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第1章　什么是生物信息学1

1.1　生物信息学的起源和特点1

1.2　生物信息学内涵1

1.2.1　生物信息学的科学基础1

1.2.2　生物信息学的意义1

1.2.3　生物信息学的研究内容2

1.3　生物信息学的研究现状和趋势4

1.4　生物信息学的学习和实践6

1.4.1　对生物信息学学科的定位6

1.4.2　对教学需求的定位7

1.4.5　生物信息学的教学方法8

1.4.4　生物信息学的教材8

1.4.3　教学策略的定位8

思考与练习9

参考文献9

第2章　计算机技术11

2.1　互联网的应用11

2.2　软件的获得和使用12

2.2.1　InsightⅡ12

2.2.2　GCG Wisconsin Package13

2.2.3　SeqStore13

2.3　编制特定的应用程序14

2.4　数据管理15

2.4.2　数据库体系结构16

2.4.1　数据库基本概念16

2.4.3　关系数据库18

2.4.4　数据库的保护18

思考与练习19

参考文献19

第3章　核酸序列分析20

3.1　核酸序列数据库20

3.1.1　GenBank数据库20

3.1.2　EMBL数据库23

3.2.1　序列比对工具24

3.2　序列数据库检索24

3.1.4　NDB数据库24

3.1.3　DDBJ数据库24

3.2.2　Entrez数据库查询系统27

3.2.3　SRS数据库查询系统29

3.2.4　MEDLINE文献检索工具31

3.3　核酸二级数据库33

3.3.1　真核生物启动子数据库33

3.3.2　基因调控转录因子数据库34

3.3.3　单核苷酸多态性数据库35

思考与练习35

参考文献36

4.1　蛋白质序列数据库37

4.1.1 SWISS-PROT37

第4章　蛋白质序列分析37

4.1.2　PIR-PSD39

4.1.3　NRL-3D数据库40

4.1.4　OWL数据库40

4.2　蛋白质结构数据库40

4.2.1　PDB40

4.2.2　SCOP42

4.2.3　CATH43

4.3　蛋白质序列二级数据库43

4.3.1　蛋白质功能位点数据库43

4.3.2　蛋白质序列指纹图谱数据库44

4.3.5　酶数据库45

4.3.3　蛋白质序列模块数据库45

4.3.4　蛋白质序列家族数据库45

4.3.6 变剪接数据库46

4.3.7　构象参数数据库47

4.3.8　蛋白质家族数据库47

4.3.9　同源蛋白质数据库47

思考与练习47

参考文献47

第5章　基因组数据库48

5.1　人类基因组数据库48

5.2 在线人类孟德尔遗传信息数据库49

5.3　线虫基因组数据库49

5.4　酵母基因组数据库50

5.5.1 大肠杆菌K12基因组数据库51

5.5　其他基因组数据库51

5.5.2　果蝇基因组数据库52

5.5.3　玉米基因组数据库52

5.5.4　京都基因和基因组百科全书52

思考与练习53

参考文献53

第6章　统计学基础54

6.1　统计推断54

6.1.1　抽样分布54

6.1.2　假设检验的基本方法55

6.1.3 正态总体的假设检验56

6.2.1　单因素方差分析59

6.2　方差分析59

6.2.2　双因素方差分析62

6.3　回归分析65

6.3.1　一元线性回归65

6.3.2　a,b的最小二估计66

6.3.3　相关性检验67

思考与练习69

参考文献69

第7章　模式识别方法70

7.1　遗传算法70

7.1.1　遗传算法概要70

7.1.2　遗传算法的运算过程71

7.1.3　遗传算法的特点72

7.1.4　遗传算法的应用73

7.2　人工神经网络74

7.2.1　神经网络定义74

7.2.2　神经网络基本原理74

7.2.3　神经网络应用76

7.3　支持向量机76

7.3.1　统计学习理论的核心内容77

7.3.2　支持向量机78

7.3.3　核函数79

7.3.4　支持向量机的应用79

7.3.5　SVM的不足79

参考文献80

思考与练习80

第8章　分子模拟81

8.1　分子模型可视化81

8.1.1　结构模型81

8.1.2　生物大分子模型82

8.1.3　分子属性的可视化83

8.2　分子力场83

8.2.1　基本原理83

8.2.2　内坐标84

8.2.3　经验势函数力场84

8.2.4　部分分子力场简介85

8.3.1　蒙特卡罗方法基础88

8.3　蒙特卡罗方法88

8.3.2　蒙特卡罗模拟算法91

8.4　分子动力学方法93

8.4.1　基本原理94

8.4.2　数值算法95

思考与练习96

参考文献96

第9章 结构和功能预测97

9.1　蛋白质结构预测97

9.1.1　蛋白质结构的一般概念97

9.1.2　从头预测方法98

9.1.3　基于知识的蛋白质结构预测99

9.1.4　正误构象的判断101

9.2　RNA的二级结构预测102

9.2.1　独立碱基对103

9.2.2　有环结构104

9.2.3　提高内环计算效率106

9.3　基因预测106

9.3.1 核酸序列预测与鉴定的步骤106

9.3.2　屏蔽重复序列107

9.3.3　开放读框的识别107

9.3.4　CpG岛108

9.3.5　基因编码区的预测108

9.3.6　基因序列的从头分析108

9.4.1　直接药物设计109

9.4　计算机辅助药物设计109

9.4.2　间接药物设计111

9.4.3　组合化学与药物设计相结合114

9.4.4　抗SARS冠状病毒药物的设计114

思考与练习116

参考文献116

第10章　脯氨酸的生物信息学研究117

10.1　脯氨酸肽键的构象117

10.2　基于神经网络的脯氨酸肽键构象的筛选的研究119

10.2.1　材料与方法119

10.2.2　测试结果120

10.2.3　分析与讨论123

10.3　基于支持向量机的脯氨酸肽键构象预测方法的研究124

10.3.1　材料与方法124

10.3.2　结果125

10.3.3　讨论127

10.4 多聚脯氨酸-Ⅱ型的预测方法的研究128

10.4.1　材料与方法128

10.4.2　结果130

10.4.3　讨论133

参考文献134

第11章 蛋白质二硫键的生物信息学研究137

11.1　蛋白质二硫键研究概述137

11.1.1　大肠杆菌二硫键的形成137

11.1.2　真核生物二硫键的形成139

11.1.3　二硫键形成预测140

11.1.4 半胱氨酸氧化还原状态预测140

11.1.5　二硫键连接模式预测141

11.2　二硫键序列分布特征分析142

11.2.1　材料与方法143

11.2.2　结果与讨论143

11.3　大肠杆菌二硫键形成与基因密码子关联性分析149

11.3.1 影响同义密码子用语的因素150

11.3.2　材料与方法151

11.3.3　结果与讨论152

参考文献155

12.1.1　材料与方法158

12.1 不同界α-淀粉酶氨基酸差别158

第12章　α-淀粉酶的生物信息学研究158

12.1.2　结果与分析160

12.2　α-淀粉酶氨基酸含量与其最适pH的关系165

12.2.1　材料与方法165

12.2.2　结果与分析165

12.3　α-淀粉酶最适pH的相关二肽和特征二肽169

12.3.1　材料与方法170

12.3.2　结果与分析170

12.4 直链淀粉的分子动力学模拟172

12.4.1　计算参数的设定173

12.4.2　结果与讨论173

参考文献175