质序列二级数据库

3.4生物大分子结构数据库

3.4.1生物大分子结构基本数据库

3.4.2蛋白质结构二级数据库

第4章生物信息的检索及策略

4.1生物信息检索及概述

4.1.1信息检索概念

4.1.2检索系统的类型

4.1.3生物检索系统

4.1.4信息检索策略

4.2NCBI数据库检索系统Enterz

4.2.1美国国家生物技术信息中心NCBI

4.2.2NCBI数据库

4.2.3Enterz简介

4.2.4Enterz系统检索规则与策略

4.2.5Enterz检索策略的定制

4.3EBI的数据库检索策略系统SRS

第5章序列的分析与相似性搜索

5.1序列分析与相似性搜索概述

5.2序列比对

5.2.1序列比对的原理

5.2.2记分规则

5.2.3序列比对算法

5.2.4多序列比对算法

5.3基于相似性分析的数据库搜索

5.3.1局域比对搜索工具BLAST

5.3.2BLAST的检索程序与功能

5.4序列分析软件

5.4.1本地机上进行序列的简单分析

5.4.2利用序列相似性搜索对蛋白质序列的功能注释与分析

第6章系统发育分析与分子进化

6.1生物分类与系统分析概述

6.1.1生物分类系统

6.1.2系统发育分类学

6.1.3生物进行过程

6.1.4系统发育进行树：进行关系的表示方法

6.1.5系统进化的分析方法

6.1.6分子进化与中性学说

6.1.7分子进化研究的重要意义

6.2分子进化分析的方法与流程

6.2.1系统学的建树方法

6.2.2建树算法比较

6.2.3分子进化分析的流程

6.3分子进化树分析软件

6.3.1多序列比对软件

6.3.2进化分析软件

6.3.3树结构显示软件

6.4系统发育分析／分子进化分析示例

6.4.1基于细胞色素c氨基酸序列的真核生物系统发育分析

6.4.2基于12SrRNA基因序列的鹳形目鸟类系统发育分析

6.5NCBI上的系统分类

6.5.1NCBI的系统分类数据库

6.5.2NCBI的分类浏览器

6.6进化分析所涉及的13种鹳形目鸟类的形态分类简介

第7章生物大分子三维结构的可视化分析

7.1分子三维结构可视化概述

7.1.1分子结构模型的建立

7.1.2模型可视化的建立方法

7.2分子结构的显示模型

7.2.1小分子的显示模型

7.2.2生物大分子的结构显示模型

7.2.3生物大分子的分子表面模型

7.2.4光影效果及分辨率

7.3生物大分子结构数据文件的获取

7.3.1生物大分子结构数据的浏览

7.3.2结构数据文件的检索与下载

7.4生物大分子三维结构的可视化分析软件

7.4.1RasMol软件

7.4.2VMD软件

7.4.3PyMOL软件

第8章同源模建及分子动力学模拟分析

8.1生物大分子立体结构研究概述

8.1.1生物大分子结构确定方法

8.1.2蛋白质结构的同源模建

8.1.3同源模建的基本步骤

8.2细胞色素c蛋白的同源模建

8.2.1利用SWISS-MODEL服务器进行同源模建

8.2.2模建结构的输出与分析

8.2.3利用SWISSPDBViewer软件比对分析目标与模板结构

8.3分子动力学模拟

8.3.1分子动力学简述

8.3.2分子动力学模拟的重要性

8.3.3分子动力学模拟的基本概念

8.3.4分子动力学模拟软件

8.3.5利用NAMD进行分子动力学模拟与分析

第9章Origin数据分析与图表绘制软件

9.1软件概述

9.1.1软件界面

9.1.2菜单栏

9.2数据管理

9.2.1数据的输入

9.2.2数据计算与格式设定

9.3图表的绘制

9.3.1数据工具栏

9.3.2二维图表的绘制

9.3.3图表的编辑与修饰

9.3.4多图层图表的绘制

9.3.5图表中多个坐标轴的创建

9.3.6三维图表的绘制

9.4数据分析与非线性拟合

9.4.1实验数据的统计分析

9.4.2图表中数据误差分布的标注

9.4.3实验数据的曲线拟合分析

第10章ReferenceManoger参考文献管理软件

10.1软件概述

10.1.1RM主要功能

10.1.2在线帮助

10.1.3数据库的容量

10.1.4参考文献的类型

10.2RM数据库的浏览与编辑

10.2.1打开Sample数据库

10.2.2自定义参考文献的列表显示

10.2.3数据库间参考文献的操作

10.3RM数据库的建立

10.3.1互联网文献数据库的检索输入

10.3.2参考文献的批量输入

10.3.3文献记录的插入与编辑

10.3.4拼写检查与文献校对

10.4数据库的检索

10.4.1检索策略的建立

10.4.2检索流程

10.5同义词组的管理与使用

10.5.1词组的编辑

10.5.2同义词的建立

10.5.3期刊杂志列表的复制

10.5.4利用同义词组检索参考文献

10.6在字处理程序中建立参考文献列表目录

10.6.1Word字处理程序中的RM工具栏

10.6.2利用RM在论文写作中引用文献

10.6.3参考文献引用及列表格式的生成

参考文献

　　本书以生物化学或分子生物学中的经典实例为素材，使得生物信息学不再仅仅是“枯燥”的计算机问题，而是最熟悉不过的生物学问题；用“stepbystep”式的工具软件操作流程使得相关软件的使用简明易学；只通过一个案例，即可了解生物大分子三维结构图像显示与分析技术；此外，本书还详细介绍了“Origiil”和“ReferenceManager”软件，详解数据处理和文献分析技术。　　本书从生物大分子转化成生物数据(残基序列、原子坐标等)过程开始，介绍了生物信息数据及其存放的格式、数据库的分析工具与检索策略；结合当前生物信息学技术发展趋势，全书被按照序列→结构→动力学→功能的思路进行组织，为读者认识与分析生物学规律提供新的思路；背景、原理、方法和分析操作相结合，是一本实用的生物信息学实验手册与操作指南。　　本书取材精当，讲述简明，面向生命科学各专业及部分基础医学的读者，可供广大生物信息学入门及提高的读者参考使用。