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第1章 绪论1

1.1 生物信息学的产生与发展2

1.2 生物信息学的研究目的与研究内容3

1.2.1 生物信息学研究目的3

1.2.2 生物信息学研究内容3

1.3 生物信息学在医学中的应用5

1.3.1 鉴定单基因疾病的关键致病基因6

1.3.2 研究人类复杂疾病的发生机理6

第2章 分子生物学数据库7

2.1 概述7

2.2 核酸序列数据库8

2.2.1 GenBank数据库8

2.2.2 欧洲核酸档案17

2.3 蛋白质序列数据库17

2.3.1 PIR数据库18

2.3.2 Swiss-Prot数据库19

2.3.3 UniProt数据库19

2.4 蛋白质结构数据库21

2.4.1 蛋白质结构数据库PDB21

2.4.2 蛋白质结构分类数据库SCOP23

2.4.3 蛋白质二级结构数据库DSSP25

2.5 其他分子生物学数据库26

第3章 序列比对29

3.1 序列比对基础29

3.1.1 序列比对的分类29

3.1.2 序列的相似性30

3.1.3 序列比对的打分矩阵33

3.1.4 序列比对的空位罚分41

3.2 双序列比对42

3.2.1 概述42

3.2.2 点阵法42

3.2.3 动态规划法44

3.2.4 BLAST算法51

3.3 多序列比对52

3.3.1 概述52

3.3.2 SP模型53

3.3.3 动态规划法54

3.3.4 星形比对算法55

3.3.5 CLUSTAL W算法56

第4章 核酸序列分析59

4.1 DNA序列信息分析59

4.1.1 DNA序列的基本信息60

4.1.2 DNA序列的特征信息63

4.2 基因组结构注释分析69

4.2.1 重复序列分析69

4.2.2 基因识别70

4.3 RNA序列分析74

4.3.1 mRNA可变剪接分析74

4.3.2 miRNA与靶基因预测分析78

第5章 基因组功能注释分析80

5.1 基因组注释的基础知识81

5.1.1 基因组的组装版本81

5.1.2 基因组的坐标系统82

5.1.3 基因组注释常用格式82

5.1.4 基因组坐标的逻辑运算模式87

5.2 基因组功能注释的准备工作89

5.2.1 基因组组装版本间的坐标转换89

5.2.2 常用格式间的转换91

5.2.3 基因组坐标的逻辑运算91

5.3 基因组功能的高级注释94

5.3.1 基因组变异位点的注释94

5.3.2 基因集富集分析98

5.3.3 制作序列标识100

5.3.4 基因组功能注释分析平台102

第6章 蛋白质序列信息分析105

6.1 蛋白质序列的基本信息分析106

6.1.1 蛋白质的氨基酸组成分析107

6.1.2 蛋白质的理化性质分析111

6.1.3 蛋白质的亲疏水性分析113

6.2 蛋白质序列的特征信息分析116

6.2.1 蛋白质的跨膜区分析116

6.2.2 蛋白质的信号肽分析119

6.2.3 蛋白质的卷曲螺旋分析122

6.3 蛋白质序列的功能信息分析126

6.3.1 基于蛋白质基序的功能分析126

6.3.2 蛋白质的结构域和功能位点分析129

6.3.3 基于蛋白质同源性的功能分析130

第7章 蛋白质结构分析135

7.1 蛋白质二级结构预测135

7.1.1 Chou-Fasman方法136

7.1.2 GOR（Garnier-Osguthorpe-Robson）方法138

7.1.3 PHD预测方法140

7.1.4 NNSSP预测方法144

7.1.5 多元预测方法145

7.2 蛋白质空间结构预测147

7.2.1 同源建模方法（homology modeling）147

7.2.2 串线法（threading）151

7.2.3 从头预测（ab initio）方法153

第8章 生物信息学与人类复杂疾病158

8.1 人类复杂疾病及其分子机理158

8.1.1 人类疾病及复杂疾病158

8.1.2 复杂疾病发生的分子机理160

8.2 复杂疾病的分子机理分析164

8.2.1 基因芯片技术及数据分析164

8.2.2 蛋白质组学和蛋白质表达分析168

8.2.3 转录调控的高通量分析171

8.2.4 高通量基因分型分析172

8.3 复杂疾病与生物分子网络174

8.3.1 典型的生物分子网络简介174

8.3.2 复杂生物分子网络的分析与构建178

参考文献180