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第1章 信息学与生物信息学技术1

1.1 信号、信息、密码与生物信息学技术1

1.2 生物信息学技术的特点2

1.2.1 生物信息的储存与传递2

1.2.2 生物信息传递的密码子3

1.2.3 信息和密码的层次性4

1.2.4 信息传递中的“非等价”与多义表达5

1.2.5 内含子、重复序列与DNA多态性5

1.2.6 基因突变和中性突变理论6

1.3 生物系统的复杂性和生物信息学技术研究的局限性6

第2章 生物信息数据8

2.1 核酸的序列与表示方式9

2.2 蛋白质的序列与表示方式10

2.3 生物信息数据的存储格式11

2.3.1 序列最简单注释的FASTA格式11

2.3.2 序列详细注释的GenBank格式13

2.3.3 序列详细注释的EMBL格式18

2.4 生物大分子结构数据的存储格式19

第3章 生物信息数据库24

3.1 生物信息数据库概述24

3.1.1 数据库24

3.1.2 生物信息数据库24

3.1.3 生物信息数据库分类及发展方向26

3.2 核酸序列数据库28

3.2.1 核酸序列基本数据库28

3.2.2 核酸序列二级数据库29

3.3 蛋白质序列数据库30

3.3.1 蛋白质序列基本数据库30

3.3.2 蛋白质序列二级数据库34

3.4 生物大分子结构数据库42

3.4.1 生物大分子结构基本数据库43

3.4.2 蛋白质结构二级数据库44

第4章 生物信息的检索及策略48

4.1 生物信息检索概述48

4.1.1 信息检索的概念48

4.1.2 检索系统的类型48

4.1.3 生物信息检索系统48

4.1.4 信息检索策略49

4.2 NCBI数据库检索系统Entrez50

4.2.1 美国国家生物技术信息中心NCBI50

4.2.2 NCBI数据库51

4.2.3 Entrez简介52

4.2.4 Entrez系统检索规则与策略53

4.2.5 Entrez检索策略的定制55

4.3 EBI的数据库检索系统SRS67

第5章 序列的分析与相似性搜索68

5.1 序列分析与相似性搜索概述68

5.2 序列比对69

5.2.1 序列比对的原理69

5.2.2 记分规则70

5.2.3 序列比对算法72

5.2.4 多序列比对算法74

5.3 基于相似性分析的数据库搜索74

5.3.1 局域比对搜索工具BLAST74

5.3.2 BLAST的检索程序与功能75

5.4 序列分析软件76

5.4.1 本地机上进行序列的简单分析76

5.4.2 利用序列相似性搜索对蛋白质序列的功能注释与分析86

第6章 系统发育分析与分子进化97

6.1 生物分类与系统发育分析概述97

6.1.1 生物分类系统97

6.1.2 系统发育分类学97

6.1.3 生物进化过程98

6.1.4 系统发育进化树：进化关系的表示方法99

6.1.5 系统进化的分析方法100

6.1.6 分子进化与中性学说101

6.1.7 分子进化研究的重要意义104

6.2 分子进化分析的方法与流程105

6.2.1 系统学的建树方法105

6.2.2 建树算法比较107

6.2.3 分子进化分析的流程107

6.3 分子进化树分析软件108

6.3.1 多序列比对软件108

6.3.2 进化分析软件109

6.3.3 树结构显示软件109

6.4 系统发育分析／分子进化分析示例110

6.4.1 基于细胞色素c氨基酸序列的真核生物系统发育分析110

6.4.2 基于12S rRNA基因序列的鹳形目鸟类系统发育分析119

6.5 NCBI上的系统分类127

6.5.1 NCBI的系统分类数据库127

6.5.2 NCBI的分类浏览器128

6.6 进化分析所涉及的13种鹳形目鸟类的形态分类简介128

第7章 生物大分子三维结构的可视化分析133

7.1 分子三维结构可视化概述133

7.1.1 分子结构模型的建立133

7.1.2 模型可视化的建立方法133

7.2 分子结构的显示模型134

7.2.1 小分子的显示模型134

7.2.2 生物大分子的结构显示模型135

7.2.3 生物大分子的分子表面模型136

7.2.4 光影效果及分辨率138

7.3 生物大分子结构数据文件的获取138

7.3.1 生物大分子结构数据的浏览138

7.3.2 结构数据文件的检索与下载139

7.4 生物大分子三维结构的可视化分析软件141

7.4.1 RasMol软件142

7.4.2 VMD软件153

7.4.3 PyMOL软件166

第8章 同源模建及分子动力学模拟分析174

8.1 生物大分子立体结构研究概述174

8.1.1 生物大分子结构确定方法174

8.1.2 蛋白质结构的同源模建175

8.1.3 同源模建的基本步骤176

8.2 细胞色素c蛋白的同源模建176

8.2.1 利用SWISS-MODEL服务器进行同源模建177

8.2.2 模建结构的输出与分析179

8.2.3 利用SWISS-PDBViewer软件比对分析目标与模板结构182

8.3 分子动力学模拟185

8.3.1 分子动力学简述185

8.3.2 分子动力学模拟的重要性186

8.3.3 分子动力学模拟的基本概念187

8.3.4 分子动力学模拟软件190

8.3.5 利用NAMD进行分子动力学模拟与分析191

第9章 Origin数据分析与图表绘制软件205

9.1 软件概述205

9.1.1 软件界面205

9.1.2 菜单栏206

9.2 数据管理208

9.2.1 数据的输入208

9.2.2 数据计算与格式设定209

9.3 图表的绘制210

9.3.1 数据工具栏210

9.3.2 二维图表的绘制211

9.3.3 图表的编辑与修饰211

9.3.4 多图层图表的绘制212

9.3.5 图表中多个坐标轴的创建215

9.3.6 三维图表的绘制220

9.4 数据分析与非线性拟合223

9.4.1 实验数据的统计分析223

9.4.2 图表中数据误差分布的标注225

9.4.3 实验数据的曲线拟合分析226

第10章 Reference Manager参考文献管理软件233

10.1 软件概述233

10.1.1 RM主要功能234

10.1.2 在线帮助234

10.1.3 数据库的容量234

10.1.4 参考文献的类型234

10.2 RM数据库的浏览与编辑234

10.2.1 打开Sample数据库234

10.2.2 自定义参考文献的列表显示235

10.2.3 数据库间参考文献的操作236

10.3 RM数据库的建立236

10.3.1 互联网文献数据库的检索输入237

10.3.2 参考文献的批量输入238

10.3.3 文献记录的插入与编辑239

10.3.4 拼写检查与文献校对241

10.4 数据库的检索241

10.4.1 检索策略的建立241

10.4.2 检索流程241

10.5 同义词组的管理与使用242

10.5.1 词组的编辑242

10.5.2 同义词的建立243

10.5.3 期刊杂志列表的复制244

10.5.4 利用同义词组检索参考文献244

10.6 在字处理程序中建立参考文献列表目录245

10.6.1 Word字处理程序中的RM工具栏245

10.6.2 利用RM在论文写作中引用文献246

10.6.3 参考文献引用及列表格式的生成247

参考文献251