生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)

內(nèi)容概要

　　翻開《生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)》，您將會(huì)情不自禁地沉浸于其中……《生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)》內(nèi)容全面，很好地將生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)的理論和實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來，非常重視生物信息學(xué)的具體應(yīng)用技巧。另外，《生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)》還具有如下特色：作者權(quán)威?！渡镄畔W(xué)與功能基因組學(xué)》作者是霍普金斯醫(yī)學(xué)院教授，在國(guó)際上有很高的聲譽(yù)和權(quán)威性。實(shí)踐性強(qiáng)。每一章都有問題集、與生物信息學(xué)有關(guān)的web操作訓(xùn)練以及相應(yīng)的web鏈接，還列出了可以免費(fèi)獲取的生物信息學(xué)軟件和作者推薦的讀物。范例典型。

書籍目錄

第1篇　數(shù)據(jù)庫(kù)中的DNA、RNA和蛋白質(zhì)序列的分析第1章　緒言1.1本書的結(jié)構(gòu)1.2生物信息學(xué)：藍(lán)圖1.3一個(gè)貫穿本書的例子：視黃醇結(jié)合蛋白1.4章節(jié)的組織1.5對(duì)學(xué)生和教師的建議：Web練習(xí)和找基因1.6重要的生物信息學(xué)網(wǎng)址1.7推薦讀物參考文獻(xiàn)第2章　獲取序列數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)信息2.1生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)介紹2.2GenBank：收錄幾乎所有已知的核酸和蛋白質(zhì)序列的數(shù)據(jù)庫(kù)2.2.1序列數(shù)據(jù)的總量2.2.2GenBank中的物種數(shù)2.2.3GenBank存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型2.2.4表達(dá)序列標(biāo)簽 (ESTs)2.2.5序列標(biāo)簽位點(diǎn) (STS)2.2.6基因組測(cè)序序列 (GSSs)2.2.7高通量基因組序列 (HTGS)2.3美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心 (NCBI)2.3.1NCBI的介紹：NCBI的主頁2.3.2索引號(hào)碼：識(shí)別序列的標(biāo)簽2.3.3五種獲取DNA和蛋白質(zhì)序列的方法2.3.4如何進(jìn)入序列數(shù)據(jù)的例子：HIV pol2.3.5獲取生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)2.4展望2.5常見問題2.6網(wǎng)絡(luò)資源2.7討論題2.8習(xí)題2.9自測(cè)題2.10推薦讀物參考文獻(xiàn)第3章　雙序列比對(duì)3.1引言3.1.1蛋白質(zhì)比對(duì)：通常比DNA比對(duì)具有更豐富的信息3.1.2同源性、相似性、一致性的概念3.1.3間隙3.1.4雙序列比對(duì)、同源和生命的進(jìn)化3.2Dayhoff模型：可接受點(diǎn)突變3.2.1PAM1矩陣3.2.2PAM250和其他PAM矩陣3.2.3從突變概率矩陣到對(duì)數(shù)比值打分矩陣3.2.4雙序列比對(duì)中PAM矩陣的實(shí)際有用性3.2.5PAM矩陣的重要替代者：BLOSUM打分矩陣3.2.6雙序列比對(duì)和檢測(cè)限度3.3比對(duì)算法：全局和局部3.3.1全局序列比對(duì)：Needleman?Wunsch算法3.3.2局部序列比對(duì)：Smith?Waterman算法3.3.3Smith?Waterman算法的快速、啟發(fā)式版本：FASTA和BLAST3.3.4局部比對(duì)搜索工具 (BLAST)3.4雙序列比對(duì)的顯著性：一致性百分比3.4.1雙序列比對(duì)統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)3.4.2全局比對(duì)的統(tǒng)計(jì)顯著性3.4.3局部比對(duì)的統(tǒng)計(jì)顯著性3.5展望3.6常見問題3.7網(wǎng)絡(luò)資源3.8問題討論3.9問題3.10自測(cè)題3.11推薦讀物參考文獻(xiàn)第4章　局部比對(duì)搜索基本工具BLAST4.1引言4.2BLAST搜索步驟4.2.1步驟1：選定感興趣的序列4.2.2步驟2：選擇BLAST程序4.2.3步驟3：選擇數(shù)據(jù)庫(kù)4.2.4步驟4：選擇參數(shù)4.3BLAST算法使用局部比對(duì)搜索的策略4.3.1BLAST算法組成部分：列表、掃描、延伸4.3.2BLAST算法：局部比對(duì)搜索的統(tǒng)計(jì)學(xué)和 E值4.3.3用比特分?jǐn)?shù)來說明原始分?jǐn)?shù)的意義4.3.4BLAST算法：E值與 P值間的關(guān)系4.3.5BLAST中的空位比對(duì)4.3.6將BLAST搜索進(jìn)行到底4.4BLAST搜索的一些策略4.4.1一般性概念4.4.2BLAST搜索的原則4.5多結(jié)構(gòu)域蛋白 (HIV?1 pol) 的BLAST檢索4.6BLAST檢索脂質(zhì)運(yùn)載蛋白：改變打分矩陣的作用4.7展望4.8常見問題4.9網(wǎng)絡(luò)資源4.10討論題4.11問題4.12自測(cè)題4.13推薦讀物參考文獻(xiàn)第5章　高級(jí)比對(duì)搜索5.1引言5.2專門的Blast比對(duì)網(wǎng)站5.2.1基于某些具體生物的比對(duì)網(wǎng)站5.2.2特定分子的比對(duì)搜索站點(diǎn)5.2.3專門的比對(duì)搜索服務(wù)器以及比對(duì)相關(guān)的算法5.3運(yùn)用比對(duì)相似的工具快速地搜索基因組DNA序列5.4尋找遠(yuǎn)緣相關(guān)的蛋白質(zhì)：位點(diǎn)特異性反復(fù)比對(duì) (PSI?BLAST)5.4.1位點(diǎn)特異性反復(fù)比對(duì)的結(jié)果評(píng)估5.4.2位點(diǎn)特異性反復(fù)比對(duì)的錯(cuò)誤：破壞的問題5.5模式識(shí)別BLAST (PHI?BLAST)5.6用BLAST來發(fā)現(xiàn)新基因5.7展望5.8常見問題5.9網(wǎng)絡(luò)資源5.10問題討論5.11問題5.12自測(cè)題5.13推薦讀物參考文獻(xiàn)第2篇　RNA和蛋白質(zhì)的基因組層次上的分析第6章　基因表達(dá)的生物信息學(xué)方法6.1引言6.2mRNA：基因表達(dá)的研究對(duì)象6.3cDNA文庫(kù)的基因表達(dá)分析6.3.1用cDNA文庫(kù)解釋表達(dá)數(shù)據(jù)的注意事項(xiàng)6.3.2TIGR基因索引6.4基因表達(dá)系列分析6.5微陣列：基因表達(dá)的全基因組測(cè)量6.5.1第一階段：微陣列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)6.5.2第二階段：RNA的制備與探針制備6.5.3第三階段：將標(biāo)記后的樣本和DNA微陣列雜交6.5.4第四階段：圖像分析6.5.5第五階段：數(shù)據(jù)分析6.5.6第六階段：生物學(xué)證實(shí)6.5.7第七階段：微陣列數(shù)據(jù)庫(kù)6.5.8第八階段：深入分析6.6展望6.7常見問題6.8網(wǎng)絡(luò)資源6.9問題討論6.10習(xí)題6.11自測(cè)題6.12推薦讀物參考文獻(xiàn)第7章　基因表達(dá)：芯片數(shù)據(jù)分析7.1引言7.2芯片數(shù)據(jù)分析：預(yù)處理7.2.1全局歸一化7.2.2散點(diǎn)分析7.2.3數(shù)據(jù)全局歸一化中的局部歸一化7.3芯片數(shù)據(jù)分析：推測(cè)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法7.4芯片數(shù)據(jù)分析：記述統(tǒng)計(jì)學(xué)方法7.4.1芯片數(shù)據(jù)的層級(jí)聚類分析7.4.2分離方法用于聚類：k均值聚類7.4.3聚類策略：自組織圖7.4.4主成分分析算法：芯片數(shù)據(jù)的觀察算法7.4.5監(jiān)督算法對(duì)芯片實(shí)驗(yàn)中基因或樣本數(shù)據(jù)的分類7.4.6芯片數(shù)據(jù)注釋7.5展望7.6常見問題7.7網(wǎng)絡(luò)資源7.8問題討論7.9問題7.10自測(cè)題7.11推薦讀物參考文獻(xiàn)第8章　蛋白質(zhì)分析和蛋白質(zhì)組學(xué)8.1引言8.2如何認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)：從四個(gè)視角看蛋白質(zhì)8.2.1視角1.結(jié)構(gòu)域和模體：蛋白質(zhì)的模塊性質(zhì)8.2.2多結(jié)構(gòu)域蛋白的復(fù)雜性8.2.3蛋白質(zhì)模式：模體或蛋白質(zhì)的指紋特征8.2.4視角2.蛋白質(zhì)的物理性質(zhì)8.2.5視角3和視角4的介紹：Gene Ontology協(xié)會(huì)8.2.6視角3.蛋白質(zhì)定位8.2.7視角4.蛋白質(zhì)的功能8.3蛋白質(zhì)組學(xué)：對(duì)高通量蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的生物信息學(xué)工具和方法8.3.1二維凝膠電泳8.3.2親和層析和質(zhì)譜8.3.3酵母雙雜交系統(tǒng)8.3.4Rosetta Stone方法8.4分析細(xì)胞通路的生物信息學(xué)方法8.5展望8.6常見問題8.7網(wǎng)絡(luò)資源8.8問題討論8.9問題8.10自測(cè)題8.11推薦讀物參考文獻(xiàn)第9章　蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)9.1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)基因組學(xué)概要9.1.1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，同源和功能基因組學(xué)9.1.2結(jié)構(gòu)基因組學(xué)提出的問題：載脂蛋白家族9.1.3蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本原理：從一級(jí)結(jié)構(gòu)到二級(jí)結(jié)構(gòu)9.1.4蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)折疊問題9.1.5獲得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)手段9.1.6選擇目標(biāo)與獲得蛋白質(zhì)的三維構(gòu)象9.2PDB數(shù)據(jù)庫(kù)9.2.1在NCBI訪問PDB記錄9.2.2蛋白折疊類型概況9.3用于結(jié)構(gòu)研究的計(jì)算生物學(xué)方法9.3.1同源 (比較) 模建9.3.2從頭預(yù)測(cè)9.4蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和蛋白質(zhì)折疊空間的界限9.5蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與疾病9.6展望9.7常見問題9.8網(wǎng)絡(luò)資源9.9問題討論9.10問題9.11自測(cè)題9.12推薦讀物參考文獻(xiàn)第10　章多序列比對(duì)10.1引言10.1.1多序列比對(duì)的定義10.1.2多序列比對(duì)的典型應(yīng)用和實(shí)際策略10.1.3Feng和Doolittle的漸進(jìn)比對(duì)方法10.1.4從多序列比對(duì)到隱馬模型10.2兩種多序列比對(duì)的程序10.2.1多序列比對(duì)的數(shù)據(jù)庫(kù)10.2.2由用戶產(chǎn)生的多序列比對(duì)10.2.3其他多序列比對(duì)軟件10.2.4多重比對(duì)算法的評(píng)估10.3展望10.4常見問題10.5網(wǎng)絡(luò)資源10.6問題討論10.7問題10.8自測(cè)題10.9推薦讀物參考文獻(xiàn)第11章　分子水平的系統(tǒng)發(fā)生和進(jìn)化11.1分子水平的進(jìn)化介紹11.1.1歷史背景11.1.2分子時(shí)鐘假說11.1.3分子進(jìn)化中的“不確定性理論”11.1.4分子系統(tǒng)演化的目標(biāo)11.2分子系統(tǒng)發(fā)生：系統(tǒng)發(fā)生樹相關(guān)專用名詞11.2.1樹根11.2.2枚舉樹11.2.3物種樹和基因/蛋白質(zhì)樹11.3系統(tǒng)發(fā)生分析的4個(gè)步驟11.3.1第一步：利用DNA、RNA或蛋白質(zhì)序列來進(jìn)行分子系統(tǒng)發(fā)生分析11.3.2第二步：多重序列比對(duì)11.3.3第三步：構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹的方法11.3.4第四步：用隨機(jī)測(cè)試和引導(dǎo)檢測(cè)的方法評(píng)估進(jìn)化樹11.4展望11.5常見問題11.6網(wǎng)絡(luò)資源11.7問題討論11.8問題11.9自測(cè)題11.10推薦讀物參考文獻(xiàn)第3篇　基因組分析第12章　全基因組和系統(tǒng)發(fā)生樹12.1引言12.2系統(tǒng)分類學(xué)簡(jiǎn)史12.3地球上生命形式的生物發(fā)展史12.4系統(tǒng)發(fā)生樹的分子序列基礎(chǔ)12.5生物信息學(xué)在系統(tǒng)分類學(xué)中的角色12.6基因組測(cè)序計(jì)劃12.7基因組測(cè)序計(jì)劃的簡(jiǎn)要年表12.7.1總覽：1977年～現(xiàn)在12.7.2第一個(gè)病毒基因組 (1977年)12.7.3第一個(gè)真核細(xì)胞器基因組 (1981年)12.7.4第一個(gè)葉綠體基因組 (1986年)12.7.5第一個(gè)真核染色體 (1992年)12.7.6獨(dú)立生存的生物體的全基因組 (1995年)12.7.7第一個(gè)真核基因組 (1996年)12.7.8更多的細(xì)菌和古細(xì)菌 (1997年)12.7.9第一個(gè)多細(xì)胞生物的基因組 (1998年)12.7.10人類染色體 (1999年)12.7.11蠅、植物和人類21號(hào)染色體 (2000年)12.7.12人類基因組序列的草圖 (2001年)12.7.13基因組測(cè)序的不斷完成 (2002年)12.8基因組分析總覽12.8.1選擇用于測(cè)序的基因組12.8.2應(yīng)當(dāng)對(duì)物種的一個(gè)、幾個(gè)還是多個(gè)個(gè)體測(cè)序12.8.3基因組究竟有多大12.8.4基因組測(cè)序中心12.8.5基因組測(cè)序：策略12.8.6基因組序列數(shù)據(jù)：從未完成到完成12.8.7一個(gè)基因組什么時(shí)候測(cè)序完畢？12.8.8基因組序列的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)12.8.9基因組注解：基因組DNA的特征12.8.10給細(xì)菌基因組做注釋12.8.11真核基因的注釋12.8.12總結(jié)：基因組測(cè)序計(jì)劃中存在的問題12.9展望12.10常見問題12.11問題討論12.12問題12.13自測(cè)題參考文獻(xiàn)第13章　已完成測(cè)序的基因組：病毒基因組13.1引言13.2病毒的分類13.3運(yùn)用生物信息學(xué)方法研究病毒學(xué)問題13.3.1多樣性和病毒的進(jìn)化13.3.2從系統(tǒng)發(fā)生到基因表達(dá)：運(yùn)用生物信息學(xué)方法研究皰疹病毒13.3.3運(yùn)用生物信息學(xué)方法研究人類免疫缺陷病毒13.3.4運(yùn)用生物信息學(xué)方法研究HIV?113.3.5針對(duì)麻疹病毒的生物信息學(xué)分析13.3.6其他生物信息學(xué)資源13.4展望13.5常見問題13.6網(wǎng)絡(luò)資源13.7問題討論13.8問題13.9自測(cè)題13.10推薦讀物參考文獻(xiàn)第14章　已完成測(cè)序的基因組：細(xì)菌和古細(xì)菌基因組14.1引言14.2根據(jù)形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)菌分類14.3基于基因組大小和排列的細(xì)菌和古細(xì)菌分類14.4基于生活方式的細(xì)菌和古細(xì)菌分類14.5基于與人類疾病相關(guān)的細(xì)菌分類14.6基于核糖體RNA序列的細(xì)菌和古細(xì)菌分類14.7基于其他分子序列的細(xì)菌和古細(xì)菌分類14.8原核基因組分析14.8.1核苷酸組成14.8.2尋找基因14.8.3水平基因轉(zhuǎn)移14.8.4注釋和比較14.9原核生物基因組的比較14.9.1COG14.9.2TaxPlot14.9.3MUMmer14.10展望14.11常見問題14.12網(wǎng)絡(luò)資源14.13問題討論14.14問題14.15自測(cè)題14.16推薦讀物參考文獻(xiàn)第15章　真核基因組：真菌基因組15.1引言15.2出芽酵母介紹15.2.1啤酒酵母15.2.2酵母基因組測(cè)序15.2.3出芽酵母基因組的特征15.2.4探索典型的酵母染色體15.2.5新基因的產(chǎn)生：啤酒酵母基因組的復(fù)制15.3功能基因組學(xué)計(jì)劃15.3.1用轉(zhuǎn)座子進(jìn)行基因印跡15.3.2開發(fā)外源轉(zhuǎn)座子15.3.3根據(jù)分子條形碼進(jìn)行全基因組范圍的刪除15.4真菌基因組分析15.4.1煙曲霉15.4.2白念珠菌15.4.3典型的真菌：小孢子寄生蟲15.4.4脈孢菌15.4.5第一個(gè)擔(dān)子菌：白腐真菌15.4.6裂殖酵母15.5展望15.6常見問題15.7網(wǎng)絡(luò)資源15.8問題討論15.9問題15.10自測(cè)題15.11推薦讀物參考文獻(xiàn)第16章　真核基因組：從寄生生物到靈長(zhǎng)類16.1引言16.2真核生物的普遍特性16.2.1真核生物與原核生物的主要不同16.2.2C值矛盾：為什么真核基因組大小差異如此之大16.2.3許多真核基因組包含非編碼和重復(fù)的DNA序列16.2.4檢測(cè)重復(fù)性DNA的軟件：RepeatMasker和Censor16.2.5基因的定義16.2.6在真核基因組中尋找基因16.2.7真核生物中的蛋白質(zhì)編碼基因：新的悖論16.2.8轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)和其他基因組DNA數(shù)據(jù)庫(kù)16.2.9真核基因組以染色體的形式組織起來16.2.10真核生物DNA比較：PipMaker和VISTA16.3真核生物基因組個(gè)例16.3.1引言16.3.2位于樹底層的原生生物16.3.3單細(xì)胞病原體的基因組：錐體蟲和利什曼蟲16.3.4瘧疾致病體——瘧原蟲16.3.5植物基因組16.3.6后生生物的最底層：黏菌16.3.7后生生物簡(jiǎn)介16.3.8簡(jiǎn)單動(dòng)物的分析：秀麗隱桿線蟲16.3.9第一個(gè)昆蟲基因組：黑腹果蠅基因組16.3.10第二個(gè)昆蟲基因組：岡比亞瘧蚊基因組16.3.11通向脊椎動(dòng)物之路：海鞘16.3.12魚的基因組：河豚16.3.13分析哺乳動(dòng)物基因組：小鼠基因組16.3.14靈長(zhǎng)類動(dòng)物基因組16.4展望16.5常見問題16.6網(wǎng)絡(luò)資源16.7問題討論16.8問題16.9自測(cè)題16.10推薦讀物參考文獻(xiàn)第17章　人類基因組17.1引言17.2人類基因組計(jì)劃的主要結(jié)論17.3通過三個(gè)門戶網(wǎng)站可獲得人類基因組數(shù)據(jù)17.3.1NCBI17.3.2Ensembl17.3.3UCSC人類基因組瀏覽器17.4人類基因組計(jì)劃17.4.1人類基因組計(jì)劃的背景17.4.2測(cè)序戰(zhàn)略：用分級(jí)鳥槍法得到序列草圖17.4.3測(cè)序的一些特點(diǎn)17.4.4人類基因組概貌17.4.5人類基因組重復(fù)序列的含量17.4.6人類基因組基因含量17.5展望17.6常見問題17.7網(wǎng)絡(luò)資源17.8問題討論17.9問題17.10自測(cè)題17.11推薦讀物參考文獻(xiàn)第18章　人類疾病18.1人類遺傳疾?。篋NA變異的結(jié)果18.2人類疾病的生物信息學(xué)展望18.3Garrod對(duì)疾病的觀點(diǎn)18.4疾病的種類18.5疾病的分類18.6單基因疾病18.6.1OMIM：有關(guān)人類疾病的重要生物信息學(xué)資源18.6.2其他重要的人類疾病數(shù)據(jù)庫(kù)18.6.3突變數(shù)據(jù)庫(kù)18.6.4單核苷酸多態(tài)性(SNPs)與疾病18.7復(fù)雜疾病18.8疾病中染色體異常性分析18.9在模式生物中研究和尋找人類疾病基因18.10人類疾病研究組織18.11疾病基因的功能分類18.12展望18.13常見問題18.14網(wǎng)絡(luò)資源18.15問題討論18.16問題18.17自測(cè)題18.18推薦讀物參考文獻(xiàn)后記參考文獻(xiàn)附錄GCG軟件包：用于蛋白和DNA分析術(shù)語表自測(cè)題答案

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　　《生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)》從頭到尾都用一個(gè)基因和它的蛋白產(chǎn)物作為例子進(jìn)行講解。這個(gè)蛋白是視黃醇結(jié)合蛋白(retinol-binding protein，RBP)。圖文并茂?！渡镄畔W(xué)與功能基因組學(xué)》在論述的同時(shí)配以大量的圖片，直觀、形象、通俗易懂。

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