生物信息学札记 第三版 PDF 文档

Question

我们处在一个激动人心的时代——基因组时代。科学的进步已使人类可以窥探生命的秘密，甚至包括人类自身。人类基因组在世纪之交被人类自己破译了。这部由 30 亿个字符组成的人类遗传密码本已活生生地摆在了我们面前。于此同时，来自其它生物的基因组信息源源不断从自动测序仪中涌出，堆集如山，浩如烟海。这些海量的生物信息是用特殊的“遗传语言”——DNA 的四个碱基字符(A、T、G 和 C) 和蛋白质的 20个氨基酸字符(A、R、N、D、C、Q、E、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y 和 V)——写成。

第一章 生物信息学通论
第一节 生物信息与生物信息学
一、迅速膨胀的生物信息
二、生物信息学的概念
第二节 生物信息学发展简史
第三节 基因组时代：生物信息学的应用与展望
第二章 分子数据库
第一节 初级数据库
一、DNA 数据库
二、基因组数据库
三、蛋白质序列数据库
四、蛋白质结构数据库
第二节 初级序列数据的注释
第三节 数据库信息检索系统
第四节 数据库的冗余与偏误
第五节 向数据库发送序列数据及其它
第三章 序列分析与比较
第一节 序列组成和单一序列分析
一、碱基组成
二、碱基相邻频率
三、同向重复序列分析
四、DNA 序列的几何学分析——Z 曲线
第二节 序列联配
一、Needleman-Wunsch 算法
二、Smith-Waterman 算法
三、序列相似性统计特征
1、二进制值或标准比值（Bit Score）；2、P 值（P-value）；3、
BLAST 和 FASTA 的 数 据 库 搜 索 策 略 ； 4、空 位 列 线（gapped
alignment）的统计问题；5、边际效应（edge effect）；6、替换矩
阵的选择；7、空位罚值（gap penalties）
四、替换矩阵
1、替换矩阵的一般原理；2、PAM 氨基酸替换矩阵；3、BLOSUM
氨基酸替换矩阵；4、DNA 替换矩阵
五、多序列联配
第三节 数据库搜索引擎——BLAST 和 FASTA 应用
一、数据之海与一叶轻舟
二、BLAST：核酸数据库搜索
1、BLAST 实 战 操 作（1）； 2、BLAST 的 检 索 报 告 ； 3、BLAST 选
项；4、BLAST 实战操作（2）
三、BLAST：蛋白质数据库搜索
四、FASTA：另一种搜索策略
1、FASTA 选项；2、FASTA 实战操作及其检索报告
第四节 寡核苷酸设计
一、寡核苷酸设计
1、引物设计；2、用于检测相关基因的简并探针
第四章 基因组测序与分析
第一节 DNA 测序与序列片段的拼接
一、DNA 测序的一般方法
1、DNA 测序的基本原理；2、双脱氧测序法（Sanger 法）；3、化
学测序法（Maxam-Gilbert 法）；4、荧光自动测序仪
二、DNA 片段测序策略
1、从遗传图谱、物理图谱到基因组序列图谱；2、鸟枪测序法
（shotgun sequencing）；3、引物 步查法（primer walking）； 4、
限 制 性 酶 切 - 亚 克 隆 法（restriction endonuclease digestion and
subcloning）
三、基因组测序策略
四、序列片段的拼接方法
五、EST 测序
第二节 基因组注释：基因区域的预测
一、从序列中寻找基因
1、基因及基因区域预测；2、发现基因的一般过程；3、解读序列
（making sense of the sequence）
二、最长 ORF 法等：基于编码区特性
三、序列相似性比较法
四、隐马尔可夫模型（HMM）
五、神经网络
六、RNA 二级结构预测
第三节 基因组分析
一、基因组分析：生物信息学发展的“史记”
二、比较基因组学
第四节 基因组分析举例：水稻基因组分析
一、现代的二倍体，古老的多倍体
二、最小的核基因组：基因组在扩增还是在缩小？
三、籼粳稻分化时间比原来估计的要迟得多
四、水稻高 GC 含量基因的进化机制
五、水稻小 RNA 可能是驯化和育种选择的靶基因
第五章 分子进化
第一节 系统树及其它
一、系统树
二、遗传模型和序列距离
三、分子进化与系统发育分析软件
第二节 距离矩阵法
一、平均连接聚类法（UPGMA 法）
二、Fitch-Margoliash 算法
三、邻接法
第三节 简约法
第四节 似然法
一、DNA 序列的似然模型
二、两条序列的系统树
三、多条序列的系统树
四、对系统树 Bootstrap 抽样
第六章 蛋白质结构与功能预测
第一节 蛋白质功能预测
一、根据序列预测功能的一般过程
二、通过比对数据库相似序列确定功能
三、序列特性：疏水性、螺旋等
四、通过比对模序数据库等确定功能
第二节 蛋白质结构预测
一、蛋白质结构及其数据库
二、二级结构预测
三、三级结构预测
第三节 计算机药物辅助设计
第七章 内源非编码小 RNA 分析
第一节 miRNA 的主要特征及计算识别
一、miRNA 的主要特征
二、miRNA 的计算识别
三、miRNA 靶基因预测
第二节 ta-siRNAs 等的计算识别
一、ta-siRNAs 的主要特征
二、ta-siRNAs 的计算识别
三、起源于 NATs 的 siRNA
四、siRNA 靶基因预测
第三节 小 RNA 进化分析
一、小 RNA 进化研究概况
二、水稻小 RNA 的进化分析
三、水稻 miRNA 位点遗传多样性与驯化选择研究
第四节 小 RNA 相关数据库
一、miRBase 数据库
二、siRNA 数据库
三、CSRDB 和 ASRP
四、Gene Expression Omnibus (GEO)
第八章 遗传多态性及正向选择检测
第一节 群体遗传多态性估算
一、影响群体遗传多样性的因素
二、等位基因频率
三、DNA 多态性
第二节 正向选择的统计检验
一、自然选择的分类
二、中性检验
三、全基因组扫描及假阳性
四、研究案例
附录：
生物信息学常用词汇与代码
生物信息学主要英文术语及释义
与核苷酸和蛋白质序列相关的特征关键词表
核苷酸和氨基酸代码
主要分子生物信息数据库
参见《Nucleic Acids Research》(网址) 每年一月出版的数据库专刊（其
中 2010 年列表）
生物信息学主要分析软件
参见《Nucleic Acids Research》(网址) 每年七月出版的生物信息学软件
专刊（其中 2009 年列表）

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