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绪论 1

一、生物信息学的定义与内容 1

二、生物信息学的产生与发展 4

三、生物信息学的应用 5

四、生物信息学的学习方法 6

思考题 7

第一章　生物信息学的分子生物学基础 8

第一节　生物大分子 8

一、蛋白质 8

二、核酸 12

第二节　中心法则 16

一、DNA的复制 17

二、DNA到mRNA的转录 17

三、遗传密码 18

四、mRNA翻译为蛋白质 19

五、mRNA的反转录与cDNA 20

六、蛋白质的剪接 20

七、蛋白质的折叠 21

第三节　基因工程 21

一、限制性核酸内切酶 21

二、聚合酶链式反应 22

三、基因克隆 23

四、DNA测序方法 28

第四节　基因组和蛋白质组 29

一、基因组 29

二、蛋白质组 32

三、从基因组到蛋白质组 33

思考题 34

第二章　生物信息学的计算机基础 35

第一节　计算机网络与国际互联网 35

一、计算机网络 35

二、国际互联网 38

第二节　生物信息学编程基础 41

一、Perl语言 42

二、PHP语言 47

第三节　数据库管理与数据库技术 52

一、数据库管理 52

二、数据库技术 56

第四节　数据仓库与数据挖掘 59

一、数据仓库 59

二、数据挖掘 61

思考题 63

第三章　核酸序列分析 64

第一节　核酸序列分析的意义 64

第二节　算法和算法分析 65

一、序列分析模型 65

二、序列比对 68

第三节　序列分析的实际操作 81

一、DNA的碱基组成 81

二、限制性核酸内切酶酶切位点分析 81

三、DNA序列的数据库检索 83

四、基于ClustalX的多重序列比对 85

思考题 87

第四章　分子进化分析 88

第一节　分子进化概论 88

一、分子进化的基本概念 88

二、生物大分子进化的特点 91

第二节　分子进化学说与遗传模型 92

一、进化的分子钟 92

二、分子进化的中性学说 93

三、遗传模型和序列距离 94

第三节　分子系统树构建 95

一、距离矩阵法 96

二、其他方法 102

三、分子系统树构建方法的差异 103

第四节　系统树的统计分析与检验 104

一、树根的确定 104

二、枝长和物种分歧时间的估算 105

三、系统树的检验 108

第五节　应用示例 110

思考题 114

第五章　基因组分析 115

第一节　基因组学概论 115

一、基因组学 115

二、基因组研究概况 115

第二节　结构基因组学 119

一、基因组的测序原理 120

二、DNA分子标记技术 122

三、基因组作图 125

四、基因组结构中的多态性 131

第三节　功能基因组学 133

一、功能基因组学的研究策略和内容 133

二、功能基因组学的主要分析方法 134

第四节　比较基因组学 138

一、比较基因组学的基本原理 138

二、比较基因组学的主要研究方法 139

三、模式生物基因组的比较研究 142

第五节　基因预测 143

一、基因预测的方法 144

二、基因组的功能注释 147

三、基因预测分析的一般步骤 148

思考题 149

第六章　蛋白质组分析 150

第一节　蛋白质组学概论 150

一、蛋白质组学的概念 150

二、蛋白质组分析的必要性 151

三、蛋白质组分析的主要方法 152

四、蛋白质组分析的技术路线和主要支持技术 154

第二节　蛋白质组信息学 160

一、蛋白质组信息学概述 160

二、蛋白质功能分析 161

三、蛋白质翻译后修饰鉴定 164

四、蛋白质相互作用 165

第三节　蛋白质组学的应用 167

一、人类医学蛋白质组研究 167

二、模式生物蛋白质组研究 169

三、其他应用 170

思考题 170

第七章　生物芯片数据分析 171

第一节　生物芯片概述 171

一、生物芯片的概念 171

二、生物芯片的类型 172

第二节　生物芯片的制备 174

一、样品的制备 174

二、载体的选择及预处理 174

三、芯片的制备方法 175

四、点样后处理 177

第三节　生物芯片反应信号检测 177

一、生物芯片反应信号检测概述 177

二、基于荧光标记的生物芯片反应信号检测技术 178

三、基于光散射的生物芯片信号检测 181

四、化学发光检测技术 182

五、薄膜检测技术 182

六、电化学检测技术 183

第四节　生物芯片数据处理与分析 183

一、生物芯片扫描图像的处理与分析 184

二、数据的提取与分析 187

第五节　生物芯片应用 189

思考题 191

第八章　核酸与蛋白质结构预测 192

第一节　RNA二级结构预测 192

一、RNA的二级结构与功能 192

二、RNA二级结构预测 195

三、RNA二级结构预测实例 198

第二节　蛋白质结构预测 200

一、蛋白质二级结构预测 201

二、蛋白质三级结构预测 207

三、蛋白质跨膜区预测 211

思考题 215

第九章　生物信息学平台与工具软件 216

第一节　基于互联网的生物信息学平台 216

一、美国国立生物技术信息中心网站 216

二、欧洲分子生物学实验室网站 221

三、结构生物信息学合作研究实验室网站 224

四、其他生物信息学网络平台 227

第二节　生物信息平台的本地化 228

一、Windows环境下BLAST工具的本地化 228

二、Linux环境下BLAST工具的本地化 230

三、其他生物信息学平台的本地化策略 230

第三节　生物信息学工具软件 231

一、生物信息学集成工具软件包 231

二、序列分析软件 234

三、其他生物信息学工具软件 235

思考题 237

附录1 GenBank数据注释语 238

附录2　生物信息学常用数据库 241

附录3　生物信息学相关词汉英对照 249

附录4　生物信息学相关词英汉对照 257

参考文献 265