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第1章　分子生物学和生物化学1

目录1

1.1　遗传物质2

1.1.1 核苷酸2

1.1.2　取向2

1.1.3　碱基配对3

1.1.4　分子生物学的中心法则5

1.2　基因结构和遗传信息6

1.2.1　启动子序列6

1.2.2　遗传密码7

1.2.3　开放阅读框9

1.2.4 内含子和外显子9

1.3　蛋白质的结构与功能11

1.3.2　二级、三级和四级结构12

1.3.1 一级结构12

1.4　化学键的本质14

1.4.1 原子结构15

1.4.2　化合价15

1.4.3 电负性16

1.4.4　亲水性与疏水性16

1.5　分子生物学工具17

1.5.1　限制性酶消化17

1.5.2　凝胶电泳18

1.5.3　印迹和杂交19

1.5.4　克隆19

1.5.5　聚合酶链式反应21

1.5.6　DNA测序22

1.6.1 C值悖论23

1.6　基因组信息23

1.6.2　复性动力学24

本章总结25

阅读资料25

问题26

第2章　数据库搜索与两两比对28

2.1 点阵图29

2.2　简单比对30

2.3 空位31

2.3.1　简单空位罚分31

2.3.2　起始罚分与长度罚分32

2.4　打分矩阵32

2.5　动态规划：Needleman和Wunsch算法35

2.6.1　准全局比对39

2.6　全局比对与局部比对39

2.6.2　Smith-Waterman算法40

2.7　数据库搜索42

2.7.1　BLAST及其家族42

2.7.2　FASTA及其相关算法43

2.7.3 数据库搜索的比对得分与统计显著性44

2.8　多重序列比对45

本章总结46

阅读资料46

问题47

第3章　替换模式49

3.1　基因内的替换模式50

3.1.1　突变率50

3.1.2　功能约束51

3.1.3　同义和异义替换52

3.1.4　插入删除和伪基因53

3.1.6 固定54

3.1.5　替换和突变54

3.2　估算替换数目56

3.2.1　Jukes-Cantor模型56

3.2.2　转换和颠换57

3.2.3　Kimura的双参数模型57

3.2.4　多参数模型58

3.2.5 蛋白质序列间的替换59

3.3　基因间进化率的变化60

3.4 分子时钟61

3.4.1　相对速率检测62

3.4.2　家系中变异率变化的原因63

3.5　细胞器的进化63

本章总结63

阅读资料64

问题65

第4章　基于距离的系统发生分析66

4.1　分子系统发生学的历史67

4.2　分子系统发生分析的优点68

4.3　系统发生树69

4.3.1 重建系统发生树的术语69

4.3.2　有根树和无根树70

4.3.3　基因树和物种树71

4.3.4　特征和距离数据72

4.4　距离矩阵法73

4.4.1　非加权组平均法（UPGMA）73

4.4.2　分支长度的估计75

4.4.3　距离变换法76

4.4.4　近邻关系法78

4.5　最大似然法79

4.4.5　邻近归并法79

4.6　多重序列比对80

本章总结80

阅读资料81

司题81

第5章　基于特征的系统发生分析83

5.1 简约法84

5.1.1　信息位点和非信息位点84

5.1.2　无权简约法87

5.1.3　加权简约法88

5.2　推断出的祖先序列89

5.3　快速搜索策略89

5.3.1　分支约束法89

5.3.2 启发式搜索91

5.4 一致树92

5.5.1 自举检验93

5.5 树的置信度93

5.5.2 参数检验94

5.6 各种系统发生分析方法的比较95

5.7 分子系统发生分析95

5.7.1 生命之树96

5.7.2 人类起源97

本章总结97

阅读资料97

问题98

第6章 基因组学和基因识别100

6.1 原核基因组101

6.2 原核基因结构103

6.2.1 启动子元件103

6.2.2 开放阅读框106

6.2.3 假想翻译106

6.2.4 终止序列107

6.3 原核基因组中的GC含量108

6.4 原核基因密度108

6.5 真核生物基因组109

6.6 真核生物基因结构110

6.6.1 启动子元件111

6.6.2 调控蛋白结合位点113

6.7 开放阅读框114

6.7.1 内含子和外显子114

6.7.2 可变剪接116

6.8 真核基因组中的GC含量117

6.8.1 CpG岛118

6.8.2 等值区120

6.8.3 密码子使用偏性121

6.9.1 cDNAs和ESTs122

6.9 基因表达122

6.9.2 基因表达的串行分析124

6.9.3 微阵列124

6.10　转座126

6.11　重复元件126

6.12　真核基因密度128

本章总结128

阅读资料129

问题130

第7章　蛋白质和RNA结构预测132

7.1 氨基酸133

7.2　多肽的组成136

7.3 二级结构137

7.3.1 骨架的柔性，Ф和Ψ137

7.3.2　预测的准确度138

7.3.3　Chou-Fasman和GOR方法139

7.4　三级结构和四级结构141

7.4.1 疏水性142

7.4.2　二硫键142

7.4.3　活性结构与最稳定的结构143

7.5　蛋白折叠建模算法143

7.5.1 网格模型144

7.5.2　去网格模型146

7.5.3　能量函数和优化147

7.6 结构预测149

7.6.1 比较建模149

7.6.2　线索法：反向蛋白折叠150

7.7　预测RNA二级结构151

本章总结152

阅读资料153

问题154

第8章　蛋白质组学155

8.1 从基因组到蛋白质组156

8.2　蛋白质分类157

8.2.1　酶的命名157

8.2.2　家族和超家族158

8.2.3　折叠159

8.3　实验技术159

8.3.1　二维凝胶电泳159

8.3.2　质谱分析160

8.3.3 蛋白质微阵列161

8.4　抑制剂和药物设计162

8.5 配体筛选163

8.5.1 配体对接163

8.5.2　数据库筛选164

8.6　X射线晶体结构166

8.7　核磁共振结构169

8.8　经验方法和预测技术170

8.9　翻译后修饰的预测171

8.9.1 蛋白质分类171

8.9.2　蛋白酶剪切173

8.9.3　糖基化173

8.9.4　磷酸化174

本章总结175

阅读资料175

问题176

附录A　计算机编程和数据结构的简介178

A.1 建立和执行计算机程序179

A.2　变量和值180

A.2.1　数据类型180

A.2.2　基本运算181

A.3　程序控制182

A.3.1 语句和程序块182

A.3.2　条件执行183

A.3.3 循环186

A.4　可读性188

A.4.1 结构化编程188

A.4.2　注释189

A.4.3　描述性变量名190

A.5　数据结构190

A.5.1 数组190

A.5.2 哈希表192

A.5.3 串的操作192

A.6　子程序和函数194

A.7　输入和输出199

A.8　正则表达式201

A.9 下一步怎么办202

阅读资料203

问题204

附录B　酶动力学205

B.1　酶是生物催化剂206

B.2　Henri-Michaelis-Menten方程207

B.2.1 Vmax和Km208

B.2.2 直接作图法209

B.2.3 Lineweaver-Burk双倒数作图法211

B.2.4 Eadie-Hofstee作图法211

B.3 简单抑制系统212

B.3.1 竞争性抑制作用212

B.3.2　非竞争性抑制作用213

B.3.3 不可逆性抑制作用214

问题215

B.3.4　pH和温度对酶促反应速度的影响215

阅读资料215

附录C　PERL程序举例216

例1：假想翻译217

例2：点阵图219

例3：相对速率测试223

例4：UPGMA224

例5：共同的祖先227

例6：剪接点识别232

例7：疏水性计算——2D-HP模型235

例8：原子的空间密度计算240

例9：酶动力学——线性回归243

词汇表246

部分问题的答案287